树脂砂铸造工艺浅析

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　　摘要：树脂砂铸造工艺是近代发展起来的一种先进可靠的铸造工艺方法。随着我国经济的发展，国内市场对机械铸件需求增长，国际市场需求也逐渐扩大，对机械工业产品质量要求升级，国内越来越多的企业选择由粘土砂干型铸造工艺转为树脂砂铸造工艺。本文就树脂砂铸造工艺的一些问题做了阐述。
　　
　　关键词：树脂砂，铸造工艺，产品质量
　　
　　 树脂砂上世纪50年代开始在铸造行业出现和使用，到现在已经有几十年的历史了，其生产工艺和设备已相当成熟和完善。
　　
　　一、树脂砂铸造工艺优点
　　 相对于传统的粘土砂干型铸造工艺，树脂砂铸造工艺具有下以下一些优点：
　　 1、铸件尺寸精度高，表面光滑，轮廓清晰。 这是因为在树脂砂造型过程中可以消除大部分变形的因素。由于铸件是在砂型固化后起模，这就有利于减少了因起模前松动模样和起模时碰坏砂型引起的变形；还有在铸造过程中不需修型，最大限度的减少了不必要的修型引起的变形；再有模型不需要烘烤，消除了因烘烤造成的铸型变形。从铸件的构造来看，铸型强度高、表面稳定性好，所以芯头间隙小、分型负数小，减少了下芯、配模过程中铸型的破损和变形，保证了配模精度；铸型硬度高，热稳定性好，可以有效地抵御浇注时的型壁退让、迁移现象，减少了铸型的热冲击变形。型砂的溃散性好，清理、打磨容易，从而减少了落砂清铲修整工序中对铸件形状精度的损害。综上所述，因为树脂砂具有流动性好、易紧实、脱模时间可调节、硬化后强度高、在随后的搬运及合箱过程中变形小；并且由于树脂砂的刚度高，在浇注和凝固过程基本上无形壁位移现象，所以铸件的尺寸精度高，它比粘土砂及油砂生产的铸件可提高1-2个级别。
　　 2、生产效率高，缩短了生产周期。 这是因为树脂砂流动性好，易紧实，从而节省了大量的捣固紧实工作量，使造型操作大大简化；在起模时，由于铸型强度高，减少了起模后修型工作量；由于不用烘干，节约了工时和场地；旧砂回收后干法机械再生，使砂处理为封闭系统，便于机械化，可以节约大量旧砂处理，型砂混制、运输等辅助劳动；型砂的溃散性好，落砂容易，修整工作量少、节约了一些造型前的准备工作量。如插芯固等。 根据一般统计，用自硬呋喃树脂砂代替粘土烘模砂后，生产效率可提高40― 100%，单位造型面积产量可提高 20― 50%。
　　 3、有利于机械化生产。由于型砂易紧实，溃散性好易清理等，大幅度降低了工人的劳动强度，为实现机械化生产创造了条件。工人的工作条件和环境得到改善，如减轻了噪音、矽尘等。
　　 4、节约资源。由于不需要烘窑和水力清砂，提高了铁水成品率，大大降低了压缩空气消耗，从而减少水、电、煤的使用。 并且由于旧砂再回收利用很容易，再生回收率能达到90―95%，所以在节约新砂、减少运输、防止废弃物公害等方面效果显著。
　　 5、成品率高。因为树脂砂型成型性好、强度高、发气量较其它有机铸型低、透气性好，热稳定性好、可以大大减少铸件的粘砂、夹砂、砂眼、气孔、缩孔、裂纹等铸件缺陷，从而降低废品率，可以制造出用粘土砂难以做出的复杂件、关键件。
　　
　　二、铸造工艺中树脂砂的选用
　　  1、了解树脂砂的特性。在生产中用作型砂黏结剂的树脂种类很多，除常用的呋喃树脂、酚醛树脂和脲烷树脂三大类外，还有不饱和聚酯树脂、环氧树脂和聚丙烯酸钠等。机床铸件选用树脂砂时，除了要对各种树脂的性能、价格和市场供应条件有大概的了解，还要分析各种硬化方式的适应性，然后才能根据合金种类、铸件特征、生产批量和工厂的实际条件选定适用的树脂和合理的工艺参数。
　　   2、选用质量好的原砂。与相对于选用黏土砂时只需要注意原砂的化学成分和粒度，在采用树脂砂时，原砂对树脂砂性能的影响将非常突出。除了需要考虑原砂的化学成分和粒度外，还必须对其粒度组成、颗粒形状、表面特征和需酸量等因素的影响有深刻的认识，并根据需要进行合适的选取。
　　   
　　三、树脂砂铸造工艺控制
　　 1、砂温对树脂砂硬化的影响及控制。树脂自硬砂的硬化原理是：树脂在固化剂的催化作用下逐渐发生交联反应而自行硬化，固化剂的催化作用受温度的影响较大，温度升高催化作用加速，温度下降，催化作用减慢，因而树脂自硬砂在硬化过程中，硬化反应的速率与砂温有密切的关系，同时硬化反应速率对硬化后铸型的强度有着重要的影响。因此，为了满足铸型强度，在生产过程中需要对砂温进行严格控制。2、固化剂的加入量和酸值对铸型的影响及控制。固化剂加入量的确定，需要根据其占树脂的比例来计算。如果在固化剂加入量一定的情况下，固化剂酸值愈高，树脂砂硬化速率愈快，反之，愈慢。如果固化剂酸值一定，固化剂加入量愈大，树脂砂的硬化速率就愈快，反之，愈慢。因为过快或过慢的硬化速率，都会降低铸型硬化后的强度，所以合理控制树脂砂的硬化速度对于铸型强度至关重要。
　　 3、模具工艺控制。相对于粘土砂铸造，树脂砂铸件的外观质量对于模具质量的依赖更重。为了适应树脂砂造型的需要，需要做好模具工艺的几个方面：①拔模斜度。采用树脂砂造型时，应根据生产实际和产品结构加大模具的拔模斜度，能顺利的起模，得到质量较好的铸型。②模具的表面粗糙度。树脂砂铸件的表面粗糙度受模具表面粗糙度影响很大，所以降低模具表面粗糙度，是生产高品质铸件的重要措施。③加工余量。硬化后的树脂砂铸型有较好的刚度和较高的尺寸精度，且不易变形，所以在选择工艺参数时，可以选取较小的机械加工余量，从而减少金属溶液的消耗和机械加工的成本，从而可以提高铸件的尺寸精度。
　　 4、加强工艺管理 。要保证采用树脂砂得到应有效益，严格的工艺管理是前提。从生产过程来看，有以下几点：①保证原材料和各种辅助材料质量的一致性。在采用树脂砂时，除了保证材料的质量要求外，其质量的一致性也是很重要的。②在型砂配置时，原材料必须确保定量准确。要做好定量装置定期检修，每日校核工作。③砂温和环境温度要严格控制。如若出现不可控情况，应注意测定砂温的变化，并据此调整相关的工艺参数，以保证生产正常运行。
　　
　　四、结语
　　 随着市场对铸件产品外观质量要求的不断提高，树脂砂铸件由于表面质量好、尺寸精度高、废品率低，适用范围广等特点，使得树脂砂铸造工艺日益受到重视。但是树脂砂铸造工艺也面临着初始投资大，生产成本高的缺点，如何解决这个问题，对树脂砂铸造工艺以后的发展至关重要。
　　
　　参考文献
　　[1]王耀科，李远才，王文清．国内外树脂砂的现状及展望．铸造，1999
　　[2]董选普．铸造工艺学．化学工业出版社，2009
　　[3]屈银虎，姜鑫．树脂砂实型铸造工艺的研究．铸造技术，2003

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