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河铸重工告诉您：呋喃树脂砂铸件常见缺陷及防止措施

来源：河铸重工发布时间：2013/9/17 15:05:38

呋喃树脂砂铸件质量一般比黏土砂铸件好 , 但如果原材料选择、工艺设计、造型和制芯操作不当 , 也会产生气孔、粘砂、脉纹、裂纹、夹渣、硬度不足、渗碳、渗硫和球化不良等铸造缺陷 . 对这些缺陷的产生原因进行了分析 , 并提出了相应的防止措施

气孔与针孔
呋喃树脂砂透气性很好, 但比各种无机类铸型的发气量高, 综合看来较易发生气体类缺陷。气体来源有以下几方面:
( 1) 目前国外_指标树脂加入量( 质量分数)为0.6%～0.8%, 国内为0.8%～1.0%, 但也有不少厂家树脂和固化剂加的很多, 树脂w(N)量过高, 加上型( 芯) 未全硬化即行浇注等因素, 使发气量增大, 引起气孔类缺陷。
( 2) 原砂粒度偏细, 透气性降低( 要求粒度是30/70, 原砂水分的质量分数低于0.2%) 。 ( 3) 涂料质量不良或干燥不充分, 使砂型( 芯)残留水分较高。
( 4) 旧砂生不良, 使系统中砂的灼减量失控,微粉含量_标, 造成发气量增大, 透气性降低。
( 5) 浇注时铸型( 芯) 尚未充分硬化。
( 6) 工艺设计不当。如浇注系统设计不良, 浇注速度慢, 压头过低, 砂芯出气方案不当等。 ( 7) 操作不当引起。如造型( 芯) 时未考虑砂芯排气, 合型时未将砂芯出气道与砂型排气孔连通, 或出气口未封好, 浇注时铁液钻入, 上涂料时局部堆积严重, 以致干燥不充分, 芯头被涂料封死, 影响砂芯排气, 浇注速度过慢或断流, 使浇注系统未被金属充满。防止措施:
( 1) 树脂和固化剂加入量要附合标准, 要选用糠醇含量高, 尿素含量少的低N树脂。根据季节不同,选用合适的固化剂品种, 千方百计降低粘结剂加入量。充分硬化后, 合型浇注, 尤其是旧砂生回用条件下, 铸钢件树脂w(N)控制在1%以下, 铸铁件也应控制在2%以下。在混砂前的树脂中加入占树脂质量2%～0.3%的硅烷, 可有效地提高粘结强度, 从而降低树脂用量。
( 2) 使用浓度较低的挥发性涂料, 点火干燥后,铸型中有残留醇分的危险。总之, 涂料的浓度调整到“30”波美以上。另外, 挥发性涂料溶剂中可能有变质酒精或含水分较高的酒精, 点火干燥不_, 使铸型内有残留水分, 这是产生气孔的重要原因, 故要求涂料中溶剂含水分不大于5%。除了应注意涂料的溶剂质量外, 合箱前还应对铸型进行喷火干燥处理。

( 3) 造型后硬化所需时间随气温、湿度、固化剂加入量、固化剂种类等因素的不同而变化, 一般要经过十几个小时以后才能反应不全, 未反应全的铸型发气量较高, 在冬季尤其应注意砂芯_能做到隔天使用, 外型也起码应保持6～8 h以上再浇注, 起模时间_不少于20 min, 硬化后也不宜久放, 否则起模困难。
( 4) 有机生砂的灼减量与铸型的发气量成正比, 与气体缺陷有密切关系, 铸铁的灼减量应低于3%, 而微粉含量应控制0.8%以下。另外, 尽量降低砂铁比“S/M”, 为此, 对批量重复生产的铸件可采用专用砂箱, 减少吃砂量, 或采用钢板焊制各种形状中空箱框或隔板, 安放在砂箱转角或代替型砂充填在箱内, 也可在距型腔距离处埋入旧砂块或泡沫塑料块等, 一般将“S/M”比控制在3以下为宜。

( 5) 浇注时应掌握好速度, 决不能中途断流, 浇注开始后还应点火引气等。
( 6) 造型工艺要注意下列情况: 树脂砂的宏观透气性很好, 但浇注时有机物发气速度较快, 只靠分散出气还来不及, 为及时排除型腔气体要适当增加上型出气, 在上型的大平面及凸起部位, 应设置出气孔( 可在合箱前用电钻钻出, 或在造型前在木模上放好出气销, ( 扁形规格80 mm×10 mm, 80 mm×8 mm,圆形规格φ 20 mm) 。同时, 设计浇注系统要注意直、横、内浇道的封闭性, 注意直浇道的形状, 防止金属液发生紊流, 将空气卷入, 使呋喃树脂燃烧产生更多气体, 通常选用F直: F横: F内=1.5: 1.25: 1的封闭浇注系统为宜。原则上采用底注较为合理。浇注系统要认真上好涂料, 假如直浇道较深, 以陶瓷管来代替。 2 机械粘砂
( 1) 原砂粒度较粗, 分布过于集中, 造成砂粒间隙大, 金属液容易渗入砂型中去, 呈“铁夹砂”状态的机械粘砂。
( 2) 涂料层不良引起。涂料的波美浓度要大于“30”。受热严酷的厚大部位, 可采用双层涂料, 底层涂料有渗透深度, 面层涂料建立涂层厚度。对于铸铁而言, 石墨涂料仍不失为防粘砂性能_的涂料, 但为了提高热冲击的抵抗力, 骨料中_配入20%以上的锆英粉。 ( 3) 型( 芯) 的紧实度不够, 使型( 芯) 表面疏松,稳定性差, 对机械粘砂的抵抗力差。 ( 4) 新砂的比例高时, 抗粘砂能力较生砂差。
( 5) 影响砂型表面稳定性的其他因素, 如使用了_过使用时间的型砂, 砂温过高等, 均降低了抵抗机械粘砂的能力。 3 脉纹
由于石英砂的SiO2含量高, 其膨胀系数较高, 新砂的热膨胀系数和涂料热膨胀系数低不一样, 浇注受热时, 砂型的热膨胀将涂层“拉裂”导致铁液钻入砂中与砂凝固在一起, 形成脉状条纹缺陷, 并常伴有机械粘砂, 脉纹较易铲除, 克服办法是旧砂生回用比例高一些, 使膨胀系数降低, 使型砂热膨胀系数接近涂料层。 4! 裂纹
呋喃树脂砂型铸件的热裂倾向比水玻璃砂和粘土砂型的铸件大, 这可能是由于树脂砂型刚性好,热膨胀系数大, 加上铸件冷却速度慢等因素造成的。铸钢件发生热裂倾向更严重。结构复杂、壁厚差大的铸件以及收缩阻力较大的部位, 出现裂纹的可能性较大。另外, 使用磺酸类固化剂, 能引起表面渗硫, 在铸件表面引起微裂纹成为龟裂的特点。防止办法:
( 1) 提高型( 芯) 退让性, 如在型砂中添加2%～3%的木粉等溃散剂。
( 2) 造型( 芯) 时, 背砂中埋入发泡聚苯乙烯块,尽量减薄型( 芯) 的吃砂量, 做空心芯等。 ( 3) 在易发生裂纹的部位用锆砂和铬铁矿砂代替硅砂, 可明显减轻裂纹, 这是因为这二种材料热膨胀系数低。
( 4) 改变浇注系统, 使铸件达到同时凝固。 ( 5) 在允许条件下, 对铸件结构作合理修改。 (6) 适当降低浇注温度, 对减少裂纹有明显效果。 ( 7) 在易发生裂纹处设置防裂筋。
( 8) 特殊情况下, 以磷酸代替硫酸类固化剂。 ( 9) 合理使用冷铁和其他激冷措施。