樹(shù)脂砂在出口破碎機(jī)鑄件上的應(yīng)用

郭林

樹(shù)脂砂在出口破碎機(jī)鑄件上的應(yīng)用

郭林

長(zhǎng)期以來(lái)我公司生產(chǎn)鑄鋼件，造型材料一直采用水玻璃砂生產(chǎn)，水玻璃加入量為7%～8%，生產(chǎn)一般鑄鋼件，還基本能夠滿(mǎn)足要求，但對(duì)于復(fù)雜件以及質(zhì)量要求高的鑄件，就很難滿(mǎn)足用戶(hù)質(zhì)量要求，主要存在問(wèn)題為清砂困難，鑄件表面質(zhì)量差，裂紋嚴(yán)重，外型及砂芯存放性差、表面易粉化，因此限制了鑄件質(zhì)量的進(jìn)一步提高。為了開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng)，應(yīng)對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，再用水玻璃砂生產(chǎn)鑄件已不能滿(mǎn)足用戶(hù)的高質(zhì)量要求，為此我公司2005年開(kāi)始使用酚醛樹(shù)脂砂生產(chǎn)出口破碎機(jī)鑄件。

1. 鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

錐形破碎機(jī)鑄件材質(zhì)為ZG20Mn5，鑄件壁厚差較大，質(zhì)量要求高，其形狀結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2. 樹(shù)脂砂的特點(diǎn)

我公司使用的樹(shù)脂砂為堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂，游離甲醛低,固化劑無(wú)氣味，無(wú)腐蝕性，利于工人操作。堿性酚醛樹(shù)脂及其酸類(lèi)固化劑中只含有C、H、O三種元素，不含P、S、N等元素，不會(huì)在鑄件表面產(chǎn)生滲P、S現(xiàn)象，減少了由其產(chǎn)生的氣孔、裂紋等鑄造缺陷，避免產(chǎn)生有害氣體，減少了環(huán)境污染，并且潰散性好。另外，該工藝還有一個(gè)顯著的特點(diǎn)，即澆注時(shí)具有其他樹(shù)脂不可比擬的熱塑性和高溫二次硬化現(xiàn)象，并且發(fā)氣量較少，發(fā)氣速度較低，因而可以有效防止鑄鋼件氣孔、裂紋等缺陷，鑄件尺寸精度高，表面質(zhì)量好，且砂型硬化速度較快，硬透性好，常溫硬化強(qiáng)度較高。鑄鋼件等級(jí)可從常規(guī)鑄造的CT13～15級(jí)提高到CT10 ～12級(jí)；表面粗糙度由Ra=100～400μm改善到Ra=25～100μm。堿性酚醛樹(shù)脂砂的硬化速度只與溫度和固化劑種類(lèi)有關(guān)，而固化劑的加入量影響不大。堿性酚醛樹(shù)脂砂在高溫下具有熱塑性和二次強(qiáng)度，這一特性對(duì)生產(chǎn)破碎機(jī)鑄件具有相當(dāng)有利的作用。因?yàn)樯靶驮谑軣崆闆r下，二次強(qiáng)度的建立，增加了鑄型的剛度，能有效地抵擋厚大熱節(jié)處的鑄件脹砂缺陷。堿性酚醛樹(shù)脂砂起模時(shí)型砂仍保持一定的塑性，不易黏附在模樣上，砂型表面較光潔，模樣可采用較小的起模斜度。

3. 原砂的選擇

我公司采用的原砂為粒形較好的天然硅砂，SiO2含量大于98%，含泥量＜0.3%，粒度范圍為40/70目（0.450～0.224mm），并且40/70目篩上的砂子含量應(yīng)＞80%。

4. 堿性酚醛樹(shù)脂及固化劑的選用

選擇質(zhì)量好的樹(shù)脂、固化劑對(duì)于型砂質(zhì)量很重要，我公司選用的堿性酚醛樹(shù)脂型號(hào)為NF201，外觀(guān)為暗紅色液體，黏度≤300mPa·s，密度1.2～1.3g/cm3，24h抗拉強(qiáng)度≥1.0MPa；固化劑為NFG系列有機(jī)脂固化劑，外觀(guān)為淺黃色至深灰色透明液體，密度1.163～1.169g/cm3。

5. 型砂配比及混制工藝

圖1　錐形破碎機(jī)HP系列鑄件

型砂配比，原砂100%，樹(shù)脂加入量占砂重的1.2%～2.0%，根據(jù)鑄件大小不同適當(dāng)調(diào)整，固化劑加入量占樹(shù)脂的30%～40%，

與呋喃樹(shù)脂自硬砂工藝不同的是固化速度不能通過(guò)增減固化劑的加入量調(diào)節(jié)，只能通過(guò)改變固化劑種類(lèi)調(diào)節(jié)。混砂工藝：首先將原砂與固化劑混合均勻，然后再加入樹(shù)脂混1～2min出砂。

6. 生產(chǎn)應(yīng)用及工序過(guò)程控制

（1）模樣質(zhì)量控制 模樣要有足夠的強(qiáng)度和剛度，表面光潔，要達(dá)到一級(jí)模樣要求；上下型均采用型板，確保使用過(guò)程中不變形。

（2）原砂和粘結(jié)劑 要確保原砂和粘結(jié)劑各項(xiàng)性能指標(biāo)合格。

（3）可使用時(shí)間的控制可使用時(shí)間是樹(shù)脂砂可以使用而不準(zhǔn)超過(guò)的最長(zhǎng)時(shí)間，在此時(shí)間以后使用的結(jié)果將是流動(dòng)性和最終的機(jī)械強(qiáng)度過(guò)低。因此，樹(shù)脂硬化反應(yīng)的開(kāi)始階段必須盡量緩慢，使造型操作能夠及時(shí)完成。型砂的使用時(shí)間一般控制在8～15min，調(diào)整不同快慢型號(hào)固化劑的加入比例，以控制型砂的可使用時(shí)間。

（4）造型及制芯 在造型及制芯前做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。首先準(zhǔn)備好芯盒、芯骨、排氣繩和舂砂工具，澆冒口位置擺放確定好，然后混砂，開(kāi)始造型、制芯工作，一定要在芯砂的可使用時(shí)間內(nèi)完成全部工作。由于堿性酚醛樹(shù)脂的黏度較大，不易緊實(shí)，所以在舂箱時(shí)一定要注意緊實(shí)到位，確保各處緊實(shí)均勻，起模后表面光潔。型芯要多扎出氣孔，這既有利于型芯水分的逸出，又利于澆注過(guò)程中排氣。樹(shù)脂砂粘模現(xiàn)象比較嚴(yán)重，模樣在首次使用前，必須刷脫模劑，在脫模劑沒(méi)有完全干燥前，嚴(yán)禁填砂造型，否則型砂易和模樣粘連在一起，難以起模。對(duì)于不易起模的模樣，在每次造型前都要刷脫模劑，且刷脫模劑前，應(yīng)將模樣表面清理干凈、打磨平整。橫澆道、內(nèi)澆道要做出模樣，以便造型時(shí)直接成形。起模斜度應(yīng)稍大些，盡量避免修型。依據(jù)型芯的大小、復(fù)雜程度及造型工實(shí)際可以完成操作的時(shí)間，隨時(shí)調(diào)整型芯砂的可使用時(shí)間，以保證型芯的強(qiáng)度需要。充分考慮型芯的硬透性，防止型芯產(chǎn)生變形。

（5）起模控制制作完成后的砂型及砂芯，停放60min左右即可脫模，此時(shí)樹(shù)脂砂固化強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到70%左右，模樣及砂芯能從砂型及芯盒中完整地取出而不引起任何尺寸的改變，為防止強(qiáng)度不足，常采用通氣針向下沿著箱壁扎孔，當(dāng)平均扎入深度在20mm以下時(shí)即可起模。

（6）刷涂料控制樹(shù)脂砂的高溫潰散性好，對(duì)涂料的刷涂質(zhì)量要求高，如果涂料層不致密，或涂料黏附性差，容易造成沖砂和粘砂缺陷。因此，刷涂料時(shí)涂料層要致密，保證澆注系統(tǒng)和鑄型側(cè)面的刷涂質(zhì)量。為提高鑄件表面質(zhì)量，應(yīng)將非加工面的涂料層磨平，不能有明顯的刷痕。

7. 應(yīng)用效果

（1）用上述工藝制作的樹(shù)脂砂型應(yīng)用實(shí)例如圖2、圖3所示，砂型強(qiáng)度高，表面質(zhì)量光潔，吊運(yùn)、翻箱及合箱等過(guò)程中不變形。

（2）堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂工藝性能優(yōu)良，鑄件廢品率低，表面質(zhì)量好，尺寸精度高，砂芯易清理，生產(chǎn)操作方便，提高了鑄件的質(zhì)量，提升了我公司熱加工技術(shù)的等級(jí)水平。

（3）堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂在混砂、造型、制芯及澆注過(guò)程中氣味較小，改善了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境。

（4）用堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂生產(chǎn)的破碎機(jī)鑄件的質(zhì)量實(shí)例效果如圖4所示，鑄件質(zhì)量得到了國(guó)外用戶(hù)的認(rèn)可，為公司開(kāi)拓了國(guó)際市場(chǎng)。

圖2　錐形破碎機(jī)主框架砂芯

圖3　錐形破碎機(jī)主框架上砂型

圖4　HP500破碎機(jī)主框架鑄件

20150130

作者簡(jiǎn)介：郭林，濟(jì)鋼集團(tuán)重工機(jī)械有限公司。