酚脲烷树脂(派普树脂)因其良好的固化性能,能按需要调节其固化时间,可操作时间长等优点,故在树脂砂造型流水线上应用有很大的优势。公司所用产品的铸件毛坯为中小件,铸件质量要求高,故采用树脂砂工艺,为实现流水线作业当时也特选用酚脲烷树脂砂工艺。
       皮下气孔一直是球墨铸铁中一个重要缺陷,不管是湿型砂还是树脂砂都难逃其害,不少厂家在发现皮下气孔时一开始并不在意,而后发现了批量气孔时方知寻根问底,不知所措。经过总结,缺陷分布皮下气孔常发生在铸件的内浇口下,壁厚在20-50mm处。在落砂后不易发现,甚至在粗抛丸后都不能被发现,直到精抛丸或粗加工后能发现表面有蜂窝状分布的针孔,使用打磨机打磨后能见孔径变大(如下图)。
        2015年9月发生批量性的皮下气孔缺陷,因皮下气孔缺陷断续发生且生产有一定周期,在采取措施后反应并不明显给我们带来了较大的麻烦。为了总结经验,巩固工艺,避免再次发生,以下是根据实际情况的时间顺序采取的一系列措施对皮下气孔进行消除,最后得以解决。
一、提高浇注温度
       当首次发现缺陷时第一就考虑到了浇注温度,浇注温度低容易产生气孔或皮下气孔。工艺及现在控制的浇注温度为1330-1420℃,经过各项统计,因温度产生的气孔缺陷不存在。
二、调整树脂加入量
       气孔在树脂砂中最为常见,此次气孔也怀疑为树脂造成的缺陷。酚脲烷树脂中组分二聚异氰酸酯含N量及C量高,在使用中将组分一和组分二的比例定为55:45至60:40,也是为了降低因此产生的反侵性气孔。为了验证此次假设,特意把树脂二比例提高,比例为60:40。
树脂加入量将直接影响型砂的发气量,发气量大不能排出很容易进行型腔,为此 降低树脂加入总量,从原来的1.3%降低    到1.1%。
两个措施分三步实施,缺陷均未得到显著改善,故恢复两组分比例为55:45。
三、提高混砂均匀性
       树脂两个组分按比例反应,如不能混合均匀难免会出现两个组分的局部堆积,我们通过以下步骤进行调整:1、增加混砂机搅笼的刀片密度,将刀片反螺旋长度加长;2、降低出砂量,防止搅笼过载,让混砂空间加大让砂翻滚顺畅;3、提高搅笼转速(因涉及到更改设备未实施);4、提高砂温,降低树脂在混砂过程粘度,使其更容易混匀;5、采用高速碾轮式混砂机代替搅笼式混砂机进行混砂造型。
以上措施实施后气孔有所改善,但并未解决。
四、控制处理合金的水份
       球化剂、孕育剂及球化处理覆盖物的水分对产生皮下气孔的影响很大,必须采取烘烤处理剂的方法排除此途径产生的缺陷。经过烘烤处理后,再使用对比结果对缺陷并没有得到改善,故排除了此途径所产生的缺陷。
五、控制镁残留
       公司采用冲入法球化处理方法,冲入法镁吸收率低是其最大的缺点,如果残留镁量偏高容易使铁水产生气体增加,还会使气体不易排除从而导致皮下气孔。为了确认残留镁的准确残余量,将在本司检测过成份的试样寄到其他三个兄弟厂家进行光谱分析对比。根据结果得出,我司试样残留镁量有可能偏高,为了降低残留镁量,把球化剂加入量由原来的1.3%降为1.2%直到降到1%,经过多次试验气孔缺陷也并未减少,故可以排除残留镁过高导致的。
六、调整型砂粒度分布
       我公司选用的是40/70目的硅砂作为原干砂,利用树脂砂干法再生系统进行再生回收利用,回收率在90%以上。从2015年09月19日开始发现大量废品,根据经验,大部分的皮下气孔缺陷都源于砂的问题,以往只要添加新砂加入量就会消除,此次发现皮下气孔便立即购买新砂,但是在9月21日加入50/100目人造砂后废品更是急剧上升。
       分析各阶段检测砂的数据及气孔比例数量发现,工艺规定再生砂的灼烧减量不大于3.0%并不能完全杜绝皮下气孔的产生。灼烧减量过大主要影响发气量及强度,但并不能体现型砂的透气性及灰份量。平均细度作为一个反应砂的粗细的指标,同样也反应了砂的粒度分布。根据公式如全为70目的砂,平均细度则为50,因此推断此次砂太细,且粒度分布太广。为了降低平均细度,特采用了:1、按比例长期补充新粗砂;2、对覆膜砂泥芯废砂不予以回收而直接报废;3、加大再生系统各阶段除尘力度使其细小砂粒充分去除,减低灰份量。经过近半年的统计对比确定只要平均细度小于49就不会出现皮下气孔,因此在后续生产中将此参数固定并加以控制。
总结:
       一、作为树脂砂铸造厂应实时监控并控制砂的强度、水份、粒度、灼烧减量等参数避免因此产生的批量铸件不良;
       二、提高混砂均匀性有助于改善皮下气孔缺陷;
       三、控制回用砂的灰份量降低其灼烧减量是消除皮下气孔的有效措施;
       四、控制再生砂平均细度是继灼烧减量的又一重要控制指标,各公司应根据自身选择的型砂粒度确认要求的最高平均细度并加以控制。

(铸造车间 李智)




2016年12月05日

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