浅谈壳芯制芯

   2020-09-01 互联网黎美容23310
核心提示:  (1)壳芯法壳芯砂一般用覆膜砂。壳芯工艺能制作出强度高的薄壳砂芯,它还具有存放期长、芯砂流动性好、
 

  (1)壳芯法壳芯砂一般用覆膜砂。壳芯工艺能制作出强度高的薄壳砂芯,它还具有存放期长、芯砂流动性好、用砂量少、制出的砂芯重量小、易搬运、利于浇注时排气、生产率高,且芯盒的维护、保养工作量小等优点,被广泛使用。由于壳芯机倒砂靠重力作用,故全部为垂直分盒,吹砂方向与分盒、顶芯方向垂直。因无射嘴的不利影响,其修芯工作量和砂芯损坏明显减少。如第一汽车制造厂生产cA6102气缸体的曲轴箱圆棒芯即用壳芯工艺制芯。其制芯设备为KxF一874制芯机。砂芯工艺参数为:芯盒温度为270~300℃,吹砂压力为0.2~0.3MPa,吹砂时间为3~5s,芯盒距射嘴距离为200—300mm,结壳时间为60~70s,摇摆倒砂时间为8—10s,加砂时问为6~9s,烘烤时间为80~90s,砂芯结壳厚度≥12mm。

  壳芯制芯法的缺点是:因砂芯为空心,中间留有空气,不利于导热,使气缸体铸件在砂型内中心部温度太高,易导致铸件力学性能的降低,并增加缩松和开裂倾向;其次,浇注时易跑火,内部灌进铁液。从改善砂i芷:的导热和利于缸体中心部分的冷却考虑,缸筒、曲轴箱芯最好能做成实芯。

  (2)热芯盒法具有工艺过程简单、硬化周期短、成本低、生产率高等特点,而被很多厂家所采用。如缸体中的一些小芯,通常采用热芯。热芯工艺法的缺点是:由于芯盒需加热到200—300~!:,而加热的冷热易造成芯盒产生变形、胀盒,使射砂时易产生喷砂,影响砂芯尺寸精度和射制质量、操作环境,降低芯盒使用寿命和浪费能源。目前在薄壁高强度气缸体的生产中,热芯盒的使用已趋于减少。

  (3)冷芯盒工艺近年来,冷芯盒工艺发展很快,其制芯法被国内外许多厂家所重视,气缸体砂芯的应用越来越广泛。

    汽车厂家极其重视冷芯盒制芯工艺的主要原因是:

  1)由于冷芯盒工艺省略了加热固化时问,且固化速度快,比热芯盒法制芯固化时间缩短一半以上,较壳芯生产率提高2—4倍,适合于大批量生产,因而大大提高了制芯生产率。

  2)由于芯盒不受热、无变形,故冷芯盒的型腔尺寸精度非常高,铸件尺寸易得到保证,能够满足薄壁高精度气缸体铸件的需要。同时芯盒寿命也得到延长。

  3)制芯过程不用加热,可节约能源。冷芯盒法与壳芯法相比,其装机功率和能耗均可节省80%。

  4)冷芯盒制芯法适应性十分宽广,既适合于单件小批生产,又能满足大批量生产,从试制阶段就可获得比较精确的尺寸,从而缩短了调试、修改芯盒和模样的过程。

  目前冷芯盒工艺以Ashland法最为普遍。德国的本茨、美国的福特、法国的雪铁龙以及我国的第一汽车制造厂均采用Ashland冷芯盒法生产气缸体砂芯(水套芯和曲轴箱圆棒芯)。Ashland冷芯盒制芯原理是使线性酚醛树脂与聚异氰酸酯按2:3到l:l配合,然后按1.5%~2.0%的加入量配成芯砂混合料,吹人三乙胺或二甲胺后分解出氨,使粘结剂转变成具有很高粘结强度的聚氨酯树脂。材料和工艺控制是本法成功的关键。福特公司采用本工艺,对原砂的要求为:平均粒度为0.23~0.2’7mm,尽可能圆形,含泥量(质量分数)小于O.3%,含水分(质量分数)小于等于O.1%。砂子进混砂机前预热至(21±1.2)cI=,砂子定量误差为±0.5%,树脂定量误差为±O.5%,吹气管路加热保持(65.5±2.2)℃,射芯和清洗用的压缩空气必须脱湿干燥。砂子的需酸值(A’DN)高,则芯砂存放时间短,通常要求砂子需酸值(ADN)为20±3,芯砂存放时间一般为40。80rain。为降低铸件表面粗糙度,减少粘砂、气孑L等铸造缺陷,Ashland法冷芯盒

  砂芯表面一般都上涂料,大多数醇基涂料易导致铸件产生气孔,最好用水基涂料,涂后经炉温为15&C、时间为30rain的烘干。对于复杂的薄壁水套砂芯,出盒后不能立即上涂料,否则易引起铸件起皮。砂芯上涂料后,其强度大大下降,重新烘干可恢复部分强度。

  由于Ashland冷芯盒砂芯对空气温度敏感,存放性差,美国Waupacpa.铸造厂在1980年改为采用呋喃一s0:法。该法的工艺原理为:呋喃树脂、硅烷和有机氧化物与干净硅砂配制的混合料,通过SO:后产生硫酸,树脂在硫酸催化下固化。这种制芯工艺的主要优点是:砂芯强度高,高温浇注铁液能保持尺寸稳定性;可不上涂料,落砂性好,减少清理劳动量;混好的芯砂存放时间长,在砂斗内放3—4h仍可制芯;砂芯存放性好,即使是潮湿天气,砂芯存放几个月仍可生产出好的铸件。主要缺点是芯盒上粘挂树脂严重,以及SO:气体对设备有腐蚀作用。

  为了克服呋喃.s0:法的缺点,Waupacpa铸造厂又开发了环氧一SO:冷芯盒法。该工艺的粘结剂由组分A(环氧树脂+氧化剂)与组分B(环氧树脂+活性剂)组成,A:B=65:35。粘结剂加入量为芯砂质量分数的0。6%~1.4%。

  其砂芯的优点是:存放时间长,生产率高,砂芯质量好。但成本较高。

  鉴于原.Ashland冷芯盒工艺的不足,开发出游离基冷芯盒工艺法。其工艺原理是:制芯过程中向砂芯吹入SO。,但SO:的作用与呋喃一s0:法不同。它作为活性剂的作用激发树脂的游离基而固化。芯砂添加剂由三部分组成:改性脲烷树脂1.5%(占砂质量分数),硅烷3%(占树脂质量分数),过氧化物2%(占树脂质量分数)。其生产的砂芯强度高,存放期长,发气量低,尺寸精度高,热稳定性好,落砂性好,劳动条件也比较理想。

  由于三乙胺(或二甲胺)的毒性及SO:的腐蚀性,促使人们继续开发新的冷芯盒工艺。20世纪80年代英国波登公司首先提出酚醛一甲基酯固化工艺(B—SET PRO(:ESS)。工艺原理是耐酸酚醛树脂+挥发性酸(甲基酸)发生固化。酯不是催化剂,而是参与反应。树脂的加入量占砂质量分数的0.8%~2.0%,甲基酯消耗量占树脂质量分数的30%,。该工艺无环境污染问题,不需洗涤装置,成本较低,砂芯存放性好。

  20世纪80年代初,美国BCIRA开发出聚丙烯酸酯树脂一cO:法(IMidox。Process)。该工艺的芯砂添加剂为A、B两种组分:A组分为丙烯酸酯树脂,加入量(质量分数)为3.O%一3.6%;B组分为氢氧化钙,加入量(质量分数)为1.0%~1.4%。用C02.吹人砂芯进行固化,具有发气量小、成本低、对环境污染小、落砂性好、砂芯保存性好等优点。

  冷芯盒克服了热芯盒的不足,具有不用加热、保证砂芯尺寸、砂芯修理量小等优点,其在气缸体制芯工艺上具有广阔的发展前景。

 
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