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三乙胺冷芯树脂砂使用过程中的质量问题对策---泉州中正机械

* 来源: * 作者: admin * 发表时间: 2020-07-17 10:15:07 * 浏览: 0

三乙胺冷芯树脂砂使用过程中的质量问题对策---泉州中正机械

原砂对冷芯树脂砂质量的影响---泉州中正机械

三乙胺冷芯工艺所用原砂范围较宽,可以是石英砂,也可以是铬矿砂、陶瓷砂等一系列特种砂,由于该工艺受化学反应和物理条件的限制,对原砂粒度、粒形、含水量、含泥量、灼烧减量及需酸值等方面均有自己的特殊要求。它不仅决定了冷芯树脂砂的工艺性能,而且直接关系到铸件质量的优劣,具体如下:

(1)冷芯树脂中的异氰酸根(-NCO)能与水分发生水解反应,如原砂水分过高,不仅会降低砂芯强度和可使用时间,还会使铸件产生气孔、皱皮等缺陷。同时,水分还与温度有着密切关系,在高温、高湿环境中,水分对强度的破坏程度将成倍增加,几乎呈线性关系,因此,需要对原砂水分进行严格控制,越低越好。

(2)原砂需酸值高说明碱性杂质过多,会加快反应速率,弱化芯砂强度,降低流动性,缩短可使用时间,资料表明需酸值尽可能低,控制在0~10 mL。

(3)原砂粒度和粒形均会影响冷芯树脂砂的流动性和透气性,适宜的粒度和圆球形砂粒能够促使芯砂流动性突出,砂芯致密度高和透气性好,能够减少铸件内腔断芯、烧结和气孔等缺陷。

(4)原砂含泥量的控制非常重要,芯砂的抗拉强度随含泥量的增加而降低,且呈一种几乎直线下降的关系,含泥量高,会降低砂芯强度,增大树脂用量,导致砂芯发气量增高、成本增加。

(5)原砂灼烧减量偏高,不仅能使芯砂发气量加大,还会降低砂芯的强度和耐火度,使铸件内腔产生的烧结、粘砂及气孔等缺陷倾向增加。

温度对混碾效果的影响---泉州中正机械

原砂温度和树脂温度,二者对三乙胺冷芯树脂砂性能有很大的影响。三乙胺冷芯工艺理想温度应控制在15~25 ℃,由于受生产条件的限制及突发性事故的影响,很难保证砂温完全控制在这一理想范围之内。砂温和树脂温度过低时,树脂的混砂粘度会增大,不易包覆在砂粒表面,树脂的交联反应能力也会因温度过低而变弱,导致强度低,废芯率高,此时应调整混碾工艺,增加混碾时间和加入量;温度过高时,树脂的混砂粘度会显著减小,极易包覆在砂粒表面,树脂的交联反应能力也会因温度较高而增强,造成砂芯强度高,砂芯脱盒困难,影响生产效率,恶化环境,这种情况下也应调整混碾工艺,适当降低树脂加入量或减少混碾时间,但一定要保证砂芯的终强度和混碾的均匀性。在满足工艺要求的条件下,还应缩短芯砂可使用时间。

砂温和树脂温度过低或过高这2种现象,均影响砂芯质量和生产效率,应根据砂芯形状和质量及时调整,掌握好树脂加入量与混碾时间,以及二者之间的适宜性。

当砂温和树脂温度过高,需减少树脂加入量或混碾时间时,会造成砂芯终强度偏低或混碾不均,铸件易形成断芯废品,此时应尽量调整生产方式和加强设备改进,以保证二者的温度,满足工艺要求。

树脂对芯砂抗拉强度的影响---泉州中正机械

树脂同原砂一样,是决定三乙胺冷芯砂性能好坏的关键性材料,根据国标方法检测异氰酸酯中的异氰酸根(-NCO)含量,国内三乙胺法冷芯盒树脂技术指标一般要求异氰酸根质量分数在23%~26%。笔者公司使用苏州兴业材料股份公司的产品,组分Ⅰ酚醛树脂的型号是XIL-318M;组分Ⅱ聚异氰酸脂的型号是XIL-618M,异氰酸根平均质量在24%左右,满足冷芯树脂要求。但树脂的加入量在国内外尚无统一的技术标准,为此,笔者公司应用现有技术条件,试验性研究了树脂对芯砂强度的影响。

典型铸件缺陷分析及对策---泉州中正机械

三乙胺冷芯树脂砂由于自身的工艺特点,砂芯强度与其它类型树脂砂芯相比偏低,铸件易产生断芯、烧结及脉纹等铸造缺陷,尤其是复杂的薄壁缸体水套芯和油道芯更为突出。笔者公司生产的一系列缸体毛坯均属于典型的薄壁铸件,水套的主要壁厚为3.5 mm左右,在先后开发和生产过程中遇到一系列有关树脂砂方面的质量问题,现列举3个典型案例加以分析。

EA113缸体水套断芯缺陷分析及对策---泉州中正机械

2007年5月,EA113缸体水套突然出现批量断芯缺陷(见图1),风动铣刀及其它清理工具对其无用,严重影响了发动机缸体内腔冷却水循环,必须做报废处理,仅此单项废品率有时高达10%,且一直居高不下,严重影响了经济效益和质量信誉。

图1

对每道工序认真排查后,发现原砂(石英砂)需酸值过高。一方面说明了原砂中长石、云母、铁的氧化物等杂质过多,擦洗不净,影响芯砂强度及流动性;另一方面也表明了原砂中碱性物质过多,从而弱化冷芯盒树脂中的组分Ⅱ聚异氢酸脂,使其不能和组分Ⅰ酚醛树脂充分反应,生成氨基甲酸脂树脂彻底固化砂粒,并且催化两组分反应,影响芯砂流动性,缩短芯砂可使用时间。上述两方面都能削弱水套砂芯强度,导致产生断芯缺陷。

EA111缸体水套脉纹缺陷分析及对策---泉州中正机械

EA111缸体属于典型薄壁铸件,为保证铸件成型,采用1 450 ℃高温浇注,造成水套内腔严重的脉纹缺陷(见图2),严重影响铸件的清理节拍与内腔质量。


图2

笔者公司从硅砂高温晶变膨胀方面考虑,采用低膨胀率或无高温膨胀的特种砂替代硅砂(如铬铁矿砂、陶瓷砂和高温焙烧砂),减少了由熔融金属热引起的砂粒膨胀,有效地抑制水套砂芯龟裂现象。

EA888缸体油道气孔缺陷---泉州中正机械

EA888缸体自投产以来,上箱油道内腔产生气孔的几率一直居高不下,穿透性气孔(见图3)占气孔废品的70 %左右。笔者公司怀疑可能是因芯砂发气量高造成的。