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我国树脂砂固化工艺以及发展前景可行性研究

   第一节 树脂砂概念
 
   树脂砂是指以人工合成树脂作为砂粒的粘结剂的型砂或芯砂。用树脂砂制成铸型或型芯后,通过固(硬)化剂的作用,树脂发生不可逆的交联反应而固化,从而给予铸型或型芯以必要的强度。(可行性研究

 
   第二节 树脂砂固化工艺
 
   树脂砂的固化方式要符合树脂的特点及具体的铸造工艺的要求。固化方式是可以选择的,也可以根据具体情况加以发展,但一般为以下三种方式。
 
   (1)自硬
 
   树脂和固(硬)化剂均在混砂时加入。造型或制芯后,树脂在固(硬)化剂的作用下逐渐反应而自行固化,铸型或型芯也就逐步获得所需的强度。固化的速度可由固(硬)化剂的种类及其加入量来控制。
 
   由于混好的砂要立即用掉,这种方式较适用于制造铸型和较大的型芯,而且多用于小批量生产。
 
   树脂自硬砂制成的铸型和型芯,一般要经过数分钟或数十分钟后起模,起模以后仍有一继续固化的过程。
 
   (2)加热固化
 
   混砂时加入树脂和常温下不起作用或作用微弱的潜伏固化剂。用此种树脂砂制造铸型或型芯后,一经加热,潜伏固化剂就起作用,从而使树脂固化。
 
   (3)吹气(雾)固化
 
   固化剂不在混砂时加入。造型或制芯后,吹入气态固化剂或雾化于气体介质中的液态固化剂,使其弥散于铸型或型芯中,从而使树脂发生交联反应。采用此种方式时,不吹气雾,树脂砂是不会固化的,混成砂可存放较长的时间。吹气雾时,固化极快,一般只需吹几秒钟。采用这种方式生产时,生产率极高,因其较适用于制造批量较大的型芯,故一般通称之为“冷芯盒”法以区别于上述的“热芯盒”法。 
 
   第三节 树脂砂效益
 
   树脂黏结剂之所以能很快在世界范围内迅速发展,是由于其能给铸造行业带来显著的效益,既可以提高铸件质量,又可以降低生产成本。
 
   1.提高铸件质量。与一般的砂型铸造相比,用树脂砂生产的铸件,铸件质量会有当大有改善,这往往是铸造厂采用树脂砂的主要着眼点。铸件质量的提高主要在于:
   (1)尺寸精度提高、轮廓清晰。采用树脂砂,无论是造型还是制芯,都在硬化到一定程度后才脱模。虽然脱模后还有一继续硬化的过程,但脱模时铸型或砂芯的强度比黏土砂型或油砂芯高得多,在脱模过程及此后的搬运、烘干、合型过程中均不致变形。因而,铸型和砂芯都能较准确地再现模样的尺寸和表面特征。
 
   另外,树脂砂铸型的刚度高,而且,浇注金属液后无水分迁移现象。故在浇注及金属凝固的整个成形过程中,基本上不致有型壁运动,铸件尺寸的波动较小。
 
   铸件的尺寸精度。按我国现行铸件尺寸公差标准或ISO相应的标准,一般都比用黏土砂型和油砂芯制得者高1~2个等级。再加以制芯中心等高精度装备的应用,才使汽车用铸件的轻量化、薄壁化成为可能。
 
   (2)铸件的表面质量提高。树脂在高温下发生热解,从而在砂粒表面形成光亮碳,并在铸型一金属界面上造成还原性气氛,这对减轻铸件表面的氧化,细化铸件表面粗糙度大有裨益。在原砂粒度及粒度分布相同的条件下,用树脂作黏结剂的铸型,制得的铸件表面粗糙度较细。
 
   铸件表面质量提高,还可使清理工时缩短,这对降低成本和改善劳动条件都有重要的作用。
 
   (3)生产铸铁件时铸件的致密度改善。用黏土湿砂型制造铸铁件时,由于铸铁的收缩前膨胀。使铸型产生型壁运动,此后凝固过程中的体积收缩得不到补充,因而铸件将有枝晶疏松。甚至会产生缩孔。
 
   用树脂砂造型,铸型的刚度高,铸铁发生收缩前膨胀时,难以使铸型扩大,结果,迫使仍为液态的金属填充枝晶间的空隙,枝晶问疏大为减轻,也不倾向于产生集中缩孔。因此,铸件的致密度较用黏土砂湿型制造者高。
 
   与此有关的是,用树脂砂时,小型铸铁件一般可不必设置补缩冒口,铸件的工艺出品率可提高5%~15%。
 
   2.缩减基本建设投资、降低生产成本 由于树脂的价格几十倍于黏土,如果只计算型砂的成本,而不及其余,当然会认为采用树脂砂会导致生产成本增加。但是,如果我们用价值工程的观点来分析,不斤斤计较于某一具体环节,而着眼于整个生产体系的总效益,则上述结论是否能成立就值得研究了。
 
   (1)基建投资较少。树脂砂的流动性好,一般只需简单的振击台,就能满足紧实铸型的要求、与庞大、复杂、高功率的黏土砂造型机相比,设备轻便得多,能耗也少得多。
 
   大量生产芯子所用的自动化的制芯设备,是相当复杂的,和油砂制芯设备相比,投资的差别不啻天上地下,但其生产效率和芯子的尺寸精度都大幅度提高,总体仍然是有效益的。
 
   用树脂砂造型,砂一铁比一般都比较低,砂型可以轻量化,而且需要运输并处理的造型材料的品种减少,因此型砂及铸型的运输系统可大为简化。
 
   由于清理工作量减少,清理铸件所需的设备减少。
 
   此外,因生产设备简单、轻便以及劳动生产率的提高,厂房的面积可以大幅度的缩减。
 
   (2)生产费用也不高。虽然采用树脂自硬砂工艺时基建投资较少,但树脂价格昂贵,一般都担心其生产费用将会很高。对这种担心,不能简单地视为无益的谨慎,而要根据具体情况,多作具体分析。在进行核算时,要充分考虑与采用树脂砂有关的降低生产成本的因素。主要有劳动生产率提高,每吨铸件的能耗降低,旧砂再生后可回收85%~95%,铸件的工艺出品率提高、金属损失减少等。这还未包括提高铸件质量所带来的经济效益。

 
   第四节 树脂砂发展前景
 
   随着科学技术的进步,树脂砂设备砂处理技术越来越多,砂处理效率也越来越高。在大的对流工业应用沙子是不用说了,但当时的损失,社会的发展不仅是人的数量,社会技术的不断发展是我们生活有力的保障,在树脂砂处理设备技术成熟后几十年的发展,树脂砂设备将为我们的生活生产提高更大的服务。
 
   因树脂砂设备处理设备流量的确定是不统一的,所以流量的概念和影响因素的流动性的情况,观点是不完全一致的。它也习惯用标准测试试样的体积密度普遍反映的体积密度的体积密度,良好的流动性。砂处理设备的形状,大小和均匀性的沙子流动的影响,圆形的沙子流动性流动性比尖点形或多边形的沙子。
 
   随着行业的不断发展,树脂砂设备树脂砂生产线的质量将不断的提升,在铸造机械领域也将得到更广泛得发展。


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