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如何防止呋喃树脂砂铸件常见不良缺陷

来源:互联网 浏览次数: 日期:2017年10月19日 10:53

1.气孔与针孔

呋喃树脂砂透气性很好,但比各种无机类铸型的发气量高,综合看来较易发生气体类缺陷。

1)原砂粒度偏细,透气性降低(要求粒度是30/70,原砂水分的质量分数低于0.2%)。

2)涂料质量不良或干燥不充分,使砂型(芯)残留水分较高。

3)旧砂再生不良,使系统中砂的灼减量失控,微粉含量超标,造成发气量增大,透气性降低。

4)浇注时铸型(芯)尚未充分硬化。

5)工艺设计不当。如浇注系统设计不良,浇注速度慢,压头过低,砂芯出气方案不当等。

6)操作不当引起。如造型(芯)时未考虑砂芯排气,合型时未将砂芯出气道与砂型排气孔连通,或出气口未封好,浇注时铁液钻入,上涂料时局部堆积严重,以致干燥不充分,芯头被涂料封死,影响砂芯排气,浇注速度过慢或断流,使浇注系统未被金属充满。

防止措施:

1)树脂和固化剂加入量要附合标准,要选用糠醇含量高,尿素含量少的低N树脂。根据季节不同,选用合适的固化剂品种,千方百计降低黏结剂加入量。充分硬化后,合型浇注,尤其是旧砂再生回用条件下,铸钢件树脂wN)控制在1%以下,铸铁件也应控制在2%以下。在混砂前的树脂中加入占树脂质量2%0.3%的硅烷,可有效地提高黏结强度,从而降低树脂用量。

2)使用浓度较低的挥发性涂料,点火干燥后,铸型中有残留醇分的危险。总之,涂料的浓度调整到“30”波美以上。另外,挥发性涂料溶剂中可能有变质酒精或含水分较高的酒精,点火干燥不彻底,使铸型内有残留水分,这是产生气孔的重要原因,故要求涂料中溶剂含水分不大于5%。除了应注意涂料的溶剂质量外,合箱前还应对铸型进行喷火干燥处理。

3)造型后硬化所需时间随气温、湿度、固化剂加入量、固化剂种类等因素的不同而变化,一般要经过十几个小时以后才能反应完全,未反应完全的铸型发气量较高,在冬季尤其应注意砂芯最好能做到隔天使用,外型也起码应保持68 h以上再浇注,起模时间最好不少于20min,硬化后也不宜久放,否则起模困难。

4)有机再生砂的灼减量与铸型的发气量成正比,与气体缺陷有密切关系,铸铁的灼减量应低于3%,而微粉含量应控制0.8%以下。另外,尽量降低砂铁比“S/M”,为此,对批量重复生产的铸件可采用专用砂箱,减少吃砂量,或采用钢板焊制各种形状中空箱框或隔板,安放在砂箱转角或代替型砂充填在箱内,也可在距型腔一定距离处埋入旧砂块或泡沫塑料块等,一般将“S/M”比控制在3以下为宜。

5)浇注时应掌握好速度,决不能中途断流,浇注开始后还应点火引气等。

6)造型工艺要注意下列情况:树脂砂的宏观透气性很好,但浇注时有机物发气速度较快,只靠分散出气还来不及,为及时排除型腔气体要适当增加上型出气,在上型的大平面及凸起部位,应设置出气孔,或在造型前在木模上放好出气销。同时,设计浇注系统要注意直、横、内浇道的封闭性,注意直浇道的形状,防止金属液发生紊流,将空气卷入,使呋喃树脂燃烧产生更多气体,原则上采用底注较为安全合理。

2.机械粘砂

1)原砂粒度较粗,分布过于集中,造成砂粒间隙大,金属液容易渗入砂型中去,呈铁夹砂状态的机械粘砂。

2)涂料层不良引起。涂料的波美浓度要大于“30”。受热严酷的厚大部位,可采用双层涂料,底层涂料有一定渗透深度,面层涂料建立一定涂层厚度。

对于铸铁而言,石墨涂料仍不失为防粘砂性能优秀的涂料,但为了提高热冲击的抵抗力,骨料中最好配入20%以上的锆英粉。

3)型(芯)的紧实度不够,使型(芯)表面疏松,稳定性差,对机械粘砂的抵抗力差。

4)新砂的比例高时,抗粘砂能力较再生砂差。

5)影响砂型表面稳定性的其他因素,如使用了超过使用时间的型砂,砂温过高等,均降低了抵抗机械粘砂的能力。

3.脉纹

由于石英砂的SiO2含量高,其膨胀系数较高,新砂的热膨胀系数和涂料热膨胀系数低不一样,浇注受热时,砂型的热膨胀将涂层拉裂导致铁液钻入砂中与砂凝固在一起,形成脉状条纹缺陷,并常伴有机械粘砂,脉纹较易铲除,克服办法是旧砂再生回用比例高一些,使膨胀系数降低,使型砂热膨胀系数接近涂料层。

4.裂纹

呋喃树脂砂型铸件的热裂倾向比水玻璃砂和黏土砂型的铸件大,这可能是由于树脂砂型刚性好,热膨胀系数大,加上铸件冷却速度慢等因素造成的。铸钢件发生热裂倾向更严重。结构复杂、壁厚差大的铸件以及收缩阻力较大的部位,出现裂纹的可能性较大。另外,使用磺酸类固化剂,能引起表面渗硫,在铸件表面引起微裂纹成为龟裂的特点。

防止办法:

1)提高型(芯)退让性,如在型砂中添加2%3%的木粉等溃散剂。

2)造型(芯)时,背砂中埋入发泡聚苯乙烯块,尽量减薄型(芯)的吃砂量,做空心芯等。

3)在易发生裂纹的部位用锆砂和铬铁矿砂代替硅砂,可明显减轻裂纹,这是因为这二种材料热膨胀系数低。

4)改变浇注系统,使铸件达到同时凝固。

5)在允许条件下,对铸件结构作合理修改。

6)适当降低浇注温度,对减少裂纹有明显效果。

7)在易发生裂纹处设置防裂筋。

8)特殊情况下,以磷酸代替硫酸类固化剂。

9)合理使用冷铁和其他激冷措施。

5.夹渣

主要是金属液与粘结剂反应生成的渣,以及因浇注时间长型(芯)顶被高温金属液烤坏产生的结疤。前者多发生在开始流入型内的那部分前期铁液中,并常伴有气孔缺陷,后者则常发生在型腔上部和上侧面。

防止措施:

1)在设计浇注系统时,按照快、稳、封闭、底注,保证压头,处理铁液的原则,并在有条件的铸件顶面设置溢流冒口,将浇注中的冷、脏铁液导入溢流冒口中,并使其溢出。

2)使用强度高、耐热性好、发气性低的涂料。

3)大平面的平板铸件浇注时最好采用倾斜浇注,并在浇口杯对面设置适当数量的溢流冒口,可有效地防止大平面上出现夹渣缺陷。

6.硬度不足

呋喃树脂砂铸型导热性差,金属液冷却凝固速度慢,会导致铸件硬度偏低。需要注意的是树脂砂铸件表层(3 mm)硬度比内部低1015 HB,所以在测定硬度时,需除去表层(>3 mm)后才能测出正确的硬度值。

防止措施:

1)适当降低铁液的CE 值,以防止铁素体的产生。

2)添加少量稳定珠光体元素,如:CrCu

3)提高铸件冷却速度,如采用合适的冷铁和使用碲粉涂料等。

4)适当降低浇注温度。

5)适当提早开箱时间。

 

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