樹脂砂工藝自20世紀80年代在我國開始應用,由于其良好的潰散性自硬特性和生產的鑄件、尺寸精度高等優點,大幅度減輕了工人的勞動強度明顯改善了鑄造車間的工作環境,并且顯著提高了我國鑄造企業的生產工藝水平和鑄件質量,因而獲得了大規模的推廣,逐步淘汰了傳統的濕型烘模砂,成為中大型鑄鐵件的**的造型工藝和中大型鑄鋼件鑄、鋁件的重要的造型工藝經過近20年的發展,無論是樹脂砂生產 設備還是樹脂砂原輔材料,國內的相關產品都達到了國外同類產品的水平近。 *近幾年,我國鑄造業的發展速度比以往的任何時候都快。特別是樹脂粘結劑技術的應用,使鑄件生產在保證產品尺寸精度,提高產品的表面質量,減少廢品,節省工時,提高勞動生產率,減輕工人的勞動強度以及型砂的再生回用等方面有了很大的進步。我廠主要是以生產球墨鑄件為主,對樹脂砂的要求較高。通過*近時間的學習與觀察,從以下幾個方面來分析樹脂砂造型強度。
樹脂造型的原砂一般選用天然石英砂。對于部分高合金鋼鑄件或特殊要求的鑄件,也可選用鉻鐵礦砂或鋯砂等特種砂。這里主要討論樹脂砂對硅砂的要求。
(1)礦物成分與化學成分:硅砂的主要礦物成分是石英、長石和云母,還有一些鐵的氧化物和碳化物。石英密度2.55g/cm3,莫氏硬度7級,熔點1737℃,具有耐高溫、耐磨損等優點。若原砂中的石英含量高,則原砂的耐火度和復用性好。由于長石和云母是硅酸鹽,其熔點和硬度低,會降低樹脂砂的復用性和耐火度。所以在選擇硅砂時,SiO2含量要盡量高一些,雜質要少,當然還與金屬熔點和澆注溫度、鑄件厚壁等因素有關。一般來說,鑄件用硅砂SiO2含量應大于96%,鑄鐵應大于90%,有色金屬要少一些。
(2)粒形:一般用粒形系數表示沙粒圓整度。人造石英砂雖然SiO2含量高,但粒形位多角形甚至尖角形,粒度系數太大,一般不采用。為了改善粒形,對原砂*好進行擦磨處理,因為在砂粒質量相等的條件下,圓形砂的比表面積*小,砂粒形狀偏離圓形的程度越高,其比表面積越大,樹脂黏結膜越薄,強度也越小。比表面積增大的順序是:圓形砂——多角形砂——尖角形砂。
由于圓形砂粒的比表面積*小,在相同的樹脂和固化劑加入量下,其抗拉強度要比其他兩種砂形高出很多。因此,從提高樹脂砂抗拉強度、減少樹脂加入量的角度看,圓形砂粒食*好的選擇。因樹脂的黏度很低,砂粒表面上涂覆的樹脂膜有很薄,粒形對型砂流動性的影響就比較明顯。圓形砂的尖角和棱邊都已磨鈍,砂粒之間較易于滑動,故很容易舂緊,多角形有尖角和棱邊,有鑲嵌作用,砂粒的滑動受阻,故難舂緊。
(3)粒度:對樹脂砂這種黏結劑量很小的型砂來講,原砂的粒度對黏結的強度的影響是不可忽視的。這種影響有兩個不同的方面:原砂愈粗,則單位質量的砂粒的表面積愈小,樹脂加入量一定時,砂粒表面涂覆的樹脂膜較厚,砂粒之間的黏結橋的截面積也較大,這將導致樹脂砂強度提高;另一方面,原砂愈粗,則單位質量的原砂的顆粒數量愈少,因而一定重量的型砂中砂粒的接觸點(黏結橋)愈少,這將導致樹脂砂的強度下降。就本廠所用原砂為40~70目,粒度在這個范圍時,黏結橋和表面積兩方面的影響作用相當,對于砂粒尺寸的改變,樹脂砂的強度沒有明顯的變化。
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