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河鑄重工告訴您：呋喃樹脂砂鑄件常見缺陷及防止措施

來源：河鑄重工發布時間：2013/9/17 15:05:38

呋喃樹脂砂鑄件質量一般比黏土砂鑄件好 , 但如果原材料選擇、工藝設計、造型和制芯操作不當 , 也會產生氣孔、粘砂、脈紋、裂紋、夾渣、硬度不足、滲碳、滲硫和球化不良等鑄造缺陷 . 對這些缺陷的產生原因進行了分析 , 并提出了相應的防止措施

氣孔與針孔
呋喃樹脂砂透氣性很好, 但比各種無機類鑄型的發氣量高, 綜合看來較易發生氣體類缺陷。氣體來源有以下幾方面:
( 1) 目前國外_指標樹脂加入量( 質量分數)為0.6%～0.8%, 國內為0.8%～1.0%, 但也有不少廠家樹脂和固化劑加的很多, 樹脂w(N)量過高, 加上型( 芯) 未全硬化即行澆注等因素, 使發氣量增大, 引起氣孔類缺陷。
( 2) 原砂粒度偏細, 透氣性降低( 要求粒度是30/70, 原砂水分的質量分數低于0.2%) 。 ( 3) 涂料質量不良或干燥不充分, 使砂型( 芯)殘留水分較高。
( 4) 舊砂生不良, 使系統中砂的灼減量失控,微粉含量_標, 造成發氣量增大, 透氣性降低。
( 5) 澆注時鑄型( 芯) 尚未充分硬化。
( 6) 工藝設計不當。如澆注系統設計不良, 澆注速度慢, 壓頭過低, 砂芯出氣方案不當等。 ( 7) 操作不當引起。如造型( 芯) 時未考慮砂芯排氣, 合型時未將砂芯出氣道與砂型排氣孔連通, 或出氣口未封好, 澆注時鐵液鉆入, 上涂料時局部堆積嚴重, 以致干燥不充分, 芯頭被涂料封死, 影響砂芯排氣, 澆注速度過慢或斷流, 使澆注系統未被金屬充滿。防止措施:
( 1) 樹脂和固化劑加入量要附合標準, 要選用糠醇含量高, 尿素含量少的低N樹脂。根據季節不同,選用合適的固化劑品種, 千方百計降低粘結劑加入量。充分硬化后, 合型澆注, 尤其是舊砂生回用條件下, 鑄鋼件樹脂w(N)控制在1%以下, 鑄鐵件也應控制在2%以下。在混砂前的樹脂中加入占樹脂質量2%～0.3%的硅烷, 可有效地提高粘結強度, 從而降低樹脂用量。
( 2) 使用濃度較低的揮發性涂料, 點火干燥后,鑄型中有殘留醇分的危險。總之, 涂料的濃度調整到“30”波美以上。另外, 揮發性涂料溶劑中可能有變質酒精或含水分較高的酒精, 點火干燥不_, 使鑄型內有殘留水分, 這是產生氣孔的重要原因, 故要求涂料中溶劑含水分不大于5%。除了應注意涂料的溶劑質量外, 合箱前還應對鑄型進行噴火干燥處理。

( 3) 造型后硬化所需時間隨氣溫、濕度、固化劑加入量、固化劑種類等因素的不同而變化, 一般要經過十幾個小時以后才能反應不全, 未反應全的鑄型發氣量較高, 在冬季尤其應注意砂芯_能做到隔天使用, 外型也起碼應保持6～8 h以上再澆注, 起模時間_不少于20 min, 硬化后也不宜久放, 否則起模困難。
( 4) 有機生砂的灼減量與鑄型的發氣量成正比, 與氣體缺陷有密切關系, 鑄鐵的灼減量應低于3%, 而微粉含量應控制0.8%以下。另外, 盡量降低砂鐵比“S/M”, 為此, 對批量重復生產的鑄件可采用專用砂箱, 減少吃砂量, 或采用鋼板焊制各種形狀中空箱框或隔板, 安放在砂箱轉角或代替型砂充填在箱內, 也可在距型腔距離處埋入舊砂塊或泡沫塑料塊等, 一般將“S/M”比控制在3以下為宜。

( 5) 澆注時應掌握好速度, 決不能中途斷流, 澆注開始后還應點火引氣等。
( 6) 造型工藝要注意下列情況: 樹脂砂的宏觀透氣性很好, 但澆注時有機物發氣速度較快, 只靠分散出氣還來不及, 為及時排除型腔氣體要適當增加上型出氣, 在上型的大平面及凸起部位, 應設置出氣孔( 可在合箱前用電鉆鉆出, 或在造型前在木模上放好出氣銷, ( 扁形規格80 mm×10 mm, 80 mm×8 mm,圓形規格φ 20 mm) 。同時, 設計澆注系統要注意直、橫、內澆道的封閉性, 注意直澆道的形狀, 防止金屬液發生紊流, 將空氣卷入, 使呋喃樹脂燃燒產生更多氣體, 通常選用F直: F橫: F內=1.5: 1.25: 1的封閉澆注系統為宜。原則上采用底注較為合理。澆注系統要認真上好涂料, 假如直澆道較深, 以陶瓷管來代替。 2 機械粘砂
( 1) 原砂粒度較粗, 分布過于集中, 造成砂粒間隙大, 金屬液容易滲入砂型中去, 呈“鐵夾砂”狀態的機械粘砂。
( 2) 涂料層不良引起。涂料的波美濃度要大于“30”。受熱嚴酷的厚大部位, 可采用雙層涂料, 底層涂料有滲透深度, 面層涂料建立涂層厚度。對于鑄鐵而言, 石墨涂料仍不失為防粘砂性能_的涂料, 但為了提高熱沖擊的抵抗力, 骨料中_配入20%以上的鋯英粉。 ( 3) 型( 芯) 的緊實度不夠, 使型( 芯) 表面疏松,穩定性差, 對機械粘砂的抵抗力差。 ( 4) 新砂的比例高時, 抗粘砂能力較生砂差。
( 5) 影響砂型表面穩定性的其他因素, 如使用了_過使用時間的型砂, 砂溫過高等, 均降低了抵抗機械粘砂的能力。 3 脈紋
由于石英砂的SiO2含量高, 其膨脹系數較高, 新砂的熱膨脹系數和涂料熱膨脹系數低不一樣, 澆注受熱時, 砂型的熱膨脹將涂層“拉裂”導致鐵液鉆入砂中與砂凝固在一起, 形成脈狀條紋缺陷, 并常伴有機械粘砂, 脈紋較易鏟除, 克服辦法是舊砂生回用比例高一些, 使膨脹系數降低, 使型砂熱膨脹系數接近涂料層。 4! 裂紋
呋喃樹脂砂型鑄件的熱裂傾向比水玻璃砂和粘土砂型的鑄件大, 這可能是由于樹脂砂型剛性好,熱膨脹系數大, 加上鑄件冷卻速度慢等因素造成的。鑄鋼件發生熱裂傾向更嚴重。結構復雜、壁厚差大的鑄件以及收縮阻力較大的部位, 出現裂紋的可能性較大。另外, 使用磺酸類固化劑, 能引起表面滲硫, 在鑄件表面引起微裂紋成為龜裂的特點。防止辦法:
( 1) 提高型( 芯) 退讓性, 如在型砂中添加2%～3%的木粉等潰散劑。
( 2) 造型( 芯) 時, 背砂中埋入發泡聚苯乙烯塊,盡量減薄型( 芯) 的吃砂量, 做空心芯等。 ( 3) 在易發生裂紋的部位用鋯砂和鉻鐵礦砂代替硅砂, 可明顯減輕裂紋, 這是因為這二種材料熱膨脹系數低。
( 4) 改變澆注系統, 使鑄件達到同時凝固。 ( 5) 在允許條件下, 對鑄件結構作合理修改。 (6) 適當降低澆注溫度, 對減少裂紋有明顯效果。 ( 7) 在易發生裂紋處設置防裂筋。
( 8) 特殊情況下, 以磷酸代替硫酸類固化劑。 ( 9) 合理使用冷鐵和其他激冷措施。