石油机械阀门类铸件的树脂砂工艺

1、石油机械阀门类铸件的树脂砂工艺近年来， 随着我公司的采油树、 井口等石油机械产品打入欧 美、中东等国家的市场， 使得各国逐渐提升了对铸件质量的有关 需求，所以，它不仅要在尺寸上进行把握， 还要保证质量和外观， 实现对其的严格控制。 为了实现出口规模的扩大， 我公司从 2002 年底新上一条树脂砂生产线， 生产出的铸件产品内在质量、 尺寸 精度、表面精度、均符合美国石油协会 API 标准的要求，得到了 很大的肯定，相关经验论述如下。1 模具为保证铸件尺寸精度与降低表面粗糙度， 外模、芯盒均使用 环氧树脂制成，表面精度达 Ra6.3 。2 多样原材料的选用2.1 原砂在材料中的选用1）Si02 的

2、含量型砂的耐火度随砂中的 Si02 的含量的提高 而增高，因此应选用 Si0297%的原砂。2）酸碱度因为固化剂为酸性，所以原砂应该为中性的酸碱 度，从而避免由于酸碱度过大而造成固化剂耗费巨大， 进而引起 硬化反应不彻底，使型砂的初强度和终强度降低。3）泥沙含量盐的产生是由于原砂中碱性泥类物质与固化剂 的反应而形成的，进而导致粘结力消减，型砂强度下降。所以要 选用含沙量低于 0.3%的原砂。4）树脂砂砂粒的粒度和粒形都要经过严格的挑选，既不能 太细也不能过粗，在外形上也有严格要求，以椭圆形为最优，这 样有助于提高其紧密程度。根据数据试验表明， 最适宜的是选用福建的平潭原砂， 其主 要指标如表

3、1。表1 原砂主要性能指标 粒度组成 Si02 角行 系数 微份含量 水份含量 泥份含量 灼减量 耗酸值40/70 98% w 1.3 w 0.5% 90 0.33 2.0 6 月2.3 硅烷（ KH550）由于硅烷也被成为增强剂，所以在其中加入 0.25%数量，就 能够使树脂的强度提升 3倍左右，如表 3所示，根据数据和图标 显示，它有助于保证砂质的抗潮湿性。表 3 加入树脂后型砂的主要性能指标硅烷加时间 / 天 树脂的加入量（ %） 硅烷 加入量（占树脂） 固化剂 加入量（占树脂） 温室 24h 的终强度 含水量（ %）加硅烷 未加硅烷0 1.2 0 60 21 0.65 0.50 0.5

4、01 1.2 0.3 60 20 4.80 0.51 0.627 1.2 0.3 60 22 0.81 0.55 0.91从上述数据中可以看出， 树脂中加入硅烷后得便增强作用随 时间的延长铸件衰减，故硅烷应随用随加，防止失效。2.4 固化剂 我们选用对甲苯磺酸水溶液做固化剂，其性能如表 4 所示。 表4 固化剂主要性能指标粘度/X10-3密度/g.cm-3 酸度（H2S04 游离S量（%6.2 23.52 24.5-27.5 2.5-4.53 树脂的混制1）再生设备采用 SLH-05 型连续式混砂剂，生产能力 5t/h 再生设备：由震动落砂机与四步再生机组成，生产能力 6-8t/h2） 配方外

5、模与泥芯用同一的单一砂，其配方如5 表所示。 原砂（ %） 回用砂（ %） 树脂（ %） 固化剂（ %） 原砂温度/ C 24h抗拉强度/MPa发气量/mlg-120 80 0.8-1.2 30-50 25 1.0-1.4 11-15 树脂中加入 0.3%的硅烷。 固化剂的浓度为 30%-50%之间进行调节，加入量随温室、 砂温而变，若室温、砂温的温度在 1 0 C - 1 5 C ，固化剂的加入量 60%温室、砂温的温度在15C -25C之间时，固化剂的加入量在 50%，当温室、砂温在温度在小于 15 摄氏度之间时，可将砂温加热到25C，固化剂的加入量在 50%4 造型工艺以 PFFAP35

6、/52.04 阀体为例， 采用开放式的浇注系统， 减轻 钢水对砂芯的冲刷。4.1 浇注系统的设计采用开放式的浇注系统， 钢水从边冒口进入铸型型腔以减轻 钢水对砂芯的冲刷设置直浇道：0 50横浇道40/45X40浇注时间：T浇=SG1/2式中：S系数，取S=1.2 ; G砂型内金属液的总重 450 kg。T 浇=SG1/2=1.2X450/2=26s4.2 冒口及冷铁的设置4.2.1 使用模数法计算铸件的热节点的模数1）M=68.5X108/2（68.5+1.8 ）-31X1.2=2.34 cm2）M=（127-65）/4X1.2=1.86 cm3）M=44/2=2.2 cm4）M=（187-1

7、46）/=1.02 cm5）M=60.5X 41.2 （60.5+41 ）-20.5X1.2=1.39 cm6）M=（187-146）/4=1.02 cm7）M=28X32/2（28=32）-23.5X2=1.23 cm4.2.2 冒口大小计算使用三位软件PROE计算出铸件的重量为134 kg，考虑使用边冒口实现铸件的顺序凝固。经计算冒口大小为0 160X320的边冒口 2只。4.2.3 铸件通道的设计由模数的大小可以看出：处热节孤立需要增加补缩通道 25X60,处地热节孤立为消除该部位的铸件缩软全县，需增加 冷铁实现铸件的定向凝固，经计算需要冷铁大小为0100X40的成型冷铁 1 块。4.3

8、 使用华中科技大学铸造模拟然见进行铸造工艺模拟 经对流场、 温度场的分析计算， 参数的利润设计符合铸技术要求。铸件重量 Gc=134， kg GR=110 kg 工艺出品率 54.5%。5 在进行制作中的主要关注内容5.1 外在形状与内部制芯1）选用相对紧实的外在砂，进而避免涨砂情况的发生，有 效阻止缺陷。2）冷铁的安装要适宜，不能吃砂过多也不能太少。5.2 脱模对砂型或砂芯进行脱模是有一定规范的， 在不同的天气条件 下，所花费的时间也有所不同，夏季时间要相对短一些，为 10 到 12 分钟左右，雨季约 14 分钟，而冬天则要半个小时以上，甚 至会超过 1 小时。5.3 修型、刷涂料及烘烤1）

9、树脂砂一般不需修型，如有碰坏可用涂料粘补剂修型 （芯），大块砂脱落可用粘结剂粘牢。2）刷涂料是一个技术活，一般只进行一次是完全不够的， 至少刷两遍。 第一遍用浓度较细的醇基涂料， 然后使用压缩空气 吹净再刷第二遍醇基涂料， 第二遍涂料浓度要求较厚， 两次涂层 的总厚度在 0.8 mm-1.0 mm 之间。3）铸型合箱前，使用火焰喷墙对整个型腔进行一次烘干处 理。6 在生产过程中常见的铸造弊端以及防御对策6.1 裂纹由于树脂砂的退让性比较差、 高温强度较高等特点， 就使得 树脂砂薄壁处或者界处很容易产生裂纹， 因此要采取一系列措施 进行改进。比如，减少受压的受阻程度，在砂芯中置入塑料等物 品，保

10、证砂壁在 30 左右。6.2 气孔1）分析产生原因因为树脂砂发气量大于水玻璃砂粘土砂， 再加上发气速度比较快， 因此在浇筑和凝固过程中要对树脂中的 氮在金属表面进行吸附， 一旦砂型或者金属液的界面压力比金属 液的静压时高， 就会以扩散的方式进入金属液中， 从而形成皮下 气孔。2）防治手段对其预防的方式有很多种，首先要保证树脂的 加入数量不能低于 0.8%且不高于 1.2%；其次，逐步使浇注温度 得以降低，并在准确的数值情况下进行发气或气量增加；最后， 坚持使用废钢管做芯骨， 并保证气孔的数量， 以使其便于顺利排 气。6.3 塌箱塌箱的产生大多是由于砂型的强度不够， 但是究其原因一般 有两类： 一是树脂与砂没有均匀的混制； 二是砂型或者砂芯搁置 的时间太久。经准确数据表明，其放置时间越长，其抗压强度就 会下降，所以砂型和砂芯的放置时间不能超过72H。6.4 阀体上下型两侧法兰内开档尺寸不一致对于