酯硬化水玻璃砂的工艺研究

酯硬化水玻璃砂的工艺研究

21世纪，随着绿色能源和生产的发展，提出了新的石膏砂技术。酯硬化水玻璃砂具有良好的退让性和较好的溃散性,发气量小,具有无毒无味,对环境无污染,从生产成本低、型砂性能、铸造质量及环保等方面综合考虑,应该是当前铸造首选砂种。包头市某厂曾对酯硬化水玻璃砂的工艺性能进行了试验研究,取得了较为理想的结果。现介绍其在实际生产中的应用。1零件铸造特点铁路货车用摇枕和侧架,见图1及图2。两零件均属于框架结构,箱形断面,轮廓大,壁薄,结构比较复杂,铸造过程中极易出现裂纹和变形,特别是采用B、C级钢材质。2砂箱砂型砂钢架混砂砂体的特性砂箱(摇枕3400mm×1760mm×500/270mm、侧架3280mm×1910mm×290/290mm、模底板3500mm×1950mm),最大重量(模底板+砂箱+砂型)6800kg;混砂机(生产率40t/h);震实台,有效载荷8t;砂温加热调节器,生产率40t/h;电热风保温罩,热风温度25～65℃可调,控温精度±5℃,翻转起模后电热风保温50～160℃可调。2.1混砂密度和密度原砂:40/70三筛集中度≥75%,40/100四筛集中度≥85%,100目以下总量≤3.0%,新砂进入混砂机温度≤35℃,水玻璃模数为2.4～2.8,密度为1.48～1.52g/cm3,存放1个月无杂质沉淀。有机酯:(沈阳汇亚通HYTG-132,游离酸含量≤1.5%,HYTG-134游离酸含量≤0.5%,无沉淀)2.2有机酯加入量的确定造型工艺采用面砂和背砂两种配方,面砂水玻璃加入量在2.7±0.1%之间,背砂水玻璃加入量在2.0±0.1%之间,上线芯砂水玻璃加入量在(3.2±0.1)%,手工制芯用砂水玻璃加入量在3.1±0.1%。有机酯加入量的原则是:造型面砂有机酯加入量占原砂的0.30%～0.35%,背砂有机酯加入量占原砂的0.40%～0.42%,上线芯砂有机酯加入量占原砂的0.35%～0.40%,手工制芯用砂有机酯加入量占原砂的0.4%～0.5%。以此配方测定的24h强度在0.5～0.7MPa范围内,满足了生产线造型制芯的需要。2.3调节硬化水玻璃砂使用时间造型:在IMF线上的生产节拍为30min一个循环,因此酯硬化水玻璃砂的可使用时间调节至3～5min;脱模时间<30min。制芯:运用MS-Ⅱ间歇式高速混砂机,使制芯用酯硬化水玻璃砂的可使用时间调节至2～4min;脱模时间<12min。3材料和检测方法(1)型芯全部用有机酯,浇注温度为1556～1570℃,侧架浇注时间控制在35～45s之间,摇枕浇注时间控制在40～55s之间。(2)铸件棱角分明,其中摇枕八字面处光洁平整,可满足磨耗板组焊的要求。中心距尺寸1956±3.2min用样板检查合格。侧架和摇枕符合TB/T3012-2001《铁道货车铸钢摇枕、侧架采购与验收技术条件》的要求,铸件经划线检查,所有尺寸均符合产品图和铸件图要求。(3)侧架中央方框立柱非加工面去除飞边毛刺后,检测平面度小于0.8,用通止样板检测间距尺寸460+3.2−1.0-1.0+3.2合格,且未出现倒八字。焊支承座部位用样板检查,局部与样板间隙小于1.5mm,打磨量非常小。(4)对侧架及弹簧承台两侧圆弧面进行了打磨检查,并使用铁道部规定的仪器进行磁粉探伤,没有发现裂纹。对摇枕各表面及孔的周边,进行上述检查,同样没有裂纹产生。(5)从分型面对侧架进行解剖检查内腔部分,内腔砂子清理较为干净,无残留砂块。弯角处及筋板交汇处,未发现裂纹、缩松缺陷,型芯砂的干强度符合工艺要求,铸件打箱落砂和清砂较容易,能达到预期的效果。4酯硬化水玻璃砂性能好于其他砂生产(1)生产结果证实,使用酯硬化水玻璃砂能够生产尺寸精度高、内在质量好的铸钢件,有利于提高工艺技术水平和提高复杂铸件的产品质量。采用该工艺所生产的铸件不会产生表面粘砂、冲砂、裂纹、砂眼、变形、气孔和缩松等缺陷。浇注后的型砂残留强度低,溃散性好,易落砂和清砂,旧砂可用干法机械再生,克服了水爆法所带来的一系列弊端。(2)酯硬化水玻璃砂工艺生产的铸件表面质量和尺寸精度优于CO2硬化水玻璃砂,可达到树脂砂水平,却没有呋喃树脂砂生产时易产生裂纹、表面渗碳及渗硫等问题。由于酯硬化水玻璃砂属于无机粘结剂砂种,无毒、无刺激性,因此,在造型和浇注时无有害气体逸出,改善了作业环境。(3)酯硬化水玻璃砂工艺性能及冬季硬透性好于二氧化碳水玻璃砂,与呋喃树脂砂相当。硬化速度可调,型芯强度高,起模时间短,可使用时间长。在生产实际中,调整快慢酯比例是控制硬化速度的主要手段。硬化速度快,可使用时间就短。酯硬化水玻璃砂的型芯存放比二氧化碳水玻璃砂要好,基本上无返粉化现象,但仍需防潮。(4)水玻璃砂的硬化过程是一个形成凝胶和脱水的过程,硬化的快慢与脱水的快慢相关联,硬化强度的高低也与脱水的程度相关联,所以水玻璃砂的硬化结果既受水玻璃和有机脂的性能的制约,又受旧砂的含水量和室温、湿度的影响。由于水玻璃旧砂容易吸湿返潮,所以,在生产过程中应该加强对旧砂的含水量和环境的湿度的监控。(5)采用酯硬化水玻璃砂工艺后,铸件不用水爆清砂,残留强度低,铸钢件经水浴即可清砂,降低了工人的劳动强度,改善了操作环境,减少了铸件废品率,提高了铸件质量.5用改性化合物原料生产重质碳酸钙复合砂有机酯生产线上生产的摇枕、侧架早已通过首件鉴定,现已投入批量生产。实践证明酯硬化水玻璃砂生产铸钢件是可行的,其工艺性能与呋喃树脂砂相当,铸件质量亦可与呋喃树脂砂相媲美,而型砂成木却比呋喃树脂砂降低30%以上。同时,由于酯硬化水玻璃砂的水玻璃的加入量大幅度下降,大大减少了清砂工作量,使型砂的溃散性大为改善,再生砂的回收率也