酯硬化水玻璃砂的工藝研究

21世紀，隨著綠色能源和生產(chǎn)的發(fā)展，提出了新的石膏砂技術。酯硬化水玻璃砂具有良好的退讓性和較好的潰散性,發(fā)氣量小,具有無毒無味,對環(huán)境無污染,從生產(chǎn)成本低、型砂性能、鑄造質量及環(huán)保等方面綜合考慮,應該是當前鑄造首選砂種。包頭市某廠曾對酯硬化水玻璃砂的工藝性能進行了試驗研究,取得了較為理想的結果。現(xiàn)介紹其在實際生產(chǎn)中的應用。1零件鑄造特點鐵路貨車用搖枕和側架,見圖1及圖2。兩零件均屬于框架結構,箱形斷面,輪廓大,壁薄,結構比較復雜,鑄造過程中極易出現(xiàn)裂紋和變形,特別是采用B、C級鋼材質。2砂箱砂型砂鋼架混砂砂體的特性砂箱(搖枕3400mm×1760mm×500/270mm、側架3280mm×1910mm×290/290mm、模底板3500mm×1950mm),最大重量(模底板+砂箱+砂型)6800kg;混砂機(生產(chǎn)率40t/h);震實臺,有效載荷8t;砂溫加熱調節(jié)器,生產(chǎn)率40t/h;電熱風保溫罩,熱風溫度25～65℃可調,控溫精度±5℃,翻轉起模后電熱風保溫50～160℃可調。2.1混砂密度和密度原砂:40/70三篩集中度≥75%,40/100四篩集中度≥85%,100目以下總量≤3.0%,新砂進入混砂機溫度≤35℃,水玻璃模數(shù)為2.4～2.8,密度為1.48～1.52g/cm3,存放1個月無雜質沉淀。有機酯:(沈陽匯亞通HYTG-132,游離酸含量≤1.5%,HYTG-134游離酸含量≤0.5%,無沉淀)2.2有機酯加入量的確定造型工藝采用面砂和背砂兩種配方,面砂水玻璃加入量在2.7±0.1%之間,背砂水玻璃加入量在2.0±0.1%之間,上線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%。有機酯加入量的原則是:造型面砂有機酯加入量占原砂的0.30%～0.35%,背砂有機酯加入量占原砂的0.40%～0.42%,上線芯砂有機酯加入量占原砂的0.35%～0.40%,手工制芯用砂有機酯加入量占原砂的0.4%～0.5%。以此配方測定的24h強度在0.5～0.7MPa范圍內(nèi),滿足了生產(chǎn)線造型制芯的需要。2.3調節(jié)硬化水玻璃砂使用時間造型:在IMF線上的生產(chǎn)節(jié)拍為30min一個循環(huán),因此酯硬化水玻璃砂的可使用時間調節(jié)至3～5min;脫模時間<30min。制芯:運用MS-Ⅱ間歇式高速混砂機,使制芯用酯硬化水玻璃砂的可使用時間調節(jié)至2～4min;脫模時間<12min。3材料和檢測方法(1)型芯全部用有機酯,澆注溫度為1556～1570℃,側架澆注時間控制在35～45s之間,搖枕澆注時間控制在40～55s之間。(2)鑄件棱角分明,其中搖枕八字面處光潔平整,可滿足磨耗板組焊的要求。中心距尺寸1956±3.2min用樣板檢查合格。側架和搖枕符合TB/T3012-2001《鐵道貨車鑄鋼搖枕、側架采購與驗收技術條件》的要求,鑄件經(jīng)劃線檢查,所有尺寸均符合產(chǎn)品圖和鑄件圖要求。(3)側架中央方框立柱非加工面去除飛邊毛刺后,檢測平面度小于0.8,用通止樣板檢測間距尺寸460+3.2?1.0-1.0+3.2合格,且未出現(xiàn)倒八字。焊支承座部位用樣板檢查,局部與樣板間隙小于1.5mm,打磨量非常小。(4)對側架及彈簧承臺兩側圓弧面進行了打磨檢查,并使用鐵道部規(guī)定的儀器進行磁粉探傷,沒有發(fā)現(xiàn)裂紋。對搖枕各表面及孔的周邊,進行上述檢查,同樣沒有裂紋產(chǎn)生。(5)從分型面對側架進行解剖檢查內(nèi)腔部分,內(nèi)腔砂子清理較為干凈,無殘留砂塊。彎角處及筋板交匯處,未發(fā)現(xiàn)裂紋、縮松缺陷,型芯砂的干強度符合工藝要求,鑄件打箱落砂和清砂較容易,能達到預期的效果。4酯硬化水玻璃砂性能好于其他砂生產(chǎn)(1)生產(chǎn)結果證實,使用酯硬化水玻璃砂能夠生產(chǎn)尺寸精度高、內(nèi)在質量好的鑄鋼件,有利于提高工藝技術水平和提高復雜鑄件的產(chǎn)品質量。采用該工藝所生產(chǎn)的鑄件不會產(chǎn)生表面粘砂、沖砂、裂紋、砂眼、變形、氣孔和縮松等缺陷。澆注后的型砂殘留強度低,潰散性好,易落砂和清砂,舊砂可用干法機械再生,克服了水爆法所帶來的一系列弊端。(2)酯硬化水玻璃砂工藝生產(chǎn)的鑄件表面質量和尺寸精度優(yōu)于CO2硬化水玻璃砂,可達到樹脂砂水平,卻沒有呋喃樹脂砂生產(chǎn)時易產(chǎn)生裂紋、表面滲碳及滲硫等問題。由于酯硬化水玻璃砂屬于無機粘結劑砂種,無毒、無刺激性,因此,在造型和澆注時無有害氣體逸出,改善了作業(yè)環(huán)境。(3)酯硬化水玻璃砂工藝性能及冬季硬透性好于二氧化碳水玻璃砂,與呋喃樹脂砂相當。硬化速度可調,型芯強度高,起模時間短,可使用時間長。在生產(chǎn)實際中,調整快慢酯比例是控制硬化速度的主要手段。硬化速度快,可使用時間就短。酯硬化水玻璃砂的型芯存放比二氧化碳水玻璃砂要好,基本上無返粉化現(xiàn)象,但仍需防潮。(4)水玻璃砂的硬化過程是一個形成凝膠和脫水的過程,硬化的快慢與脫水的快慢相關聯(lián),硬化強度的高低也與脫水的程度相關聯(lián),所以水玻璃砂的硬化結果既受水玻璃和有機脂的性能的制約,又受舊砂的含水量和室溫、濕度的影響。由于水玻璃舊砂容易吸濕返潮,所以,在生產(chǎn)過程中應該加強對舊砂的含水量和環(huán)境的濕度的監(jiān)控。(5)采用酯硬化水玻璃砂工藝后,鑄件不用水爆清砂,殘留強度低,鑄鋼件經(jīng)水浴即可清砂,降低了工人的勞動強度,改善了操作環(huán)境,減少了鑄件廢品率,提高了鑄件質量.5用改性化合物原料生產(chǎn)重質碳酸鈣復合砂有機酯生產(chǎn)線上生產(chǎn)的搖枕、側架早已通過首件鑒定,現(xiàn)已投入批量生產(chǎn)。實踐證明酯硬化水玻璃砂生產(chǎn)鑄鋼件是可行的,其工藝性能與呋喃樹脂砂相當,鑄件質量亦可與呋喃樹脂砂相媲美,而型砂成木卻比呋喃樹脂砂降低30%以上。同時,由于酯硬化水玻璃砂的水玻璃的加入量大幅度下降,大大減少了清砂工作量,使型砂的潰散性大為改善,再生砂的回收率也