树脂砂工艺模板.doc
《树脂砂工艺模板.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《树脂砂工艺模板.doc(28页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、树脂砂工艺第一章 / 概论 1 1 自硬呋喃树脂砂概念 自硬呋喃树脂砂命名起源于英语 Furan No-Bake process,它表示以呋喃树脂为粘结剂,并加入催化剂混制出型砂,不需烘烤或通硬化气体,即可在常温下使砂型自行固化造型方法。通常被简称为“冷硬树脂砂”,甚至“树脂砂”。以下介绍两个基础概念。 一、呋喃树脂概念 由碳原子和其它元素原子 (如 O、 S、 N等 )共同组成环叫做杂环、组成杂环非碳原子叫杂原子。含有杂环有机化合物叫做杂环化合物。所谓“呋喃”,是含有一个氧原子五员杂环有机化合物,它是表示一族化合物基础结构总称。在呋喃系中不带替换基杂环作为母体,叫做“呋喃”,它衍生物则依据母
2、体来命名。呋喃本身在互业上并无什么用途,但它衍生物糠醛和糠醇,却是互业上关键原料,它们是最关键呋喃衍生物,糠醛学名叫呋喃甲醛,糠醇学名叫呋喃甲醇。它们分子结构以下:含有糠醇树脂称为呋喃树脂。作为铸造粘结剂用呋喃树脂通常是用糠醇 (FA)和尿素、甲醛或苯酚等缩合而成 ,如尿醛呋喃树脂( UF/FA)、酚醛呋喃树脂 (PF/FA)、酚脲醛呋喃树脂( UPF FA)和甲醛糠醇树脂 (F/FA)等。 二、呋喃树脂硬化机理 依据呋喃树脂组成不一样,分别能够经过加热、通入硬化气体或添加酸催化剂等方法使其固化。酸催化(即“自硬”)呋喃树脂通常糠醇含量全部超出 50%。其硬化机构很复杂,现在还未完全搞清楚,但
3、基础树脂化反应包含了糠醇第一醇基和呋喃环第五位氢之间脱水缩合,另外呋喃环断裂生成乙酰丙酸,第一醇基间脱水生成醚和醛等等反应。图 1 1为呋喃树脂粘结剂成份和代表性呋喃自硬树脂结构一例。 • 早期阶段 1 2 自硬呋喃树脂砂优缺点 一、自硬呋喃树脂砂含有以下优点: 1 铸件表面光洁、棱角清楚、尺寸精度高。 这是因为树脂砂造型能够排除很多使型(芯)变形原因。如:( 1)型砂流动性好,不需捣固机紧实,降低了模样(芯盒)伤损和变形;( 2)砂型(芯)固化后起模,降低了因起模前松动模样和起模时碰坏砂型(芯)引发变形;( 3)无需修型,降低了修型时引发变形;( 4)无需烘烤,降低了因烘烤造成铸
4、型(芯)变形;( 5)铸型强度高、表面稳定性好,故芯头间隙小、分型负数小,降低了下芯、配模过程中铸型破损和变形,确保了配模精度;( 6)铸型(芯)硬度高,热稳定性好,能够有效地抵御浇注时型壁退让、迁移现象,降低了铸型热冲击变形(如胀砂等);( 7)型砂溃散性好,清理、打磨轻易,从而降低了落砂清铲修整工序中对铸件形状精度损害。 总而言之,因为在各个工序中全部最大程度地排除了影响铸型、铸件变形和损坏原因,所以树脂砂铸件铸件表面质量、铸件几何尺寸精度方面比粘土烘模砂能够提升 1 2级,达成 CT7-9级精度和 1 2mm / 600mm平直度,表面粗糙度更大有改观。 2 造型效率高,提升了生产率和场
5、地利用率,缩短了生产周期。 这是因为( 1)、型砂流动性好,不需捣固机紧实,节省了大量捣固工作量,使造型操作大为简化; (2)铸型强度高,节省了起模后修型工作量;( 3)型(芯)上醇基涂料点干后可省去烘干工序,节省了工时和场地; (4)旧砂回收后干法机械再生,使砂 处理为封闭系统,便于机械化,能够节省大量旧砂处理,型砂混制、运输等辅助劳动;( 5)型砂溃散性好,落砂轻易,修整工作量少、( 6)节省了部分造型(芯)前准备工作量。如插芯固等。 依据通常统计,用自硬呋喃树脂砂替换粘土烘模砂后,生产效率可提升 40 100%,单位造型面积产量可提升 20 50%。 3 减轻劳动强度,大大改善了劳动条件
6、和工作环境,尤其是减轻了噪音、矽尘等,降低了环境污染。 4 节省能源。这表现在取消了烘窑和水力清砂,提升了铁水成品率,大大降低了压缩空气消耗,从而在节水、节电、节煤(焦)等方面效果显著。 5 树脂砂型 (芯 )强度高 (含高温强度高 )、成型性好、发气量较其它有机铸型低、热稳定性好、透气性好,能够大大降低铸件粘砂、夹砂、砂眼、气孔、缩孔、裂纹等铸件缺点,从而降低废品率,能够制造出用粘土砂难以做出复杂件、关键件。 6 旧砂回收再生轻易,能够达成 90 95%再生回收率。在节省新砂、降低运输、预防废弃物公害等方面效果显著。 二、自硬呋喃铸型有部分缺点,应采取对应对策。 1 对原砂要求较高,如粒度、
7、粒形、 SI0 2含量、微粉含量、碱金属盐及粘土含量等全部有较严格要求; 2 气温和湿度对硬化速度和固化后强度影响较大; 3 和无机类粘结剂铸型相比,树脂砂发气量较高,如方法不妥,易产生气孔类缺点; 4 因为硬化机理是脱水缩合型,故硬化反应需一定时间,模样周转率较低,不易适应于大批量铸件生产; 5 和粘土砂相比,成本仍较高; 6 对球铁件或低 C不锈钢等铸件,表面因渗硫或渗碳可能造成球化不良或增碳,薄壁复杂铸钢件上易产生裂纹等缺点; 7 浇注时有剌激性气味及部分有害气体发生, CO气发生量较大,需有良好通风条件。 1 3 自硬呋喃树脂砂发展概况 呋喃树脂最早作为铸型用粘结剂是 1958年在美国
8、开始使用,当初是作为热芯盒 粘结剂使用。把它作为自硬性铸型进行研究是 1963年 1971年在英国进行。 这个期间从基础研究到生产大铸件全部作了扎实实用化研究。其结果,报导了用少许粘结剂能取得很高强度,铸型溃散性好,铸件尺寸精度高,生产效率提升等一系列优点。为取得今天这么发展奠定了基础。在欧美, 70 80年代是自硬呋喃砂取得飞跃发展时期。在日本将自硬呋喃砂用于生产通常铸件是从1973年开始,约十年左右,全国多品种小批量中、大铸件生产中有一大半过渡到用自硬呋喃铸型来生产。这种发展趋势至今方兴未艾,尽管其它有机自硬铸型开发了更多个类,然而现在占首位仍然是自硬呋喃树脂砂。在中国,七十年代开始研究自
9、硬树脂砂,但仅限于部分厂家和研究单位搞试验。从八十年代初,尤其是1982年以后,伴随改革开放政策落实,中国和国外合作生产工厂增多,不少合作生产外国厂家全部对铸件生产提出来用自硬树脂砂要求,不然无法合作。对中国来说,以出口产品为主,对铸件质量要求也越来越高。于是在这种社会生产发展新形势下,在国外树脂砂热推进下,迫使中国广大铸造工作者们认识到应用自硬树脂砂是造型工艺上一场革命,是提升铸件和机械产品质量关键路径,是振兴铸造行业改变后面貌必由之路,是机械产品跃入国际市场基础确保。所以八十年代中国铸造生产战线上形成了“树脂砂热”。因为自硬树脂砂最适合于多品种小批量中大铸件生产,所以机床行业、水泵行业、阀
10、门行业和造船、石化等行业在树脂砂推广应用中走在最前面。迄今为止,据不完全统计,中国已引进树脂砂处理生产线不下五十家,中国有三大铸机厂(重庆、保定、漯河)已正式生产成套树脂砂设备。另外,生产原辅助材料厂家遍布各省,原辅助材料质量进步很快,有些已靠近或达成国外同类产品水平。事实表明用树脂砂工艺替换粘土烘模砂生产多个小批量中大铸件是以后中国铸造业界发展方向之一。 第二章 自硬呋喃树脂砂原辅材料 组成自硬呋喃树脂砂关键原材料有作为型砂骨料原砂,作为粘结剂用呋喃树脂,作为催化剂用酸类固化剂和作为添加剂硅烷偶联剂等,树脂砂造型中必需辅助材料有涂料、脱模剂、粘合剂、浇口陶管、分型剂等。原辅材料好坏对树脂砂铸
11、件质量影响很大,本章对以上关键原辅材料作一简单介绍。 2 1 原砂 通常仍选择天然石英砂。对于部分高合金钢铸件或特殊需要情况下,也有选择铬 矿砂或锆砂等特殊骨料。这里我们关键讨论树脂砂对石英砂要求。 一、矿物成份和化学成份 原砂关键矿物成份是石英(即 SiO 2)、长石和云母,还有部分铁氧化物和碳化物。石英比重 2.55,莫氏硬度七级,熔点 1713,含有耐高温、耐磨损等优点。若原砂中石英( SiO 2)含量高,则原砂耐火度和复用性全部好。 长石是铝硅酸盐,常见有钾长石( K 2O、 AI 2O 3、 SiO 2)钠长石( Na 2O、 AI 2O 3 SiO 2)和钙长石( 2CaO、 AI
12、 2O 3、 SiO 2) ,长石比重 2.54-2.76,莫氏硬度 6 6.5级,熔点 1100 1250,因其熔点低、硬度低、不耐磨、易粉碎,会降低树脂砂复用性和耐火度。 云母是种含铝硅酸盐,有黑白云母之分,白云母成份为( 3AI 2O 3、 6SiO 2、 H 2O)。云母熔点为 1145 1270,比重 2.7-3.2。硬度很低,极易破碎,它在砂中含量多少对原砂复用性很有影响。 总而言之,在选择原砂时, SiO 2含量应尽可能高部分,不纯物要少,当然还和金属熔点和浇注温度,铸件壁厚等原因相关。通常来说,铸钢用原砂 SiO 2含量应大于 95,铸铁应大于 92,有色金属能够低部分。杂质许
13、可含量还和旧砂是否再生回用和下面谈到耗酸量相关。 二、粒形和表面光滑度 对于粒形,要求园形或类园形,砂粒表面应光洁平整,没有孔洞或裂纹。这么砂粒表面积小,砂粒表面涂上一层薄膜所需树脂量少些。 通常见角形系数表示砂粒形园整度,人造石英砂即使 SiO 2含量高,但粒形为多角形甚至尖角形,角形系数太大,需经研磨处理,通常不采取。天然砂中角形系数最小要算风积砂,如内蒙通辽一带大林标准砂,角形系数小于 1.2,呈圆形。为了改善粒形,对原砂最好进行擦磨处理。现在中国唯一生产擦磨砂是江西星子砂矿。该矿对原砂经擦磨处理后,角形系数从 1.47降低到 1.35,和此同时, SiO 2含量也从 93(水洗砂)提升
14、到 95( 45/75目)砂样抗拉强度也由 12.2Kg /cm 2增加到 16.3Kg /Cm 2。 原砂粒形不仅影响树脂砂加入量,同时还影响到树脂砂流动性及紧实程度,砂粒表面空洞裂纹不仅无效消耗树脂,而且砂粒易碎,影响复用性及粒度保持性。 三、粒度分布及微粉含量 粒形相同原砂,以粒度较粗总表面积小,树脂用量少,透气性好,耐火度高。粗砂缺点是抗机械粘砂能力低。通常多选择 30/50目、 40/70目为宜,为提升综合性 能,本厂采取 30/70目标多筛号分布砂。 微粉及含泥量严重恶化树脂砂性能。因为微粉表面积很大,消耗树脂及固化剂影响透气性及强度,原砂中泥份中碱土金属含量较高,据介绍细粉状比粒
15、状耗酸值要大 3 10倍。通常要求原砂含泥量应小于 0.3%。 四、含水量 树脂砂硬化是放热反应,原砂含水量严重影响树脂固化强度和固透性,试验证实,含水量由 0.2%升高到 0.4%,型砂抗拉强度可从 13.2kg /cm 2降低到 8.6kg /cm 2,固化时间也从 30分钟延长到 70分钟。国外通常要求原砂含水量小于 0.1%,中国通常要求小于 0.2%。所以对树脂砂用原砂应进行干燥处理。 五、 PH值和耗酸量 原砂 PH值对树脂砂固化速度及终强度有一定影响,因为树脂是在酸催化剂作用下脱水缩合固化,故当原砂碱性较强时,需花费额外酸固化剂。砂 PH值通常为 6.5 7.2,若使用海砂时,
16、PH值为 9左右,耗酸量可达 17以上,其中贝壳和 CaCO 3耗酸量远远超出了其它物质,不易固化,需经过淡水冲洗或擦洗,擦磨处理。前面也谈到 ,原砂中 SiO 2含量降低时,长石、云母和其它杂质会增加,长石和云母两种矿物中全部含有碱金属化合物 Na 2O、 K 2O,钙长石和其它部分杂质中则含有 CaO、 MgO等,全部是增加耗酸量成份。因为原砂中含有一些不溶于水碱性物质,所以砂不采取简单 PH值试验,而采取耗酸量试验。 使用再生处理砂时,因为新砂加入量少,耗酸量影响较轻,但对于全部采取新砂树脂砂,耗酸量影响则不可低估通常应控制在 5以下。 总而言之,树脂砂对原砂要求十分严格,国外尤其重视树
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 树脂砂 工艺 模板
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【天****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【天****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。