近年來(lái)隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保問(wèn)題的日益重視以及原輔材料及勞動(dòng)力價(jià)格不斷上升，尋找一種環(huán)保效果好、成本低，使用方便的鑄造工藝已迫在眉睫。覆膜砂性能優(yōu)良，打出的型殼成形性好、輪廓清晰、表面質(zhì)量好，生產(chǎn)出的鑄件尺寸精度可達(dá)CT7~CT8，表面粗糙度Ra值可達(dá)6.3~12.5μm。覆膜砂鑄造工藝一次性投資小，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)環(huán)節(jié)少，機(jī)械化及自動(dòng)化程度高，而且鑄件在澆注過(guò)程中游離苯酚排放極少，環(huán)保效果好,對(duì)于生產(chǎn)大批量、精度要求較高的中小型閥門(mén)鑄鋼件非常適用。覆膜砂在閥門(mén)鑄鋼件的應(yīng)用最開(kāi)始使用在型芯，配合其他型砂系統(tǒng)使用，而后隨著覆膜砂性能的不斷優(yōu)化，對(duì)于2"～6"閥門(mén)鑄鋼件，包括外型及型芯可以全部使用覆膜砂生產(chǎn)。
1.閥門(mén)鑄鋼件用覆膜砂
普通覆膜砂一般由硅砂、熱塑性酚醛樹(shù)脂、烏洛托品和硬脂酸鈣組成，通常不含有關(guān)添加劑，因而不具備高強(qiáng)度、耐高溫、低膨脹、低發(fā)氣等特性，故只適用于一些要求不高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的鑄鐵件的生產(chǎn)。閥門(mén)鑄鋼件對(duì)鑄件尺寸精度、表面質(zhì)量及覆膜砂發(fā)氣量等都有較高要求，因而對(duì)閥門(mén)鑄鋼件用覆膜砂需要添加有關(guān)添加劑，使其具有高強(qiáng)度、耐高溫、低膨脹、低發(fā)氣等特性。
1.1高強(qiáng)度覆膜砂高強(qiáng)度覆膜砂在普通覆膜砂基礎(chǔ)上，通過(guò)加入相關(guān)添加劑及采用新的配置工藝，在樹(shù)脂加入量相同的情況下，其抗拉強(qiáng)度要比普通覆膜砂高出30%以上。提高覆膜砂的強(qiáng)度途徑主要有：①對(duì)傳統(tǒng)酚醛樹(shù)脂進(jìn)行化學(xué)改性及物理改性，以提高其內(nèi)聚強(qiáng)度及附著強(qiáng)度；②對(duì)硅砂進(jìn)行表面活化處理及表面高溫改性處理，增加硅砂表面活性，改善硅砂表面吸附物對(duì)粘結(jié)橋形態(tài)及強(qiáng)度的危害，以提高硅砂與樹(shù)脂粘結(jié)橋的內(nèi)聚強(qiáng)度及附著強(qiáng)度。
1.2耐高溫低膨脹覆膜砂耐高溫覆膜砂一般是指覆膜砂的高溫強(qiáng)度高，耐熱時(shí)間長(zhǎng)，高溫變形小，而非指覆膜砂的耐火度高。覆膜砂的耐高溫性主要與原砂及樹(shù)脂的高溫性能有關(guān)，原砂的作用是在高溫下保持形狀，膨脹越小越好，樹(shù)脂的作用是在高溫下保持強(qiáng)度，分解越小越好。提高覆膜砂的耐高溫性主要途徑有：①降低原砂的膨脹量，可以采用低膨脹、耐高溫的鋯砂、橄欖砂等特種砂；②使用改性酚醛樹(shù)脂，改性后的酚醛樹(shù)脂具有較高的熱分解溫度，從而提高覆膜砂的耐熱度。低膨脹、耐高溫的鋯砂、橄欖砂等特種砂價(jià)格昂貴，一般不使用在閥門(mén)鑄鋼件中。閥門(mén)鑄鋼件用原砂還是以硅砂為主，但為降低其高溫膨脹，一般都需要經(jīng)過(guò)高溫焙燒且與回收砂通過(guò)一定比例配合使用。
1.3低發(fā)氣覆膜砂低發(fā)氣覆膜砂一般有兩方面含義：①在相同強(qiáng)度要求下，低發(fā)氣覆膜砂樹(shù)脂使用量低，其發(fā)氣量自然較低；②使用特殊工藝配方制作出的覆膜砂，具有發(fā)氣速度慢的特性。在金屬澆注完成后，表面最先凝固一層殼，待殼形成后，型殼才開(kāi)始發(fā)氣，則該氣體不會(huì)進(jìn)入到金屬內(nèi)部而形成氣孔，發(fā)氣速度慢這一特性對(duì)防止鑄件氣孔非常有利。我公司使用的覆膜砂為耐高溫高強(qiáng)度低膨脹低發(fā)氣覆膜砂，并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JB/T8583—2008要求覆膜砂廠家對(duì)其必測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)并配送檢驗(yàn)單，對(duì)每批進(jìn)廠的覆膜砂進(jìn)行抽測(cè)，其測(cè)量項(xiàng)目及要求如表1。公司與覆膜砂廠家達(dá)成協(xié)議，使用后的廢砂，覆膜砂廠家直接回收后與新砂按一定比例配制再回收使用。
2. 模具設(shè)計(jì)需要注意的事項(xiàng)
2.1 模具排氣的設(shè)計(jì)覆膜砂在澆注過(guò)程中，樹(shù)脂燃燒，發(fā)氣量大，所以在鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)，單個(gè)型殼最少設(shè)計(jì)一個(gè)明冒口，用以排除模穴內(nèi)及澆注過(guò)程中所產(chǎn)生的氣體。此外在每個(gè)泥芯頭處合模線位置設(shè)置排氣孔，用以排除澆注過(guò)程及澆注完成后殼膜燃燒所產(chǎn)生的氣體及砂芯內(nèi)的氣體。
2.2 型殼厚度的設(shè)計(jì)當(dāng)型殼過(guò)薄時(shí)，型殼強(qiáng)度不足，鑄件澆注時(shí)型殼容易破裂而導(dǎo)致鑄件報(bào)廢。當(dāng)型殼過(guò)厚時(shí)，型殼中間易夾雜生砂，澆注過(guò)程發(fā)氣量增大，則鑄件形成氣孔缺陷。在型殼厚度設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)鋼液重來(lái)選取厚度，鋼液重小于80kg，型殼厚度為10mm；當(dāng)鋼液重大于等于80kg時(shí)，型殼厚度為13mm。但須注意的是，因其澆道一直在承受鋼液的沖刷，故澆道位置的型殼厚度較其他位置厚。
2.3 暗冒口威廉砂芯的設(shè)計(jì)在鑄件的鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)，采用暗冒口與明冒口配合的鑄造工藝，在設(shè)計(jì)暗冒口時(shí)會(huì)設(shè)計(jì)一圓錐狀威廉砂芯，此威廉砂芯的作用是促進(jìn)暗冒口的補(bǔ)縮作用。但在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，此威廉砂芯的圓錐尖端因無(wú)法排氣的原因而不能成型，如此便會(huì)嚴(yán)重影響暗冒口的補(bǔ)縮作用。后將此威廉砂芯改為由兩瓣鑲套配合組成，這樣會(huì)在威廉砂芯中間留下一條排氣通道，如此有利于威廉砂芯的成型
3.常見(jiàn)缺陷及其解決辦法
3.1鑄件氣孔因覆膜砂澆注過(guò)程樹(shù)脂燃燒，發(fā)氣量大，如排氣設(shè)計(jì)不當(dāng)，鑄件很容易形成氣孔缺陷。結(jié)合以下實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。在生產(chǎn)閘閥2-150閥蓋時(shí)，常常在正上模位置出現(xiàn)氣孔缺陷，缺陷比例幾乎是100%；后來(lái)分析缺陷成因，發(fā)現(xiàn)此模具兩個(gè)砂芯都為實(shí)芯，如果閘閥閥蓋砂芯尺寸較小，制作抽芯困難，模具廠開(kāi)模時(shí)就以實(shí)芯開(kāi)模；之后修改模具，大砂芯改為抽芯，小砂芯仍為實(shí)芯，但小砂芯在打出后，需要人工通過(guò)電鉆打出一個(gè)中空的內(nèi)腔，用以排氣，經(jīng)此修改，在后續(xù)生產(chǎn)中在原有出現(xiàn)氣孔位置再未發(fā)現(xiàn)氣孔缺陷。
3.2脈紋缺陷在最開(kāi)始生產(chǎn)鑄件時(shí)，常常在閘閥筋條與法蘭交界處、冒口座部及法蘭背部出現(xiàn)脈紋，脈紋的形成嚴(yán)重影響鑄件的表面質(zhì)量，增加鑄件的清理工作，所以減少脈紋缺陷是非常有必要的。分析脈紋形成的根本原因是硅砂砂粒在高溫金屬液的作用下，型殼膨脹開(kāi)裂，液態(tài)金屬滲入其中，形成脈紋。上述位置都在熱節(jié)處，鋼液凝固較慢，相較其他位置更易形成脈紋。防止脈紋的形成主要有以下兩點(diǎn)：①減少型殼的膨脹；②在覆膜砂中添加一定比例的抗脈紋添加劑。針對(duì)以上兩點(diǎn)，我們對(duì)覆膜砂廠家提出以下要求：①新覆膜砂中至少添加90%的回收砂；②添加抗脈紋添加劑，如加入一定比例的氧化鐵粉。在生產(chǎn)不銹鋼件時(shí)，也會(huì)對(duì)型殼噴涂鋯英粉涂料，經(jīng)過(guò)如此改善，在后續(xù)生產(chǎn)中脈紋缺陷大大降低。
綜上所述，覆膜砂鑄造工藝與其他鑄造方式相比，有很多優(yōu)良特性，并且隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的越發(fā)重視，覆膜砂鑄造工藝在日后的發(fā)展中有很大的市場(chǎng)規(guī)模。
公司簡(jiǎn)介
諸城市開(kāi)源鑄造有限公司坐落于風(fēng)箏之都--山東濰坊 ，是一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)中高端碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵等材質(zhì)鑄件的民營(yíng)企業(yè)，屬當(dāng)?shù)卣猩桃Y項(xiàng)目。公司占地面積11000m2，現(xiàn)有員工100余人，其中技術(shù)研發(fā)人員5人，高級(jí)工程師2人，質(zhì)檢人員3人，年產(chǎn)能可達(dá)3000噸。
開(kāi)源鑄造致力于OEM鑄造，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于機(jī)械五金、建筑、電力金具、鐵路、汽車(chē)、農(nóng)機(jī)等領(lǐng)域。公司擁有穩(wěn)定的客戶(hù)群體，產(chǎn)品主要銷(xiāo)往歐盟、美國(guó)、加拿大、中東等國(guó)家和地區(qū)。
在生產(chǎn)過(guò)程中開(kāi)源鑄造主要采用先進(jìn)的覆膜砂殼型鑄造生產(chǎn)工藝，常規(guī)可生產(chǎn) 0.1kg~50kg的鑄件，該生產(chǎn)工藝具有制殼、制芯速度快等特點(diǎn)，可批量生產(chǎn)，從而提高了生產(chǎn)效率， 且鑄件尺寸穩(wěn)定，鑄件表面光潔。
我司擁有全套環(huán)評(píng)資質(zhì)，且已通過(guò)SGS ISO 9001:2015 質(zhì)量體系認(rèn)證。生產(chǎn)車(chē)間配有中頻環(huán)保電爐、自動(dòng)模具生產(chǎn)線、熱處理爐等設(shè)備，同時(shí)應(yīng)用三維模擬澆鑄軟件和包括爐前分析儀、光譜儀、金相顯微鏡、拉伸試驗(yàn)機(jī)、壓力試驗(yàn)機(jī)、硬度試驗(yàn)機(jī)等在內(nèi)的先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備，嚴(yán)格控制生產(chǎn)流程，確保產(chǎn)品質(zhì)量。
我們的使命是通過(guò)完整的模具設(shè)計(jì)制作、卓越的生產(chǎn)工藝和完善的供應(yīng)鏈管理為客戶(hù)提供最為優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。公司本著雄厚的科技力量，先進(jìn)的檢測(cè)手段，豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，高度的敬業(yè)精神，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)管理，周到的售后服務(wù)，贏得了國(guó)內(nèi)外客戶(hù)的廣泛好評(píng)。我們將以卓越品質(zhì)，優(yōu)質(zhì)服務(wù)成為您最值得信賴(lài)的合作伙伴。
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