完全按树脂砂特点设计的各种新型混砂机,砂温控制、调节装置,旧砂再生装置,造型设备及制芯中心等相继问世,并不断有所改进。
进入21世纪以来,为适应作业条件和环境保护方面日益严格的要求;一些工业国家的铸造行业都很重视原有各种树脂黏结剂的改进,以及新型黏结剂的开发,研究工作非常活跃,不断出现可喜的成果,如:
(1)对于目前广泛应用的尿烷树脂,力求减少其中芳香烃溶剂的用量,代之以酯类溶剂。
(2)提高尿烷树脂的黏结强度,降低其在芯砂中的用量,减少浇注后散发的苯、甲苯、二甲苯之类的物质。
(3)开发用于尿烷树脂冷芯盒工艺的新型硬化剂,可代替三乙胺,力求对环境无害。
(4)降低树脂中游离酚和游离甲醛的含量。
(5)美国通用汽车公司开发了用于铝合金铸造的蛋白质基黏结剂GMBOND,既对环境无害,而且铸件浇注后,落砂工作条件大为改善,旧砂再生、回用方便,废弃物减少。
(6)德国研发了以硫酸镁为主要成分的无机黏结剂、以磷酸盐为基的无机黏结剂和以改性硅酸盐为基的无机黏结剂,用于制芯,代替树脂。
13.1.2采用树脂砂的效益
树脂黏结剂之所以能很快在世界范围内迅速发展,是由于其能给铸造行业带来显著的效益,既可以提高铸件质量,又可以降低生产成本。
1.提高铸件质量与一般的砂型铸造相比,用树脂砂生产的铸件,铸件质量会有当大有改善,这往往是铸造厂采用树脂砂的主要着眼点。铸件质量的提高主要在于:
(1)尺寸精度提高、轮廓清晰。采用树脂砂,无论是造型还是制芯,都在硬化到一定程度后才脱模。虽然脱模后还有一继续硬化的过程,但脱模时铸型或砂芯的强度比黏土砂型或油砂芯高得多,在脱模过程及此后的搬运、烘干、合型过程中均不致变形。因而,铸型和砂芯都能较准确地再现模样的尺寸和表面特征。
另外,树脂砂铸型的刚度高,而且,浇注金属液后无水分迁移现象,故在浇注及金属凝固的整个成形过程中,基本上不致有型壁运动,铸件尺寸的波动较小。
铸件的尺寸精度,按我国现行铸件尺寸公差标准(GB/T6414-1999)或ISO相应的标准,一般都比用黏土砂型和油砂芯制得者高1~2个等级。再加以制芯中心等高精度装备的应用,才使汽车用铸件的轻量化、薄壁化成为可能。
(2)铸件的表面质量提高。树脂在高温下发生热解,从而在砂粒表面形成光亮碳,并在铸型一金属界面上造成还原性气氛,这对减轻铸件表面的氧化,细化铸件表面粗糙度大有裨益。在原砂粒度及粒度分布相同的条件下,用树脂作黏结剂的铸型,制得的铸件表面粗糙度较细。
铸件表面质量提高,还可使清理工时缩短,这对降低成本和改善劳动条件都有重要的作用。
(3)生产铸铁件时铸件的致密度改善。用黏土湿砂型制造铸铁件时,由于铸铁的收缩前膨胀,使铸型产生型壁运动,此后凝固过程中的体积收缩得不到补充,因而铸件将有枝晶疏松,甚至会产生缩孔。
用树脂砂造型,铸型的刚度高,铸铁发生收缩前膨胀时,难以使铸型扩大,结果,迫使仍为液态的金属填充枝晶间的空隙,枝晶间疏大为减轻,也不倾向于产生集中缩孔。因此,铸件的致密度较用黏土砂湿型制造者高。
与此有关的是,用树脂砂时,小型铸铁件一般可不必设置补缩冒口,铸件的工艺出品率可提高5%~15%。
2.缩减基本建设投资、降低生产成本由于树脂的价格几十倍于黏土,如果只计算型砂的成本,而不及其余,当然会认为采用树脂砂会导致生产成本增加。但是,如果我们用价值工程的观点来分析,不斤斤计较于某一具体环节,而着眼于整个生产体系的总效益,则上述结论是否能成立就值得研究了。
(1)基建投资较少。树脂砂的流动性好,一般只需简单的振击台,就能满足紧实铸型的要求、与庞大、复杂、高功率的黏土砂造型机相比,设备轻便得多,能耗也少得多。
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