翻砂铸造[集]

翻砂铸造[集] 翻砂铸造集 铸造可分为砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、低压铸造、离心铸造、消失模铸造、陶瓷型铸造、石膏型铸造等。 用粘土粘结砂作造型材料生产铸件是历史悠久的工艺方法也是应用范围最广的工艺方法。说起历史悠久可追溯到几千年以前论其应用范围则可说世界各地无一处不用。值得注意的是在各种化学粘结砂蓬勃发展的今天粘土湿型砂仍是最重要的造型材料其适用范围之广耗用量之大是任何其他造型材料都不能与之比拟的。据报道美国钢铁铸件中用粘土湿型砂制造的占80以上日本钢铁铸件中用粘土湿型砂制造的占73以上。 适应造型条件的能力极强也是粘土湿型砂的一大特点。1890年震压式造型机问世长期用于手工造型条件的粘土湿型砂用于机器造型极为成功并为此后造型作业的机械化、自动化奠定了基础。近代的高压造型、射压造型、气冲造型、静压造型及无震击真空加压造型等新工艺也都是以使用粘土湿型砂为前提的。 各种新工艺的实施使粘土湿型砂在铸造生产中的地位更加重要也使粘土湿型砂面临许多新的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 促使我们对粘土湿型砂的研究不断加强、认识不断深化。 现今随着科学技术的速发展各产业部门对铸件的需求不断增长同时对铸件品质的要求也越来越高。现代的铸造厂造型设备的生产率已提高到前所未有的水平如果不能使型砂的性能充分适应具体生产条件或不能有效的控制其稳定、一致则不用多久就可能将铸造厂埋葬于废品之中。 随着科学技术的发展目前采用粘土湿型砂的铸造厂一般都适合其具体条件的砂处理系统其中包括旧砂的处理、新砂及辅助材料的加入、型砂的混制和型砂性能的监控。粘土湿砂系统中有许多不断改变的因素。如某一种或几种关键性能不能保?衷诳刂品段谏芯涂赡艹鱿治侍狻,桓鲇行У纳按硐低秤δ芗嗫匦蜕暗男阅苋缬形侍庥δ芗笆奔右愿恼,捎诟铸造厂砂处理系统安排不同选用的设备也不一样要想拟定一套通用的控制办法是做不到的。这里打算提出一些目前已被广泛认同的控制要点。各铸造厂认真地理解了这些要点之后可根据自己的具体条件确定可行的控制办法。而且还要随着技术的进步和工厂的实际能力包括人员和资金不断改进对型砂系统的控制。 一旧砂的处理 用粘土湿型砂造型浇注以后除贴近铸件的部分型砂中活性膨润土受热失效成为死粘土外大部分型砂可以回收使用。这是粘土湿型砂的主要优点之一。配制粘土湿型砂时旧砂用量一般都在90以上如果对旧砂的处理不当无论怎样加强混砂无论添加什麽辅助材料都不可得到好的型砂。所以对旧砂进行有效的处理是保证型砂质量的前提。 1旧砂温度的控制 热砂问题已被公认为粘土湿型砂铸造必须面对的最大问题。型砂温度太高铸件容易产生夹砂、 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面粗糙、冲砂、气孔等缺陷。热砂对铸件质量的负面影响主要由于以下几个方面 ?由于热砂使水分蒸发混砂时无论怎样注意也难以控制型砂的性能 ?将热型砂送往造型机的过程中由于水份损失型砂性能改变造型时实际上用的型砂其性能与混砂时控制的性能差别很大 ?造型时热型砂的水分容易在模样表面上凝结型砂粘模 ?合型后热砂的水分蒸发凝结在冷的芯子上会使芯子的强度降低铸件也易于产生气孔 ?如果旧砂要贮存在砂斗中备用则热砂容易粘附在砂斗壁上。严重时砂斗四周堵满了型砂只剩中间一个孔洞使系统中的型砂只有一部分周期使用这部分型砂周转快、温度又会进一步提高使热砂问题更加严重。 多高温度的砂算是热砂判断热砂的温度界限是看其是否使混砂、造型及铸件质量方面出现问题。对此许多研究者从个方面进行了研究有人研究了型砂温度对其性能稳定性的影响有人研究了温度对膨润土-水系统流变性的影响有人研究了型砂温度与铸件质量的关系。各方面的研究得到了一致的结论即为保证型砂的性能稳定温度应保持在50?以 下。 使型砂冷却最有效的办法是加水但是简单的加水效果是很差的。一定要吹入大量空气使水分蒸发才能有效地冷却。 以下给出一个简略的计算比较 型砂的比热大致是9.22×102J/kg?? 水的比热是4.19×103J/kg?? 水的蒸发热是2.26×106J/kg 1吨砂中加20?的水10kg加水1使其温度升到50?所能带走的热量为4.19×103 ×10×30即12.57×105J。 1吨砂温度降低1?需散热9.22×102×1000 J即9.22×105 J。 所以在旧砂中加水1只能使温度降低24.5?。 使1吨砂中的水分蒸发110kg能带走的热量为2.26×107J却可使砂温降低24.5?。 以上的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 表明简单地向皮带机上加水或向砂堆洒水冷却效果是很差的。即使加水后向砂表面吹风也不能有多大的改善。加水后要使水在型砂中分散均匀然后向松散的砂吹风使水分迅速蒸发同时将蒸汽排除。 目前型砂冷却装置的品种、规格很多主要有冷却滚筒、双盘冷却器和冷却沸腾床等都是利用水分蒸发冷却型沙。其中冷却沸腾床效果较好。 2旧砂的水分控制 几乎所有的铸造厂都检查和控制混成砂的水分但是对于严格控制旧砂水分的重要性很多铸造厂的领导和技术人员还缺乏足够的认识。进入混砂的旧砂水分太低对混砂质量的影响可能并不亚于砂温过高。 试验研究和经验都已证明加水润湿干膨润土比润滑湿膨润土难得多。型砂中的膨润土和水并非简单的混在一起就行要对其加搓揉使之成为可塑状态。这就像用陶土和水制陶器一样将水和土和一和是松散的没有粘接能力经过搓揉和摔打使每粒土都充分吸收了水分就成为塑性状态才可以成形制成陶器毛坯。 铸型浇注以后由于热金属的影响很多砂粒表面上的土-水粘结膜都脱水干燥了加水使其吸水恢复塑性是很不容易的。旧砂的水分较低在混砂机中加水混碾使之达到要求性能所需要的时间就越长。由于生产中混砂的时间是有限的旧砂的水分越低混成砂的综合质量就越差。目前各国铸造工作者已有了这样一种共识进入混砂机的旧砂水分只能比混成砂略低一点。较好的做法是在旧砂冷却过程中充分加水冷却后所含的水分略低于混成砂。这样从砂冷却到进入混砂机还有一段相当长的时间水可以充分润湿旧砂砂粒表面上的膨润土。更好的做法是在系统中设混砂机对旧砂进行预混冷却后的旧砂在预混混砂机中加水进行预混以改善旧砂中膨润土和水的混合状态。国外有的铸造厂预混时将需补加的新砂、膨润土、煤粉等附加料全部加入。天津的新伟祥铸造公司用德国制造的EiRich混砂机预混。经过预混的旧砂进入混砂机后加水量很少只是略微调整。型砂中的膨润土和水在混砂机进一步得到调制型砂的性能就更为稳定一致。 3旧砂的粒度 对于用粘土湿型砂制造的铸铁件型砂的粒度以细一些为好。由于混砂时旧砂用量一般都在90以上决定型砂粒度的因素主要是旧砂。新砂加入量很少不可能靠加入新砂来改变型砂的粒度。所以应该经常检测旧砂的粒度。检测粒度时取样后先清洗除去泥分可用测定含泥量时剩下的砂样烘干后筛分。 对粒度有以下两点要求。 1140目筛上的砂粒应在10-15之间。保持较多的细砂可以减轻铸件表面粘砂。而且会增加砂粒之间粘结桥的数量从而降低型砂的脆性避免冲砂缺陷。此外这对提高型砂的温强度、干强度和水分迁移后增湿层强度都有好处。 2200目筛、270目筛和底盘上细砂的总和应尽量地少。这样的细砂对改善铸件表面质量的作用不大却会使混成砂的水分较高而且会使型砂的透气性降低。细砂的总和一般应少于4。 4吸水细粉的含量 吸水细粉中主要是死粘土还包括焦化了的煤粉细粒和其他细粉。 吸水细粉的含量并非越低越好最好将其控制在2-5之间。 吸水细粉混砂时会和膨润土争夺水分使混成砂达到可紧实性目标值所需的水分增高。但是据目前大家的认识吸水细粉的吸水能力比膨润土强而保持水分的能力却低于膨润土。因此在 型砂中加水量略有不当时吸水细粉对型砂性能有一定的quot微调和稳定quot作用。水分高时细粉首先吸水膨润土所吸收水可较稳定一致混成砂在输送过程中水分蒸发时吸水细粉所吸的水先蒸发粘结砂粒的粘土膏中的水分较为稳定型砂的性能也就较小波动。 吸水细粉含量太高也不好会使型砂的水分较高易于导致铸件上产生针孔、表面粗糙和砂孔的缺陷。 吸水细粉含量太低则型砂的性能尤其是可紧实性不易稳定。 二补加新砂及辅助材料 粘土湿型砂在系统中反复使用由于铸件粘附的砂粒被带走部分膨润土受热成为死粘土煤粉受热失效以及抽尘系统吸走粉状材料等因素补加新材料以保持系统砂的总量稳定、性能一致是绝对必要的。 这里只简单谈谈各种材料补加量的确定不想罗列各种材料的规格。 1、新砂 用新砂配成的型砂是简单的混合物。在生产条件下混砂时间不可能很长膨润土和水形成的粘土膏不可能均匀涂布在砂粒表面上砂粒的结构见图1a。反复使用的旧砂砂粒结构见图1b砂粒表面上积了多层变质烧结层粘土膏的涂布则相当均匀。 图1 粘土湿型砂的砂粒结构 因此混砂时补加的新砂不宜太多以保持系统砂总量稳定为原则。新砂加入量太多会对型砂质量有负面的影响。国外一些运转良好的型砂系统新砂补加量一般是每浇注1吨铁水120150kg。如考虑砂-铁比平均为5则混砂时新砂补加量为2.63。当然新砂补加量还要考虑很多因素如设备条件芯砂进入量。很多铸造厂要根据自己的条件确定外厂的经验只能参考。我国铸造厂一般散落砂都较多很多厂新砂补加量为5-8这也是合适的。也有少数铸造厂以为多家新砂可以提高型砂质量这种想法可能来自旧砂完全没有处理、生产量又小的条件。 2、膨润土 和其他黏结剂相比膨润土有一个重要的特点就是它具有一定的耐热能力。只要加热温度不太高脱除了自由水的膨润土只要加水仍能恢复粘能力。不同的膨润土丧失粘结能力的温度不同。通过一系列加热试验和差热分析实验得知天然钠膨润土的失效温度为638?钙膨润土为316?。人工活化的钠膨润土由于活化条件各异准确的失效温度不详。据日本报道的实验结果人工活化的钠膨润土在最初使用时失效温度略低于天然钠膨润土几次反复加热后就与钙膨润土相近其quot耐用性quot不佳。 1膨润土中水的形态 活性膨润土的粘结能力只有在加水以后才能表现出来。膨润土失去粘结能力也与它的脱水有关。到目前为止认为膨润土中的水分有三种形态。 一种是自由水即膨润土颗粒吸附的水。加热到100?以上就可脱除自由水。脱除了自由水的膨润土粘结能力不受影响。 第二种是牢固结合水。将膨润土置110?下长时间加热可完全脱除自由水但但不会脱除牢固结合水。已完全脱除自由水的膨润土再在较高的温度如200?300?下加热仍会继续减重说明仍有水分损失。膨润土经这样加热脱水后只要加水能完全恢复粘结能力。 第三种是晶格水也有人称之为结构水。晶格水只有在相当高的温度下才能部分或全部脱除。膨润水的晶格水脱除以后即丧失粘结能力成为死粘土。 2膨润土的耐用性 F.Hofmann曾就天然钠膨润土和钙膨润的耐用性作了测定。试验所用的膨润土是美国威欧明的钠膨润土和美国南部的钙膨润土。试验方法是取硅砂和膨润土配成含膨润土5的型砂将型砂加热到不同温度待其冷却后将团块碾碎再加水混制。将混成砂制成试样测定湿抗压强度。试验结果见图2。 图2与我们前面提高的两种膨润土的失效温度是一致的由图可以看出 钠膨润土在600?以下加热它的粘结能力基本上不受影响。加热温度超过600?就急剧地丧失粘接能力。加热到700?以上差不多完全丧失了粘结能力。钙膨润土在100?以上就开始缓慢地失去粘结能力。加热温度再提高粘结能力的丧失就越来越明显。当熔融金属注入铸型以后贴近铸件表面的型砂就被加 热到800?以上有一些非铁合金达不到此温度。不管你用什么样的膨润土这部分型砂中的膨润土都会变成死粘土。这些死粘土大部分随同型砂一道附在铸件表面上被铸件带走一小部分留在回收的旧砂中。除了制造大型铸件以外在铸造过程中大部分型砂达不到这样的温度。这些型砂中膨润土的情况又怎样呢不同的膨润土脱除晶格水的温度是不同的脱除晶格水的速率也不一样。如采用容易脱除晶格水的膨润土即使在并不直接接近铸件的型砂中也会有较多的膨润土失效而变成死粘土。如采用不易脱除晶格水的粘土产生的死粘土就会少一些。 因此有人用quot耐用性quot来描述膨润土是否容易失效。所谓quot耐用性quot是一个相对的概念没有绝对的判据。在相同的情况下每经一次浇注用甲膨润土时型砂中产生的死粘土比用乙膨润土时少也就是甲粘土的quot耐用性quot比乙粘土好。 既然不同品种的膨润土的耐用性不同在相同的生产条件下浇注金属液以后用不同膨润土的型砂因受热而失效的膨润土量也就不同。此外型砂活性膨润土吸蓝膨润土的含量越高受热而失效的膨润土也就越多。根据铸件的壁厚和形状以及浇注以后金属传递给砂型的热量可以得到砂型内的温度场。再根据型砂中的活性膨润土含量和所用膨润土的品种就可计算出失效的膨润土量。 许多研究试验工作表明对于壁厚75mm以下的铸铁件每浇注1吨铁水大约能使147kg型砂温度升到638?钠膨润土失效温度以上温度升至316?钙膨润土失效温度以上的型砂则为250kg左右可以忽略铸件形状和铸型中砂铁比的影响。 由上述结果我们就可以归纳为一个简明而实用的线图图3。由系统砂中活性膨润土的含量和所用膨润土的品种就可知道每浇筑1吨铁水造成的失效膨润土量。 再根据每吨铁水用砂量就很容易算出混砂时需要补加膨润的百分数。 例如某厂型砂中使用钙膨润土系统砂中保持活性膨润土量8每浇注1吨铁水约用砂5吨。由图3查到每浇注1吨铁水失效的膨润土量为20kg每吨砂中失效膨润土为4kg。所以混砂时需补加的膨润土为0.4。 此外如补加的新砂量较多时还要加新砂所需的膨润土。由于用粘土湿型砂制造的铸铁件壁厚超过75mm者很少图3实际上可用于大多数有较完备砂处理系统的型砂。 3、煤粉 铸铁用粘土湿型砂中的煤粉含量要根据铸件的特点煤粉的质量具体确定。煤粉含量大致上宜控制在3.5-5.5之间。 混砂时补加的数量须根据旧砂中有效煤粉的测定值来确定。旧砂中有效煤粉量的测定方法这里就不说了。 三、混砂 混砂的主要作用是将型砂中各组分混合均匀使水分充分润湿粘土并使粘土膏涂布在砂粒表面上。目标是使型砂具有适应造型设备的性能由于粘土膏是半固态粘性物料达到上述目标所需的能量很大。如果混砂设备的功率不高或混砂时间不够粘土就不能充分发挥其粘结作用型砂的强度不高其它性能也不好。 如果增加型砂中的水分使粘土膏的水分增高、粘度下降就可以减少涂布粘土膏所需的能量即混砂时间可以缩短。但是由于粘土膏的粘度下降型砂的湿强度也急剧下降这种办法实际上是不可取的。 1、混砂时的加料顺序 为了减少混砂所需的能量采用合理的加料顺序是很重要的。 很多工厂混砂时习惯于先加干料砂和粘土干混一段时间然后加水混匀。这种操作方法有三个缺点 1混干料时粉尘飞扬污染环境且有害于工人的健康 2混砂机内抽尘会损失大量有效粉料 3需要较长的混砂时间。在混匀了的干料中加水即使水加得很分散也是一滴一滴地落在干料中。因为粘土是亲水的加上水滴表面张力的作用水滴附近的粘土很快就聚集到水滴上形成较大的粘土球。将这些粘土球压碎并使它涂布在砂粒表面上是比较困难的需要的能量也比较大。如果先加砂和水混匀后加粉状粘土因为水已分散没有较大的水滴加入粘土后只能形成大量较小的粘土球。压开这些小粘土球 是比较容易的需要的能量也较小。也就是说用同样的混砂设备得到品质相同的型砂所需的混碾时间较短。 图4 加料顺序对混砂效果的影响 1-先加干料 2-先将水和砂子混匀 图4.是就两种加料方法进行试验所得到的结果。曲线1和2的差别是明显的。型砂配方是木里图砂100外加黑山膨润土5水3。 混砂设备是实验室用混砂机。 由图4可以看到为使型砂有合理的强度用先加干料后加水的工艺需混17min用先加砂和水后加干料的工艺只需混13min。 使用大量返回的旧砂时也应先加旧砂和水最后加粘土粉。 国外有的铸造厂在采用间歇式混砂机的条件下混砂前先向混砂机中加水运转几秒钟当然设备方面保证水不泄漏。这样不仅有上述先加水的好处而且可以在每次混砂前将碾轮和刮板洗净增进混砂效率。 2型砂中有效膨润土量和混砂效率 粘土湿型砂混砂时必须加入一定量的膨润土使型砂中保有必要的膨润土量。膨润土含量通常用亚甲基蓝法予以测定。用亚甲基蓝法测得的膨润土量以前统称之为有效膨润现在看来称之为活性膨润土更为适当。活性膨润土是能与水结合而起作用的但是在实际应用的型砂中并非所有的活性膨润土都起作用也就是说并非都是有效的。有效膨润土是型砂中实际起作用的膨润土只是活性膨润土的一部分。 C.E.Wenniger提出用混砂效率来衡量粘土湿砂的调制程度。混砂效率有效膨润土含量/活性膨润土含量x100 良好的粘土湿型砂混砂效率应在60以上。 在生产条件下根据型砂的湿抗压强度水分和可紧实性可由图5求得型砂中的活性膨润土含量和有效膨润土含量从而可以算出混砂效率。 例如某铸造厂粘土湿型砂的抗压强度为178kPa可紧实性为42水分为3.5。从纵坐标上湿抗压强度为178kPa一点画水平直线按此直线上水分为3.5的点得知砂型的活性膨润土含量为7.5。 在上述直线上找出可紧实性为42的一点从而得知型砂中有效膨润土量为4.5。 混砂效率 4.5/7.5 60 四、型砂性能的控制 粘土湿型砂对各种造型方式的适应性很好可用于手工造型、震压造型机造型、高压造型、射压造型、气冲造型和静压造型等工艺条件。但是在不同的工艺条件下对砂型性能的要求有所不同。确保型砂各项性能符合铸造厂具体条件的要求是保证铸件质量并使工艺设备在良好状态下运行所必需的。 不同条件下对型砂性能的要求见表1。 表1各种工艺条件对粘土湿型砂性能的要求 型砂性能手工造型震压机造型高压造型射压造型气冲造型铸铁用 铸铁用铸钢用铸铁用铸钢用铸铁用铸钢用有砂箱无箱 湿抗压强度kPa60-7565-8045-5550-7090-12090-120120-150170-220170-210 湿抗拉强度kPa-----?11.0?15.0?20.0?19.0 湿抗劈强度kPa-----?17.0?23.0?31.0?29.0 可紧实性45-6040-5535-45 水分4.5-5.54.0-5.04.5-5.54.0-5.0不具体限定以保证可紧实性为原则 含泥量8-109-118-109-1110-1410-1311-1410-13 活性膨润土?5?6?6?8 透气性?50?70?50?70?70?50 925?灼减量----3.5-7.53.5-6.53.5-7.5 注未列指标者为不规定检测的项目。 这里要特别说一说对湿抗压强度的控制。湿抗压强度的控制目标一定要按照造型方法选定绝不是强度高就好。强度愈高的型砂造型时舂实所需的能量愈大。现在不少铸造厂型砂的强度都太高。一些手工造型或震机造型用的型砂湿抗压强度高到130-170kPa。用这样的型砂震压机造型或手工造型难以将铸型舂得很紧实结果铸件的表面质量不好也容易产生缩松缺陷。特别是制造球墨铸铁件时因缩孔、缩松而报废的铸件会明显增多。在各种性能检测的频次方面建议如下 每小时检测一次的项目 ?可紧实性 ?湿抗压强度 ?水分 每一工作日检测一次的项目 ?活性膨润土含量 ?湿抗拉或抗劈强度 ?透气性结果供参考 每一周检测一次的项目 ?含泥量 ?系统砂的粒度分布 ?灼烧减量 ?有效煤粉含量。 近代化学固化砂铸造工艺 1树脂固化 砂工艺 树脂砂的特点较多如型芯砂高强度、高固化效率、高溃散性铸件高精度、高表面质量为大批量流水线生产各种复杂的中、小型铸件的型芯提供了一种理想的方法从而很快在汽车、拖拉机和内燃机等行业得到了广泛应用。又由于其高强度、高精度、高溃散性低的造型制芯劳动强度对于满足多品种、小批量生产各种结构日趋复杂的中、大型铸件的型芯也起了十分重要.