【概要描述】?呋喃自硬樹脂砂工藝自20世紀(jì)80年代在我國開始應(yīng)用,由于其良好的潰散性、自硬特性和生產(chǎn)的鑄件尺寸精度高等優(yōu)點,大幅度減輕了工人的勞動強度,明顯改善了鑄造車間的工作環(huán)境,并且顯著提高了我國鑄造企業(yè)的生產(chǎn)工藝水平和鑄件質(zhì)量,因而獲得了大規(guī)模的推廣,逐步淘汰了傳統(tǒng)的濕型烘模砂,成為中大型鑄鐵件的唯一的造型工藝和中大型鑄鋼件、鑄鋁件的重要的造型工藝。
?呋喃自硬樹脂砂工藝自20世紀(jì)80年代在我國開始應(yīng)用,由于其良好的潰散性、自硬特性和生產(chǎn)的鑄件尺寸精度高等優(yōu)點,大幅度減輕了工人的勞動強度,明顯改善了鑄造車間的工作環(huán)境,并且顯著提高了我國鑄造企業(yè)的生產(chǎn)工藝水平和鑄件質(zhì)量,因而獲得了大規(guī)模的推廣,逐步淘汰了傳統(tǒng)的濕型烘模砂,成為中大型鑄鐵件的唯一的造型工藝和中大型鑄鋼件、鑄鋁件的重要的造型工藝。經(jīng)過近20年的發(fā)展,無論是樹脂砂生產(chǎn)設(shè)備還是樹脂砂原輔材料,國內(nèi)的相關(guān)產(chǎn)品都達到了國外同類產(chǎn)品的水平。近幾年來鑄件出口業(yè)務(wù)持續(xù)增長,國內(nèi)很多中小鑄造企業(yè),甚至一些一直采用機器造型的潮模砂生產(chǎn)線的企業(yè)也開始采用呋喃自硬樹脂砂生產(chǎn)工藝,然而由于對樹脂砂的工藝特性的認識、技術(shù)工藝人員和生產(chǎn)經(jīng)驗的缺乏,在應(yīng)用樹脂砂工藝方面存在很多問題,并沒有達到減少生產(chǎn)成本,提高鑄件質(zhì)量和生產(chǎn)效率的目的。我公司在和客戶進行技術(shù)交流和服務(wù)過程中也常發(fā)現(xiàn),一些中小企業(yè)都沒有正確使用自硬樹脂砂工藝,操作工人對樹脂砂的特性缺乏認識。
針對中小鑄造企業(yè)樹脂砂工藝普遍存在的問題我們進行了較為深入的調(diào)查,在分析了存在問題的基礎(chǔ)上,歸納出樹脂砂工藝的使用誤區(qū),并從呋喃自硬樹脂砂的工藝特點、經(jīng)濟性和鑄件質(zhì)量等方面進行了原因分析,結(jié)合我們的經(jīng)驗和教訓(xùn)提出一些改進建議。
一些中小鑄造企業(yè),特別是還保留了濕型砂生產(chǎn)線的鑄造企業(yè),使用樹脂砂工藝的共性問題歸納為三個方面。
第一,采用呋喃自硬樹脂砂工藝時帶有一定的盲目性??吹絼e的企業(yè)用樹脂砂工藝生產(chǎn)出口鑄件,并且工藝看起來比濕型砂簡單得多,也就購買樹脂砂生產(chǎn)線;購買之前沒有規(guī)劃生產(chǎn)產(chǎn)品的類型和大小,也沒有考慮企業(yè)的工藝裝備、生產(chǎn)技術(shù)水平和工人操作是否符合樹脂砂工藝的要求。
第二,沒有足夠重視呋喃自硬樹脂砂的工藝要求。大部分鑄造企業(yè)以為只要有一臺連續(xù)混砂機、一套樹脂砂再生設(shè)備、涂料、呋喃樹脂和固化劑就可生產(chǎn)出口鑄件了,殊不知這僅僅是生產(chǎn)樹脂砂鑄件的必要條件,忽略了更重要的條件,滿足樹脂砂性能的技術(shù)和工藝準(zhǔn)備,因而生產(chǎn)的鑄件質(zhì)量反而不如濕型砂鑄件,例如,直澆道直接開在鑄型中而不用陶瓷管,導(dǎo)致鑄件嚴重的夾砂缺陷;只看到樹脂砂強度高而忽略了樹脂砂的發(fā)氣性大的特性,型芯沒有采用通氣芯骨和通氣尼龍管,導(dǎo)致鑄件氣孔缺陷增多。諸如此類的錯誤是導(dǎo)致這些鑄造企業(yè)的鑄件廢品率和生產(chǎn)成本居高不下,而鑄件質(zhì)量難以提高的根本原因。
第三,把濕型砂鑄造工藝用于呋喃樹脂砂。濕型砂的鑄造企業(yè)的技術(shù)人員在編制樹脂砂工藝時,常按習(xí)慣編制樹脂砂工藝,因而編制的樹脂砂工藝與濕型砂工藝類似。例如,在編制球鐵樹脂砂工藝時,冒口的數(shù)量偏多,總冒口量偏重,其實樹脂砂由于砂型強度高,型壁偏移小,鑄件的補縮量顯著減少,完全可以在編制工藝時,減少冒口的數(shù)量和質(zhì)量,提高鐵液的利用率。
廠例1:該廠生產(chǎn)農(nóng)機鑄件,年產(chǎn)6000t左右,沒有做好樹脂砂鑄件,反映的主要問題有鑄件夾砂嚴重和生產(chǎn)成本高,邀請本協(xié)會進行技術(shù)咨詢和指導(dǎo)。現(xiàn)場情況:生產(chǎn)車間兩跨,一跨生產(chǎn)濕型砂,一跨的半邊生產(chǎn)樹脂砂,有一臺5t的樹脂砂連續(xù)混砂機;濕型砂和樹脂砂生產(chǎn)區(qū)沒有明顯的分隔。鑄型上箱余砂堆積,不平整,如圖1所示,除澆口位置有涂料外,辨別不出澆口和冒口位置;多數(shù)樹脂砂的鑄件重量在100kg以下。有些鑄件完全可以用濕型砂造型機生產(chǎn)。
鑄件觀察:鑄件表面有氣孔和夾砂,澆道部分沖砂嚴重,如圖2所示,顯然,這是鑄件夾砂的主要原因。呋喃樹脂砂的高潰散性容易造成沖砂。
廠例2:該廠采用濕型砂造型線生產(chǎn)柴油機缸體,年產(chǎn)各類缸體鑄件近10萬t,最近花巨資引進樹脂砂生產(chǎn)線,開發(fā)和生產(chǎn)多缸柴油機缸體,其實小柴油機機體鑄件采用濕型砂是合理的。
廠例3:該廠采用樹脂砂工藝生產(chǎn)各類出口壓縮機機體鑄件,也因為鑄件質(zhì)量和成本問題咨詢本協(xié)會,我們觀察到的情況:鑄件的工藝冒口多,鐵液的利用率70%左右;鑄件也嚴重存在如圖2所示的沖砂現(xiàn)象。
常州地區(qū)中小企業(yè)目前應(yīng)用呋喃樹脂砂工藝的狀況源自于鑄造企業(yè)對呋喃樹脂砂工藝的誤解和對樹脂砂工藝特性認識的不足,集中表現(xiàn)在以下方面。
2.1 樹脂砂工藝的應(yīng)用條件
對中大型鑄件來說,使用自硬樹脂砂工藝減少了造型、修模和鑄件清理的勞動強度,同時不需要大型烘窯,消除了烘型過程,節(jié)約能源和時間,提高生產(chǎn)效率和場地的利用率,而且沒有烘型時鑄型的變形,鑄型強度高,鑄件的精度提高。
對重量小于200 kg以下的小鑄鐵件,尤其是有一定批量的小鑄件而言,與濕型砂工藝相比,自硬樹脂砂工藝并不具備優(yōu)勢,體現(xiàn)在型砂成本、生產(chǎn)效率方面,這是自硬樹脂砂工藝特性決定的。第一,樹脂砂屬于“高價”砂,按樹脂加入量1.2%,砂鐵比3和呋喃樹脂目前的市場價格,1t鑄件僅樹脂成本就達到300多元,年產(chǎn)10000t鑄件樹脂的消耗為300多萬元;第二,與濕型砂造型線相比,樹脂砂的生產(chǎn)效率“較低”。樹脂砂的硬化時間一般在30 min左右,再加上起模,上涂料,合箱等工序,整個周期最快也要近1h,而濕型砂造型線1 min能生產(chǎn)幾十型,在工藝保證的情況下,生產(chǎn)的鑄件尺寸精度和表面質(zhì)量與樹脂砂鑄件相當(dāng),常林小松鑄造有限公司用濕型砂造型線生產(chǎn)的各類鑄件尺寸精度達CT9-10,表面質(zhì)量高,最大鑄件達300kg。筆者也曾采用振動加多觸頭高壓造型機生產(chǎn)出表面輪廓清晰的重量為250kg出口飛輪殼鑄件。鑄造企業(yè)采用樹脂砂生產(chǎn)線僅是企業(yè)提高競爭力和產(chǎn)品質(zhì)量的一個方向,但樹脂砂工藝畢竟是一種生產(chǎn)工藝,企業(yè)最核心的競爭力是產(chǎn)品和產(chǎn)品質(zhì)量,無論從成本還是生產(chǎn)效率方面考慮,樹脂砂工藝并不適用有一定批量的小鑄鐵件的生產(chǎn)。
2.2 呋喃樹脂砂的潰散、發(fā)氣特性樹脂砂的易潰散性極容易造成沖砂。
在澆注系統(tǒng)工藝設(shè)計時,對中小鑄件,直澆道、橫澆道應(yīng)刷涂料,直澆道無法刷涂料時,應(yīng)采用流涂或采用陶瓷管,防止鑄件夾砂,圖2所示的情況是工藝人員沒有認識到樹脂砂的易潰散特性對鑄件質(zhì)量的不利影響。
樹脂砂的發(fā)氣量遠大于濕型砂,鑄件容易產(chǎn)生氣孔,因此在型砂控制方面應(yīng)注意以下幾點:不過高追求高的型砂強度,以減少樹脂的加入量,降低樹脂砂的發(fā)氣量;定期監(jiān)控再生砂設(shè)備和再生砂的質(zhì)量,再生不好,會造成型砂樹脂膜厚度增加和樹脂量的累積,增大樹脂砂的發(fā)氣性;原砂的質(zhì)量也十分重要,諸如砂粒、含泥量等,必須嚴格控制。工藝上注意以下因素:型芯上放置通氣芯骨和尼龍通氣管;減少砂鐵比,在條件許可時,采用專用砂箱,可直接減少每噸鑄鐵的樹脂成本,例如砂鐵比降低為2,每噸鑄件可減少100多元樹脂,同時有利于提高再生砂的質(zhì)量和再生效率,在生產(chǎn)時,應(yīng)避免出現(xiàn)圖1所示的鑄型;快速澆注是防止樹脂砂鑄件氣孔缺陷的另一措施。
2.3 涂料對鑄件表面質(zhì)量的重要性
樹脂砂鑄件的表面質(zhì)量取決于涂料質(zhì)量和涂刷工藝,砂粒的粗細與鑄件的表面質(zhì)量幾乎無關(guān),這與濕型砂特性有較大的不同。涂料涂刷不好,鑄件容易出現(xiàn)物理粘砂,對小鑄件而言,樹脂砂鑄件的表面質(zhì)量反而不如濕型砂鑄件。在選擇呋喃自硬樹脂砂工藝用原砂時,可選擇粒度粗一點的砂,這樣可以增加型砂的透氣性,同時可以減少樹脂砂用量。為提高樹脂砂鑄件的表面質(zhì)量,應(yīng)對造型工人進行嚴格的培訓(xùn),在條件許可時,采用流涂機流涂。
2.4 樹脂砂造型對模具的要求
根據(jù)我們的現(xiàn)場調(diào)查,相當(dāng)一部分鑄造企業(yè)對樹脂砂造型模具缺乏足夠的認識,樹脂砂是自硬砂,需要硬起模,容易損壞型腔,并且難以修補。因此,模具的結(jié)構(gòu)要合理,模具材料要好,特別是有一定批量生產(chǎn)的鑄件模具的質(zhì)量要求更高。脫模劑也十分重要,它涉及到模具的“壽命”以及鑄型的表面質(zhì)量。有些企業(yè)用樹脂砂生產(chǎn)的鑄件質(zhì)量還比不上粘土砂生產(chǎn)的鑄件,一個重要的原因是模具“粗制濫造”。