如何选择型砂及造型技巧

2023-07-02 理论教育版权反馈

【摘要】：选用型砂及造型时，应注意以下问题。国内某厂生产的呋喃树脂及固化剂的技术指标符合要求，经实际使用效果较好。特别是树脂砂的发气量很大，而铸型的紧实度又较高，致使砂型的透气性能降低。

选用型砂及造型时，应注意以下问题。

一、铸型的强度及刚度

1.铸型的强度

对于采用卧浇竖冷和低压铸造工艺的大型球墨铸铁曲轴，因铸型的长度及质量都较大，在吊装、旋转及压铸过程中，要承受较大的载荷作用，故对铸型的强度及刚度等有较高的要求。工装应尽量采用钢质材料。计算强度时的主要安全系数值，要符合起吊设备、吊索具的相关安全规定。

2.铸型的刚度

球墨铸铁的凝固过程，需要在一个较大的温度区间内完成，即存在较宽的固、液共晶凝固的中后期。当共晶团之间的少量残余液体凝固时，如果得不到外来液体的补缩，极易形成晶间缩松，这种缺陷较难通过冒口进行补缩而消除掉。另外，曲轴的结构较复杂，曲拐多，“热节”分散，铸造难度就更大。在凝固过程中，石墨球的析出及长大会产生石墨化膨胀，这种膨胀力会作用到铸型壁上。故须提高铸型的刚度，以充分利用石墨化膨胀的自身补缩作用或外加压力（如压力充型、增压、保压及冒口加压等）的强行补缩。

如果铸型刚度高，大于膨胀力，受热、受压后不产生尺寸变化，就会束缚石墨化膨胀，外加压力才能通过液体传递给晶间缝隙进行挤压，起到补缩作用，使结晶组织致密，从而减小甚至完全消除晶间缩松。反之，如果铸型刚度不够，小于石墨化膨胀力，则受热、受压后，铸型尺寸将发生变化，就不能充分利用石墨化膨胀的自身补缩和外加压力的强行补缩，从而导致产生内部缩松等缺陷。

二、型砂

1.普通粘土砂

对于单件、小量生产的较大型球墨铸铁曲轴，在采用普通粘土砂、干型铸造时，型砂的组成可参考下列值（体积分数）：新砂（粒度40/70目）60%，再生旧砂28%～26%，粘土粉12%～14%，水分适量。芯砂中可加入15%～25%的铅粉、焦炭粉等。

2.呋喃树脂砂

目前生产的大型球墨铸铁曲轴普遍采用呋喃树脂砂。原砂采用内蒙古产天然硅砂，经擦洗、烘干处理。其中，SiO₂的质量分数≥93%，泥的质量分数≤0.3%；烧结点≥1400℃，角形系数≤1.2，规格为40/70目。

呋喃树脂及固化剂的质量是影响曲轴质量的重要因素，应选择适用于大型球墨铸铁件的无氮或低氮（糠醇的质量分数为80%～85%，氮的质量分数≤3%）呋喃树脂，游离甲醛含量≤0.1%，水分≤5%。国内某厂生产的呋喃树脂及固化剂的技术指标符合要求，经实际使用效果较好。为确保树脂砂的性能，应根据生产条件、温度、空气湿度等具体情况，严格按制订的工艺规程进行操作，以达到所需各项技术性能要求，如抗拉强度应达到1.2～1.6MPa，以确保铸型的刚度。

对于大型球墨铸铁曲轴等结构特殊的复杂铸件，一定要选用耐火度高、强度高、悬浮性和涂挂性好的涂料。可以选用以锆粉等为主要成分（如锆粉30%，鳞片状及土状石墨60%，氧化铁红粉6%的酚醛树脂酒精溶液）的醇基涂料，使用效果较好。

在采用呋喃树脂砂生产大型球墨铸铁曲轴时，为避免因型砂中残余含硫量较高而可能对球化产生不良影响，即可能导致铸件局部表面（深度约为2～5mm）的球化不良，应注意以下问题：

1）靠近铸件表面的面砂层应全用新砂，尽量不用或少用旧砂。

2）在确保型砂强度和铸型刚度的前提下，应严格控制树脂和固化剂的加入量，尽量减少型砂中的残余含硫量。

3）选用符合技术要求的磺酸类固化剂，严防使用掺有化工厂副余料的不合格固化剂。

4）使用完善的旧砂再生处理装置，尽量去除旧砂粒表面的树脂薄膜及旧砂中的粉尘等。

三、造型

为确保铸型有足够的刚度，造型时须均匀地将型砂冲舂紧实。对于大型曲轴，还可利用呋喃树脂砂流动性好的特性，特制大型震实台，确定最佳的振幅、振动频率和时间等参数，从而更有效地保证铸型有均匀的紧实度。

大型曲轴铁液充型时，铸型中的排气性要满足两个基本要求：

1）排气要畅通。特别是树脂砂的发气量很大，而铸型的紧实度又较高，致使砂型的透气性能降低。如果排气不畅，则会造成很大的背压，从而降低铁液充型速度，延长充型时间。

2）当铁液充满铸型时，进入排气孔内的铁液要很快凝固，以便迅速进行增压、保压、旋转铸型和冒口加压等工序。如果在铸型中采用一般的砂质排气孔，一旦排气孔内的铁液不能及时凝固，不但会影响下道工序的进行，还有产生“跑火”的危险。

造型时，如果在铸件顶部设置6～8根φ10mm×1mm（外径×壁厚）的钢管，则可完全满足上述两点的要求，获得预期效果。

如何选择型砂及造型技巧

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