由于湿砂型的强度低、透气性差、发气量大等原因,生产中常常要将砂型、砂芯进行烘干处理。但烘干要消耗能源,占用场地和设备,生产周期长,降低生产率。
随着技术的发展,许多新的造型材料不断得到应用,它们不需要加热烘干,而是通过化学硬化的方法自行干燥。这种方法干得快,强度大,不但兼有湿砂型和干砂型的优点,而且在造型、起模和硬化过程中所产生的变形也很小,从而保证了铸件的质量,提高了铸件的精度,同时也缩短了生产周期。
常用的自行硬化型砂有以下几种:
一、水玻璃砂
水玻璃就是碱性硅酸盐,如硅酸钠等。常用的水玻璃砂,是以水玻璃为主要黏结剂的型砂。铸造中一般采用模数为2.2~2.6的水玻璃。
1.水玻璃砂的配方
常用水玻璃砂的配方如下:石英砂(4~5号)100,陶土2.5~3。5,重油0.3,水玻璃7~8.5,水3.5—4.5。加入重油的目的是降低型砂的吸湿性。这种水玻璃砂的湿压强度可达0.045~0.06‘MPa,干拉强度可达O.4~0.6 MPa,干透气性≥300。水玻璃砂配制后应装入密封桶内或立即使用。它是目前铸钢件生产中应用较广的造型材料。
2.水玻璃砂型的硬化
水玻璃砂型的硬化一般有三种方法:一是自然硬化法。砂型造好后,可停放在车间,使其自然吸收空气中的二氧化碳而达到自行硬化的目的。这种硬化过程的时间较长,即使经过8。24 h,得到的硬化层也还是很浅。二是燃烧废气硬化法。这种方法是使移动式烘干炉的燃料燃烧所产生的废气通过砂型的型腔,利用废气中的大量二氧化碳来加快砂型的硬化,一般十多分钟就能达到硬化要求。三是二氧化碳吹人法。这种方法硬化速度很快,只需几秒钟就可以使砂型硬化,生产效率很高。
二、有机酯水玻璃自硬砂
有机酯水玻璃自硬砂是用水玻璃作黏结剂,用二乙醇二乙酯(简称有机酯)做硬化剂的一种新型造型材料。并根据气温及湿度的不同加入适量的氯化钙作为促硬剂,以调节所需要的硬化速度。
水玻璃:模数m:2.7~2.9,密度1.40~1.45 g/。有机酯和氯化钙可根据生产要求和气候变化进行适当调整。 混砂设备可采用搅拌式混砂机
混好的型砂有较好的流动性,容易紧实,造型性能良好,造型后2~3 h即可硬化起模。这种型砂的工艺特点是:}昆砂工艺简单,大大提高混砂工效,降低能耗;型砂流动性能好,容易紧实,降低劳动强度;铸件表面光洁,尺寸精度高,硬化速度快,生产周期短,有利于实现机械化流水线生产。
三、树脂砂
树脂砂以树脂作为黏结剂与原砂配制混合而成,具有硬化快、生产率高、硬化强度高、表面光洁、尺寸精度高等特点,易于实现机械化和自动化生产。树脂砂近年来发展迅速,相继研制和使用了热芯盒树脂砂、冷芯盒树脂砂和树脂自硬砂。
1.热芯盒树脂砂
利用射芯机将混制好的树脂砂射入加热到180~220℃的热芯盒中,通过热作用,使砂型、砂芯硬化。目前,热芯盒树脂砂所用的树脂有呋喃工型树脂及呋喃Ⅱ型树脂,树脂的加入量为2%~3%。为了加快树脂砂的硬化速度,常加入固化剂,固化剂多用氯化铵的水溶液,加入量为树脂的20%左右。
树脂砂的混制工艺:
干砂+氧化铁粉一上学固化剂』半呋喃工型树脂半出砂
加氧化铁粉可提高树脂的固化速度。树脂砂的混碾工艺是影响其性能的重要因素之一,尤其是混碾时间要严格控制,切不可太长。
2.冷芯盒树脂砂
冷芯盒树脂砂是以液态酚醛树脂和液态聚异氰酸酯作黏结剂的芯砂。目前冷芯盒制芯法有两种:
(1)吹气冷芯盒法。将配制好的芯砂射入芯盒,然后吹入气体固化剂三乙胺,使砂芯在几秒钟内硬化,然后取芯。
混砂可用普通混砂机,控制好混砂时间,时间太短,芯砂易粘芯盒,强度也低。
(2)自硬冷芯盒法。自硬冷芯盒法是使用呋喃改性树脂做黏结剂,用各种酸作为固化剂,芯砂在芯盒内就能自行迅速硬化。混砂时可将原砂、树脂、固化剂一起快速混合,并立即射入芯盒,使其瞬时硬化。
3.树脂自硬砂
树脂自硬砂不仅用于制芯,也用于造型,特别适用于大型铸件的单件、小批量生产,是一种新型的造型材料。