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砂型铸造方式全解、技术参数图表、砂眼、气孔等问题的解决方案
作者: 发布于:2020-4-20 11:02:42 点击量:

 工艺在铸件生产过程中占有十分重要的地位,它直接影响铸件的质量水平、生产成本、生产效率及环境污染程度。砂型铸造方法可分为物理硬化造型方法和化学造型方法两大类。物理硬化造型方法主要有粘土砂型、实型铸造、V法造型法、冷冻造型法等。其中粘土砂型又分为湿型、干型和表干型。实型造型和V法造型法属于无粘结剂方法(干砂),采用负压成型。冷冻造型法则以水为粘结剂。化学造型方法主要有:水玻璃砂型、树脂砂型等。它们又都可分为加热硬化、自硬、吹气硬化等三种。水玻璃为无机粘结剂,树脂为有机粘结剂,选择砂型造型工艺时,应遵循以下几项原则:

1.应能保证铸件质量要求
表1~3列出了砂型铸造各类合金铸件的质量公差、尺寸公差和表面粗糙度范围。
表1  砂型铸造的铸件质量公差等级/MT
表2  砂型铸造的铸件尺寸公差等级/CT
表3   砂型铸造各类合金铸件的表面粗糙度范围
注:“+”为可以达到的粗糙度,“*”为采取特殊措施后方能达到的粗糙度。
目前广泛应用的造型工艺主要有粘土湿型砂工艺、CO2吹气硬化水玻璃砂工艺、有机酯自硬水玻璃砂工艺、酸自硬呋喃树脂砂工艺等。近年来,酯硬化酚醛树脂自硬砂造型工艺也得到了一定程度的推广应用。这些造型工艺的特点、对铸件质量的影响和适用范围分别简介如下:
(1)粘土湿型砂工艺
粘土湿型砂工艺的优点是:
①所用原材料价格便宜,来源丰富。
②造型方便,砂型不必烘干,铸型生产周期短,效率高,易于实现大批量生产。
③回用砂中未脱水失效的膨润土与水混合后即能恢复强度,旧砂回用性好,回用设备投资少。
④经过长期应用,已经发展了一系列造型设备。
⑤一般造型所生产铸件的尺寸精度不亚于化学自硬砂,射压造型、气冲造型和静压造型等高压造型方法所生产的铸件尺寸精度可与熔模铸造相媲美。
粘土湿型砂不同机器造型方法所生产的铸件尺寸精度和表面粗糙度见表4。

表4   粘土湿型砂不同造型方法的铸件尺寸精度和表面粗糙度

由于上述优点,粘土湿型砂工艺在小型铸件特别是汽车、发动机、纺织机等各种大规模生产的铸铁件上得到了广泛的应用,其所占比例居各种铸型之首。但是,粘土湿砂型在浇注时,砂型表面产生水分的汽化和迁移,使铸件容易产生气孔、夹砂、砂眼、胀砂、粘砂等缺陷。
(2)CO2吹气硬化水玻璃砂工艺
普通CO2吹气硬化水玻璃砂工艺是水玻璃粘结剂领域里应用最早的一种快速成型工艺。
其优点主要有:
①设备简单,操作方便,使用灵活。
②粘结剂无毒无味,成本低廉。
③砂型高温退让性好,铸件的收缩应力小。
④粘结剂系统不含S、P、N,铸件表面无增硫现象。
CO2吹气硬化水玻璃砂工艺在国内外大多数的铸钢件生产中得到了广泛的应用,主要用于中、小型铸钢件生产。但是,CO2吹气硬化水玻璃砂工艺的缺点也非常明显:
①砂型(芯)强度低,水玻璃加入量高。
②含水量大,易吸潮,冬季硬透性差。
③砂型(芯)溃散性差,旧砂再生困难,大量旧砂被废弃。
过去由于溃散性和旧砂回用问题未很好解决,在一定程度上影响了水玻璃砂的扩大应用。近年来,人们对于水玻璃的基本组成和“老化”现象实质的认识深化和新型硬化工艺(如真空置换CO2气体硬化水玻璃砂工艺)等两方面均取得了突破性进展,在型芯砂保持足够的工艺强度的条件下,采用低含量泥量的优质天然硅砂,水玻璃加入量可降至4.0%,从而使水玻璃砂长期存在的溃散性差、旧砂不能回用问题地,得到了较好的解决。水玻璃旧砂再生成套设备也趋于成熟,水玻璃砂出现了良好的发展势头。
(3)有机酯自硬水玻璃砂工艺
有机酯自硬水玻璃砂在铸钢方面应用十分广泛,在铸铁方面也有一定的应用。这种硬化工艺的主要优点是:
①型砂具有很高的强度,水玻璃加入量可低至2.5-3.5%。
②砂型(芯)溃散性较好,旧砂干法再生回用率≥80%。
③砂型热塑性好,发气量低,可克服呋喃树脂砂生产铸钢件时易出现的裂纹、气孔等缺陷,铸件质量和尺寸精度可与树脂砂相媲美。
④在所有自硬砂工艺中生产成本最低,劳动条件好。
该硬化工艺尚存在以下不足:型芯砂硬化速度慢,脆性大,流动性较差。
(4) 酸自硬呋喃树脂砂工艺
酸自硬呋喃树脂砂、有机酯自硬水玻璃砂分别是有机粘结剂化学自硬砂和无机粘结剂化学自硬砂的典型代表,化学自硬砂工艺的共同特点是:
①砂型硬化后起模,因此型砂不需要高的湿强度,型砂流动性好,砂型强度高,变形小,工装简化,造型简单,砂型不必烘干,铸件尺寸精度显著提高,可以达到CT8~10级,铸件缺陷也较少。
②化学硬化砂一般都采用液态的能够自硬的粘结剂。因此,它对原砂的质量要求较高,以尽量减少粘结剂的加入量。
③由于粘结剂的硬化属不可逆的化学反应,不能像粘土砂那样简单地加水重新回用,大批量使用时必须要有比较完善的旧砂再生系统。
④模型结构和表面质量等方面的要求较高,以便脱模。
自硬砂工艺主要适用于大型铸件小批或