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《苏州兴业服务万里行》系列论文-- 胺法冷芯盒

日期:2019-02-23来源:苏州市铸造协会

胺法冷芯盒工艺100问(2)
吉祖明  王骏康 主编
编者按:苏州兴业材料科技股份有限公司从2010年年初,开展《苏州兴业服务万里行》活动,编辑出版服务万里行技术丛书,力图归纳总结多年来苏州兴业在技术服务中所沉淀的一些感悟、经验和案例,力求突出怎样做、为什么要这样做点到为止。《胺法冷芯盒树脂工艺100问》是服务万里行技术丛书的第二分册,由吉祖明、王骏康、马晓锋、朱文英等负责编写,现分期选登,敬请评说。
 
11、我们为何建议对原砂的表面形态要给予特别关注?
答:原砂的表面形态包括砂粒的表面特征和表面的微观污染,它决定于砂粒的形成过程。岩石因风化或其他原因碎裂成具有尖角的细砂粒后,长时间在水力或风力作用下运动而互相摩擦,尖角处易于磨掉,甚至可以磨成圆粒形,而表面的磨损则较少,仍残留有碎裂时的痕迹,用扫描电子显微镜在高放大倍率下观察,则可见砂粒表面布满裂隙、叶脉状纹理和小凹坑,砂粒所有的表面上都覆盖着一层污染包膜。污染包膜中主要是粘土类矿物,也有少量其他矿物。除污染包膜外,还有一些片状、杆状矿物颗粒粘附在砂粒表面,凹陷处粘附的颗粒更多。对天然硅砂进行水洗处理,只能除去一些颗粒状      
污染物和部分粘土矿物膜。使砂粒在风力作用下互相摩擦,效果较水洗好,但也不能将污染全部脱除,处理后,仍有不少矿物颗粒散乱分布在砂粒表面,凹陷处更多。看来,无论采用何种处理方式,都不能完全脱除砂粒表面上的污染物。
胺法冷芯盒工艺中树脂加入量仅占原砂质量的 1.3~1.5%,所以不能忽视填充原砂表面纹理、凹陷所耗用的树脂总量。为此,我们建议:对原砂的表面形态应给予特别关注。
应特别关注原砂表面形态
12、我们为何建议原砂应尽量应用四筛及以上的级配? 
答:铸造用原砂的颗粒尺寸是不均匀的,也就是说,冷芯所用的原砂是由粒度不同的砂粒组成的,因而就有粒度分布的问题。原砂粒度分布的情形对冷芯砂芯强度的影响比粒度大小的影响大得多,切实了解其影响规律,才能一方面有效降低树脂用量,另一方面又使砂芯强度最大化。
在研究胺法冷芯盒树脂砂的粘结特点以后,我们发现:由于树脂的加入量很少,砂粒表面的粘结膜很薄,砂粒间粘结桥的尺寸也较小;其二,砂粒之间没有粉状或膏状物料填充,空隙较大。由此不少客户认为,要提高胺法冷芯盒树脂砂的强度,增加树脂加入量使粘结膜增厚、粘结桥尺寸增大,这种方法虽然很容易做到,但却是不可取的下策。因为增加树脂用量不仅提高生产成本,而且会使浇注时散发的有害气体量增多、污染环境。如果在砂粒的空隙中引入一粒细砂,虽然需要加入的细砂量不多对粘结膜厚度的影响不大,但可使粘结桥的数量增加很多,这当然是提高胺法冷芯盒树脂砂强度的最佳方式。如果强度提高后,其值高于工艺要求,就可以降低树脂用量。
国内外实践经验都证明:用四筛或五筛砂时,胺法冷芯盒树脂砂的强度大为提高,有时甚至可提高30%以上。因此,选用合适原砂颗粒度及其分布这一问题,值得我们特别注意。因此,我们推荐铸造厂在应用四筛及以上级配的基础上,通过试验,确定每筛原砂质量占比。
13、如何选用胺法冷芯盒工艺用原砂?
答: 1)按铸件材质选用原砂:

铸件

材质

SiO2≥%

碱性化合物≤%

三筛集中

率%

四筛集中

率%

灼烧减

量≤%

烧结点

≥℃

耗酸值

≤mL

含泥量

  ≤%

水分

  ≤%

铸钢

95

3

80~85

85~97

0.30

1500

5

0.20

0.15

铸铁

90

5

80~85

85~95

0.40

1420

5

0.25

0.15

有色

70

10

80~85

/

0.50

1300

5

0.25

0.15

2)按工艺要求选择原砂附加材料
氧化铁:在混合料中加入0.5%~3.0%(通常须2.0%~3.0%)纯度大于82%
的Fe2O3,可预防铸件发生针孔、脉纹和光亮碳缺陷,还可以减少内浇口的冲损,但砂芯强度下降很大。也可加入同等质量分数的Fe3O4,其效果大致相同,但砂芯强度下降较小。
   脉克星:在混合料中加入4.0%~6.0%的脉克星,可预防铸件发生脉纹、砂芯烧结和渗透性粘砂缺陷。   
   14、冷芯散装原砂在储运过程中应注意什么问题?
答:选用湿原砂自己烘干的用户,在储运过程中应注意:
1)储运前应根据双方签订的质量标准,取样进行检验,合格后方可启运;
2)从码头或车站转运时,应督请运输人员将运输车辆中的煤屑、垃圾等杂质清扫干净;同样,如用铲煤机驳运原砂时,亦应彻底清扫,方可进行正常作业;
3)在入库时,应提前将储运设备清扫干净,去除原砂中垃圾和异物,以保持冷芯原砂的纯净。
4)烘干时应严格控制烘干炉的进砂量和烘干温度,确保原砂含水量符合工艺要求。
第三章 树脂
15、胺法冷芯盒树脂最新行业标准对其分类和等级有何规定?
答:行业标准《铸造用三乙胺法冷芯盒树脂》报批稿中规定了铸造用三乙胺法冷芯盒树脂分类(表1)、理化性能(表2)、混合料试样常温性能(表3): 
表1 铸造用胺法冷芯盒树脂按使用条件分类

产品分类

分类代号

组分Ⅰ

组分Ⅱ

普通型

SLⅠ-P

SLⅡ-P

抗湿型

SLⅠ-K

SLⅡ-K

高强度型

SLⅠ-G

SLⅡ-G

表2 铸造用胺法冷芯盒树脂的理化性能要求

项  目

SL-P

SL-K

SL-G

 

SL-P

SL-K

SL-G

优级品

合格品

优级品

合格品

优级品

合格品

外观

淡黄色至棕红色透明液体

褐色液体

密度

(g/cm325℃)

1.05~1.15

1.05~1.20

粘度

(mPa·s,25℃)

≤210

20~75

游离甲醛

(质量分数,%

≤0.3

≤0.5

≤0.3

≤0.5

≤0.3

≤0.5

异氰酸根

(质量分数,%

22.0~28.0

水分

(质量分数,%

≤0.8

表3 铸造用胺法冷芯盒树脂的混合料试样常温性能要求

序号

项    目

SL-P + SL-P

SL-K + SL-K

SL-G + SL-G

1

1.1

常温抗拉强度

(MPa

瞬时

≥0.8

≥1.0

≥1.2

1.2

24h 常湿

≥1.6

≥1.8

≥2.0

1.3

24h 高干

≥2.0

≥2.2

≥2.2

1.4

24h 高湿

≥1.0

≥1.3

≥1.2

2

发气量(ml/g

根据用户要求协商确定

3

常温抗弯强度(MPa

根据用户要求协商确定

 

注:24h常湿:室温20℃±2℃;相对湿度(60±5)%的试验条件。

    24h高干:玻璃干燥器下层放入新的或经烘干的变色硅胶,温度控制在20±2℃,相对湿度≤40%的试验条件。

  24h高湿:玻璃干燥器下层放入水,水面与隔板不得接触,温度控制在20±2℃,相对

湿度≥95%的试验条件。

16、如何选用胺法冷芯盒树脂?
答:按铸件材质,分别选用XY铸钢、铸铁、有色用冷芯盒树脂。并以此为前提进行下列选择:
1)按制芯方法选用。例如制芯中心选用XY 制芯中心用树脂 (参见问题18),冷芯盒组芯生产线选用XY冷芯盒组芯生产线用树脂(参见问题19);              按砂芯选用树脂                     
2)按气候条件选用。江南黄梅季节或多雨天气可选择铸铁用抗吸湿冷芯盒树脂,例如XY-318,618M;                     
3)按砂芯要求选用。复杂而被铁液完全包覆的薄壁砂芯可选用高温性能优异的高强度冷芯盒树脂,厚大砂芯可选用一般冷芯盒树脂;                            
4)XY冷芯盒树脂可根据客户不同工艺条件,设计合成满足客户工况的个性化树脂。
17、XY第2代环保冷芯盒树脂有何应用新功能?
答: XY第二代环保冷芯盒树脂具有如下显著特点:

性能优势

用户获得的效益

更高的砂芯强度

 

 

降本

树脂加入量减少≥10%

超长的可使用时间

生产率提高≥10%,混合料利用率提高≥3%

极好的脱模性

脱模剂和清洗剂节约≥30%

更好的高温韧性

铸件尺寸精度提高≥1级

更好的高温溃散性

有色件清砂容易

更低的游离甲醛

减排

≤0.03%(参见问题15表3)

更少的苯类气体排放量

减少≥60%

制芯中心专用

个性化

更适宜

更精准

更高的质量、更低的成本

组芯生产线专用

高性能

性能优势 用户获得的效益
更高的砂芯强度
降本 树脂加入量减少≥10%
超长的可使用时间 生产率提高≥10%,混合料利用率提高≥3%
极好的脱模性 脱模剂和清洗剂节约≥30%
更好的高温韧性 铸件尺寸精度提高≥1级
更好的高温溃散性 有色件清砂容易
更低的游离甲醛 减排 ≤0.03%(参见问题15表3)
更少的苯类气体排放量 减少≥60%
制芯中心专用 个性化 更适宜
更精准
更高的质量、更低的成本
组芯生产线专用
高性能
18、XY制芯中心用冷芯盒树脂有何应用新功能?
答:XY制芯中心用冷芯盒树脂是苏州兴业省级企业技术中心紧贴市场需求,而研发的个性化产品之一,它有如下新功能:
1)更好的起模韧性,不粘模,生产率更高;
2)混合料流动性更好,充填性优良,可用低的射砂压力生产出紧实性均匀表面致密的优质砂芯;
3)适宜的初强度,制芯中心机械手抓取转运砂芯时,砂芯不损伤、不断裂;
4)可根据客户制芯中心不同型号、产品结构、气候条件、质量要求研制某某客户专用产品。(参见问题54)
19、XY冷芯盒组芯生产线用树脂有何应用新功能?
答:XY制芯中心用冷芯盒树脂是苏州兴业省级企业技术中心紧贴市场需求,而研发的又一个性化产品,它除了具有XY制芯中心用冷芯盒树脂所有应用新功能以外,还有砂芯出盒后后期固化速度可按客户需求进行调控,即砂芯出盒到浇注时,砂芯正好后期固化结束,强度最高。(参见问题55)
20、冷芯盒树脂应该如何运输和仓储?
答:1)树脂在仓储过程中,应注意是否超过质保期,如超过质保期应进行质量检验,检验合格可继续使用。
2)树脂应储存在通风良好、温度≤35℃的室内,严禁日晒雨淋,严禁被水侵害,储存场所严禁烟火。树脂组份Ⅰ和组份Ⅱ应分隔堆放,间隔距离应≥1m。仓库管理人员应每天检查树脂桶的密封性,如有泄漏应立即通知进行质量复验。如合格应立即从室内取出使用。如不合格应立即贴上不合格标签停止使用,且作必要处理。雨天在室外运送时应用雨具覆盖。输送树脂小心输送,严禁混用。严禁将水、清洗剂或任何其它异物混入树脂中。
3)在储运过程中,应防止溢出或渗出,防止其对人体的伤害。在处理组份Ⅱ树脂时,操作人必须穿戴防护衣服、橡皮手套和防护眼镜。当组份Ⅱ树脂稍有溢出时,可立即用废棉花或回丝揩吸,大量泄漏时,先将泄漏液收集在干净的容器中,然后用砂土吸附;污染的废棉花、回丝等应收集后统一处置。当身体接触到组份Ⅱ树脂时,量小时,直接用水清洗,量大时先用汽油或柴油清洗,再用肥皂和水清洗;当眼睛被溅入时则应直接用水冲洗15min,然后请医生检查。