铸钢件的树脂自硬砂造型及制芯线工艺分析

铸钢件的树脂自硬砂造型及制芯线工艺分析

铁路车辆的快速启动要求列车架具有良好的动态性能。其中之一是主缸的主要部件，即扶枕和侧架的尺寸精度应非常高。我厂原有工艺是水玻璃砂震击紧实,起模后吹CO2硬化的造型工艺和起模后烘干炉硬化的制芯工艺,生产出的铸件尺寸精度低为了满足铁路货车提速的要求,对第1铸钢车间的造型工部和制芯工部进行了技术改造。1.1生产计划年产铁路货车8000辆,折合铸件20000t。1.2结构特点箱形铸件名称:摇枕、侧架,材质:碳钢和低合金钢,尺寸:2310mm×607mm×425mm～2438mm×484mm×460mm,质量:355～780kg,结构形状:箱形结构薄壁件,平均壁厚:16～20mm,生产批量:大批量生产。1.3砂造型、制芯工艺铸件不经机械加工,其尺寸要通过20多个样板量规检查。因此,选择的工艺必须能充分保证铸件的尺寸精度。在技术论证、考察和工艺试验的基础上,选择了树脂自硬砂造型、制芯工艺。砂型尺寸:2450mm×1400mm×260/260mm～2800mm×1600mm×300/500mm,全年砂型数量:27000整型。砂芯尺寸:600mm×470mm×60mm～1250mm×370mm×40mm,全年砂芯数量:280000个。考虑到砂型尺寸大、砂型薄、易断裂及树脂自硬砂原材料费用高和箱形薄壁铸钢件易产生热裂缺陷,决定对大批量生产采用砂箱造型工艺,对单件生产采用无砂箱造型工艺。1.4设备选择和机械化程度的确定1.5工艺对设备的要求1.5.1修芯线设计造型线要适应有箱和无箱造型工艺要求。造型、制芯线要设置:摆放活块、冷芯铁、耐火浇注系统、保温冒口套工位;取出活块工位;修型修芯工位;摆放外浇口杯工位。1.5.2全尾砂的性能及预热炉的作用(1)砂箱、模板、芯盒加热炉在冬季使用贯通式电热风炉,100～120℃的气流将冷的砂箱、模板和芯盒加热到30℃。既保证了硬化时间,提高了砂型砂芯表面品质,又防止了砂箱与型砂的接触强度低,致使砂型脱箱。(2)混砂机在冬季,将新砂、再生砂、树脂和固化剂等原材料加热后加入混砂机,以保证硬化速度;加入混砂机混砂臂的液料,当砂流的头砂到达喷嘴时,喷嘴自动喷出液料,当砂流的尾砂到达喷嘴时,喷嘴自动停止喷液料,以保证头砂尾砂的性能均一;混砂机的电控系统预存3个型砂配方,可随时改变新、旧砂的比例和液料的加入量;混砂机混砂臂的排砂口设置闸门,头砂在排出前,在排砂口停留2～3s,使头砂得到充分的混合;在混砂臂上的液料喷嘴周围,设置压缩空气喷嘴,使液料以雾状形式加入,使型砂混得更均匀,喷嘴更清洁;在混砂臂上设置清洗剂喷嘴,每个工作周期结束后,对混砂臂进行清洗。(3)震实台自动控制振实时间,振击力和振实时间可根据工艺要求进行调整。(4)翻转起模机起模前模板被振击,要慢速起模,设置起模完成与否的监控系统。(5)砂型、砂芯预热炉贯通式电热风炉,热风温度在120～180℃之间可调。预热炉的作用:一是进一步增加砂型、砂芯的强度;二是增加涂料对砂型、砂芯的附着力;三是降低涂料对砂型、砂芯的浸渗深度。(6)涂料淋涂机将砂型夹紧翻转90°、120°进行淋涂。在涂料槽内,设置过滤网,保证喷嘴不堵塞和涂层表面光洁;设置搅拌装置,使涂料不沉淀;设置加热装置,使涂料粘度稳定。涂料淋涂后,用压缩空气吹平涂料堆积区,使涂层厚度均匀。(7)涂料干燥炉贯通式电热风炉,烘干水基涂料,热风温度180～250℃,热风速度25～30m/s,烘干时间20min,烘干后涂层水分<0.2%。(8)自动合箱机设置承载下箱的浮动台,使上、下砂型在合箱过程中,砂销与型的凹孔接触时,自动补偿上、下砂型中心的微量错位,确保合箱精度。(9)防止抬箱措施在上、下砂箱的凸耳之间,用楔形卡具卡紧上、下砂箱。1.6平面布置和工艺1.6.1扁平布局由于间歇供应钢液和铸钢件冷却时间长,所以生产线采用开放式布置。采用桥式起重机吊挂底注式浇包浇注。平面布置,见图1。1.6.2回位及模板过程在准备工位,砂箱放在模板上,放置冷铁、活块、耐火浇注系统和保温冒口等——进入加热炉加热——从加热炉出来,模板、砂箱停留在振实台上,连续式混砂机将砂箱填满砂,振实台振实——砂型进入硬化工位——砂型进入翻转起模机,被夹紧翻转180°,模板振动慢速上升起模——取出活块,翻转起模机回转180°,模板离开翻转起模机,返回到准备工位——砂型在预热炉前一工位,被检查与修型——进入预热炉——砂型进入涂料站,被夹紧翻转90°,淋涂料,再翻转到120°,倾倒出型腔中堆积的涂料,并用压缩空气吹平涂料,砂型回位——进入涂料干燥炉——下芯——在2工位的合箱机中,下型进入工位1,被定位,机械手抓起放在浮动台上(工位2),上型进入工位1,被定位,机械手抓起,并翻转180°,放外浇口杯放。上型移至工位2,下降合箱——砂型运到浇注冷却线,打紧箱夹,浇注冷却后,人工拆卸箱夹——铸型自动运到落砂机旁,依次吊起上箱、铸件、下箱,放在落砂机上,落砂后——将空箱吊放在浇注托板上,随端头运输车返回造型线。制芯线工艺流程接近于造型线。1.6.3砂再生砂将造型、制芯线单独布置在1个封闭厂房内,有利于冬季采暖;与浇注、落砂和砂再生分开,避免烟尘和噪音对造型、制芯线的环境、操作人员和设备的影响;将砂再生和砂储存布置在落砂与造型、制芯线之间,使得旧砂运输距离最短;造型线与制芯线平行布置,使得砂芯运输距离最短。1.7芯轴的主要技术2砂采处理2.1工艺选择采用了落砂破碎机和气流冲击干法再生机的再生工艺。选用了密相气力输送的砂运输设备。2.2粗再生砂仓砂砂粒的运输、分级、冷却器的安装铸型在落砂破碎机上落砂,落砂破碎机结构分3层,1层栅格将铸型落砂,使块度<《100mm的砂块落入第2层。第2层是冲有《6mm孔的钢板,砂块在其上振动,相互之间搓擦,使剥离下来的砂粒落入第3层。第3层用于储存与运输旧砂;从落砂破碎机下来的砂,经过初次筛分、冷却,被压送到粗再生砂仓。再次冷却,使砂温度<100℃,为保护压送设备正常工作;从粗再生砂仓取出的砂被再生机再生,再生机垂直布置,1层是气流冲击再生与风选,去掉粉尘和微粒。2层是筛分装置,3层是缓冲斗,4层是冷却器。再生的的砂被压送到精再生砂仓备用。2.3再生性率和气力输送系统生产率落砂破碎机栅格尺寸3600mm×2500mm落砂破碎机承载力20t再生机生产率30t/h气力输送系统生产率30t/h3降低树脂耗量,减轻铸造热裂倾向(1)造型、制芯线于1999年6月用于生产,所产铸件已装车使用。经过1年多运转证明,所选工艺及设备合理,生产的铸件达到了品质要求。(2)采用砂箱造型,有效地防止了砂型的断裂,达到了降低树脂耗量,减轻铸件热裂倾向的目的。使得旧砂再生容易,再生砂品质更好。(3)与水玻璃砂工艺相比,树脂自硬砂工艺生产的铸件,尺寸精度由CT11～CT12级提高到CT8～CT9级,表面粗糙度由>50μm降低到25μm～50μm,质量减少了4%;燃料和动能消耗少,废砂和污水排放少;改善了造型、制芯的工作环境,降低了劳动强度,提高了劳动生产率;原材料费用和铸件热裂倾向均低于水玻璃砂工艺。1续式混砂机由于