树脂砂铸钢件粘砂缺陷成因分析及解决方案.pdf

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1、西南科技大李《高教研究》2002年第4期(总第期树脂砂铸钢件拈砂缺陷成因介析及解决方素王丽(成都市工业学校随着生产的发展和技术的进步,对铸件的质量(特别是在铸件表面质量和尺寸精度方。,,:面)要求越来越高树脂砂工艺的应用是提高铸件质量的发展方向据资料统计国外,。80%以上的铸造厂已经采用树脂砂生产工艺目前已经制造了单件重为10吨的铸钢件近功年来,我国各铸件生产厂家在树脂砂应用方面也进行了积极探索,为树指砂的推广应,,。用打下了基础特别是一些大型铸钢件生产厂家已全面告别了粘土砂工艺时代在新技术应用过程中,非常有必要对出现的新问题加以深人的研

2、究,才能有效地指导实践。本文对树、脂砂应用中存在的制约质量提高和生产效率的粘砂缺陷问题进行了系统的总结研究和深人分析,为充分发挥树脂砂的优越性,避免其本身的缺点,获得高质量铸件,提高综合经济效益,提供可行的解决方案。、一树脂砂的特点,:与传统的粘土砂铸造工艺相比树脂砂具有以下重要优点。(1)提高了铸件的尺寸精度和表面质量(见表1)。(2)扩大了铸件生产范围表1树脂砂与粘土砂生产的铸件质t对比。(3)降低了废品率表面粗糙度Ra(尺寸精度Cl⋯(公差等级)(4)减少了工人的劳动强度,提树脂砂粘土砂树脂砂粘土砂25一5050一10011一131

3、3一15高了生产的效率。’(5)对操作工人技能的要求降低,对稳定质量,规范生产十分有利。。(6)降低了综合成本(7)溃散性好,易于再生回用,减少新砂的加人量。:主要缺点。(1)单纯材料成本高。(2)对环境困素和材料的选用比较敏感。(3)发气性较大’,,。(4)生产过程中产生刺激性气体对环境有一定污染因而对环保设备要求较高、二粘砂是目前铸钢件生产中突出的缺陷,,从某厂使用树脂砂的铸钢件来看粘砂是非常突出的约50%的铸钢件存在不同程度..,,。的粘砂其中粘砂程度中度以上占总数的3704%严重粘砂占1804%对粘砂的情况进..。:a:行分析可以

4、看出从粘砂程度分析厚大件比薄壁件更容易发生粘砂b从粘砂的位置.:。c。分析内腔和热节部位是粘砂的多发区结构复杂的铸件粘砂更为严重粘砂不仅严重地影响了铸件的表面质量,制约了树脂砂优越性的充分发挥,而且还影响45,。:了生产正常进行增加了生产制造成本从某厂在铸钢件使用树脂砂的情况来看粘砂铸件’,。与正常铸件的清理时间比较中度粘砂后相关工序工时消耗累计增加约10%、三铸钢件粘砂缺陷的形成机理.。1粘砂的概念及分类粘砂就是在铸件表面粘附的不易清除的砂粒的现象。粘砂目前有好几种分类方法,最基本的还是把粘砂分为机械粘砂和化学粘砂。.。2机械粘砂(渗透

5、粘砂)由于液态金属渗人铸型表面的砂粒孔隙中形成的金属和砂粒机械混合物,紧密粘附在,。。铸件表面的一种缺陷称为机械粘砂其形成机理如图1所示⋯H砂形成广咬⋯点勺,产生机械粘砂的条件就是铸型受到的金属压力大于渗人临界压力:pn>=pa一即珠二Pa一飞aZco劝r/Pn;金属液压头,一一—一珠临界渗透压力是指金属液开始幸布咨幸.—万渗人孔隙所需压力;乓二二户全,aP铸型砂粒孔隙间的气体压力其方毛万冬l—;向始终阻碍金属液渗人P毛金属液在砂粒孔隙中产生的毛细—;压力粘结剂金属液的表面张力;原砂砂彩微孔(孔隙)于一一一金属液对铸型的润湿角或接触角;砂

6、粒间孔隙半径(毛细管半径)。粘砂示意图一图2粘砂形成示意图树脂砂型(芯)在高熔点金属液的浇注和凝固过程中,树,一般在脂砂型(芯)中砂粒和砂粒间的树脂膜在高温金属液上的热作用下,,,,r400℃一500℃分解烧失增加了砂粒间孔隙即增大导致金属液更容易渗人毛细通道加之树脂砂型(芯)其本身的成型特点,紧实率较低,透气性好,金属液渗透的背压较小,特别是出现涂料层破坏,形成宏观裂纹,金属液一旦渗人会使整个表层发生砂粒移动而产生连锁反应,其,在浇注温度高、凝固时间长的情况下,粘砂的程度将进一步深度往往很深且面积较大,。。加剧导致清砂十分困难如上图2所

7、示,,如某厂生产的高压外缸铸件(毛重17吨)在厚大的法兰根部R处粘土砂的粘砂厚度,。、,为80而树脂砂最大粘砂厚度达到了20从金属液质量和浇注凝固过程分析钢~~,,,、,水净化不良吸氧严重含有较多的非金属夹杂以及含PS等易形成低熔点相关的元素则易与砂层发生界面反应,在界面形成低熔点相,打开导致金属液渗透的毛细通道,并在渗透过程中不断地浸湿砂粒,使砂粘间隙进一步扩大,形成较严重的机械粘砂。.。3化学粘砂化学粘砂就是钢水中氧化物等杂质与铸型界面石英砂发生化学反应而生成低熔点相附.,。着在铸件的表面其基本化学反应ZF州9十iSq二ZfU〕iSq

8、(铁橄榄石),,,当钢水进人型腔后特别是钢水中FeO的浓度较大或者浇注时二次氧化严重时容易,,一,产生以上反应F心在137℃以上是液态其表面张力为585x10”N左m2与isq基底的.’’,。