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新聞資訊, 行業新聞

混砂機中-樹脂砂鑄造工藝

更新日期:09-01-2020 14:43:55 星期四
摘要:

一、樹脂砂鑄造過程中常見問題解析 由于自硬樹脂砂鑄造具有生產出的鑄件表面質量好、尺寸精度高、廢品率低,適用范圍 […]

一、樹脂砂鑄造過程中常見問題解析

由于自硬樹脂砂鑄造具有生產出的鑄件表面質量好、尺寸精度高、廢品率低,適用范圍廣、對工人技術水平要求低,大大減輕了工人的勞動強度和改善工作環境等優點,因此國內越來越多的公司(或企業)選擇自硬樹脂砂鑄造手段。雖然自硬樹脂砂鑄造技術已經成熟,但在生產過程中仍然存在許多問題。

在自硬樹脂砂鑄造生產過程中,需要注意以下幾個問題。

一、要經常注意設備的運行情況

設備運行情況的好壞,直接影響著鑄造生產成本和鑄件質量,因此,在鑄造生產中,要經常注意設備的運行情況,發現運行異常及時分析解決,著重應注意以下兩方面:

1、要注意除塵設備的運行。

除塵設備的好壞,直接影響著再生砂的再生成本和鑄件質量,在鑄造生產中,除塵設備運行出現異常往往不易發現,但如果除塵設備的除塵效果不好,不但影響著工作環境、污染空氣,更重要的是影響著再生砂的微粉含量,其直接結果是導致混砂時樹脂加入量的增加和由于透氣性差造成鑄件廢品率增多。

2、要注意混砂設備的運行。

混砂機是否能夠正常運行,直接影響著混砂的質量,其中液料(樹脂、固化劑)的加入量最為關鍵。一般情況下,樹脂的加入量是靠控制齒輪泵電機的電壓、固化劑的加入量是靠控制隔膜泵電機的電壓來實現的,由于季節、天氣的變化,造成液料粘度的變化,在相同電壓的情況下,液料的加入量會產生波動,且固化劑易產生結晶,造成閥及管道堵塞,因此,應每班對液料管道進行清理,每周對液料的加入量進行檢測,以確保液料加入量的準確。

二、要注意制定的生產工藝的正確性及合理性

生產工藝制定的合理與否,直接影響著鑄件的成品率、鑄件質量和鑄造成本,在制定生產工藝時,主要應注意以下幾項:

1、確定合適的再生砂的LOI值

LOI值即灼燒減量是衡量再生砂的脫膜率的重要指標,也是與型砂的發氣量及鑄件產生氣孔類缺陷密切相關的指標,鑄鐵件一般采用呋喃樹脂砂生產,實踐證明LOI值控制在3%左右完全可以滿足生產要求,而過分降低LOI值意義不大。

2、確定合適的鑄造工藝參數

(1)確定合適的終強度

一般地,樹脂砂混制好后,經過24小時左右的自行硬化,便可達到最高強度即終強度。由于各企業的生產條件和生產規模不同,造成從造型到澆注之間的時間間隔不一定超過24小時,因此終強度的確定應因企業而定。規模較小、實行幾天一爐制的企業,可采用24小時終強度標準;鑄型固化時間不超過的24小時的企業,以澆注前所達到的強度為終強度標準。同時,在生產中還要克服兩方面的傾向:一方面為保證質量而盲目提高強度,使鑄造成本提高,造成浪費;另一方面就是為保成本而壓低強度,結果造成質量不穩、波動范圍大,使鑄件質量受原材料和操作者的影響較大。

(2)確定合適的砂鐵比

自硬樹脂砂由于其強度高、固化后起模、分型面平整,因此其吃砂量比粘土砂的要小,但其砂鐵比也有一定要求。如果鑄造砂鐵比太高,生產過程中既浪費樹脂和固化劑又會產生較大的廢砂塊,使再生機負擔加重,脫膜率降低,LOI值升高,鑄件產生氣孔的可能性增大;如果砂鐵比太低,澆注時容易產生跑火,鑄件容易產生變形。根據我們的經驗,砂鐵比應選擇為2.2~3:1。

(3)確定合適的澆注系統

呋喃樹脂砂的熱穩定性較差,有資料介紹,樹脂砂中樹脂的加入量在1.4%-1.6%時,其熱穩定性最好,但在一般情況下,樹脂加入量在1.2%左右,因此,澆注系統的設計原則為在樹脂的熱穩定性時間內確保金屬液快速、平穩地充滿鑄型型腔,所以,在確定澆注系統時,應盡量采用陶瓷管,并使內澆口多而分散。

三、要注意原材料的選擇

原材料的選擇對鑄造生產有較大影響,因為原材料的好壞,一方面影響著鑄件質量,另一方面影響著各種材料的加入量和消耗量。為此,應從以下幾方面考慮:

1、原砂的選擇 原砂分為普通砂、水洗砂、擦洗砂等幾類,由于擦洗砂中含泥量已經很少,故可大大減少樹脂的浪費,應優先選擇,其次選水洗砂,但決不能使用未經處理的原砂。選擇型砂時,一要遵循就近選擇的原則,減少運輸成本,二要盡量選用角形系數低的原砂。

2、樹脂的選擇

樹脂的選擇,直接影響著鑄造質量。如果選擇了質量較差的樹脂,不但增加了樹脂的加入量,而且影響了型砂的質量,造成鑄件廢品增多,因此對原材料的選擇,不能只根據生產廠家提供的技術數據確定,而應對生產廠家的生產設備、生產過程及質量控制手段有所了解,并盡量自己對樹脂的各項指標進行檢驗或請有關的有較好信譽的檢驗部門進行檢驗,或借鑒同類使用廠家的經驗,或選擇信譽較好的知名大企業的產品。

3、其它原材料的選擇 其它原材料包括固化劑、涂料、粘結劑、脫模劑、封箱泥條等,這些原材料的選擇,既要考慮其質量問題,又要考慮其與主要材料的匹配如采購、運輸方便等問題。因為這些原材料對鑄件質量的影響不是主要的,但對鑄造成本的影響也不容忽視,如固化劑加入量的不同,不但由于影響造型過程的生產效率而影響生產成本,而且還影響材料費用??傊?,只要注意了以上幾方面,不但生產出滿足客戶要求的鑄件,而且能夠降低鑄造成本,給企業帶來發展和效益。

二、樹脂砂鑄造生產全工藝流程淺談

為規范樹脂砂鑄造的生產過程,嚴格執行操作工藝,減少因違反工藝或操作不當產生的廢品和降低的鑄件生產成本,特制定本生產操作工藝規程。本工藝規程適用于公司內所有樹脂砂鑄件的生產全過程和與之相關的各類操作人員。下面節選一部分供大家參考閱讀。

工藝規程

3.1 主要原材料的技術要求或規格

3.1.1原砂(天然石英砂)

粒度:40/70目(中大件)或50/100目(一般件);

化學成分:SiO2 >90% 、含泥量<0.2%~0.3% 、 含水量 <0.1~0.2%;

微粉含量(140目篩以下) ≤0.5~1.0%、耗酸值<5ml 、灼減量<5、粒型:圓形或多角形。

3.1.2再生砂

灼減量<3.0%;耗酸值<2.0ml;PH值<5 ;200目篩底盤<1%;底盤量<0.2%;含水量<0.2%;

粒形:圓形。

3.1.3呋喃樹脂

含氮量2.0~5.0%;24h抗拉強度>1.5MPa;游離甲醛<0.3%;粘度<60mPa.s;密度1.15~1.25 g/cm3;游離酚<0.3%。

3.1.4固化劑

采用有機磺酸固化劑,其黏度一般控制在<200mPa.s,水不溶物的含量<0.1%,同時冷凍和隨后的溶解之間要有可逆性。為了保證穩定的型砂可使用時間和硬化速度,可選用“a+b”固化劑或根據季節不同選用不同酸度型號的固化劑。

3.1.5涂料

采用醇基涂料。要求涂料的固體含量高,粉料粒度細,粉料及黏結劑的耐火度高,抗爆熱能力強等。具體工藝性能要求有:密度1.25~1.35 g/cm3;黏度6~7s;懸浮性(2h)>97%;涂刷性、流平性、滲透性、抗裂性要好,涂層強度要高。對于表面球化有深度要求的鑄件,應采用氧化鎂涂料。

3.2操作工藝規程

3.2.1再生砂準備

根據樹脂砂再生設備的要求和工藝流程進行操作,獲得滿足工藝要求的再生砂。特別要注意控制好進入混砂機時的再生砂的溫度,最好在25-35℃。

3.2.2砂、樹脂、固化劑加入量的調整

(1)混砂機的流量測定

根據混砂機的設定要求,在正常的生產情況下,至少每四天進行一次流量測定。分別對相同時間內砂、樹脂、固化劑的流量進行稱量,掌握時間流量。并先將砂流量按混砂機的公稱流量進行調整。

(2)樹脂量的調整

根據砂流量調整樹脂的加入量,樹脂加入量一般控制在型砂重量的0.8~1.2%,厚大件取上限,中小件取下限。

(3)固化劑量的調整

固化劑加入量在正常情況下與砂溫和車間環境溫度有關,一般控制在樹脂加入量的30~50%,高溫時取下限,低溫時取上限。放砂時間長的大件固化劑加入量取下限,以保證樹脂砂有足夠的可使用時間。

(4)混砂機的調整與準備

嚴格按《混砂機操作規程》進行設備的日常維護保養,特別是要及時清理攪籠內的葉片和內壁。每天放砂前應將樹脂,固化劑泵單獨循環1~2分鐘,并注意檢查固化劑加入孔是否有結晶堵塞現象。

3.2.3模具整理與檢查

①了解所生產鑄件的工藝要求,熟悉工藝文件和工藝裝備。

②檢查模具芯盒是否齊全,清除模具芯盒表面存在的多余殘留堆積物。

③檢查模具芯盒是否存在缺角、變形,尺寸是否符合圖紙要求;檢查活塊、澆冒口是否殘缺。

④檢查定位銷、孔配合是否合適;模具的起模裝置及吊運裝置的安裝是否合適。

⑤檢查模底板是否平直,大小是否符合要求。金屬平板的安裝必須平整、四角墊平,并保證在一水平面上。木質底板的模具必須放在金屬平板上造型,造型前應檢查底板與金屬平板結合面之間是否有雜物。

⑥砂箱大小是否合適,吊耳是否牢靠可用,大型砂箱是否有裂紋等缺陷。

⑦準備所需要烘烤的冷鐵,芯撐(冷鐵、芯撐烘烤后必須冷卻至室溫才能使用)起模吊運工具、通氣繩、填砂的用的砂塊。所用冷鐵表面最好經過加工或毛坯表面無缺陷,一般厚大件冷鐵使用不得超過3次,薄壁件不得超過5次。

⑧所有模具,芯盒均刷好脫模劑后使用。

3.2.4加砂與舂實

①冷鐵、活塊、澆冒口模樣,以及泥芯的出氣必須根據工藝要求正確擺放。

②啟動除塵器后開動混砂機,單攪籠混砂機應注意先去掉頭砂后再進行放砂操作。

③中小件可以從模樣上放砂,放砂時應注意防止冷鐵和活塊的移動,并注意拐角、凹槽部位用木棒搗實,其他部位也得用木棒均勻搗實,特別要防止靠近模樣部位的型砂局部松散。

④大型鑄件應從砂箱某一角開始放砂,并注意適當調整固化劑的加入量,延長樹脂砂的可使用時間。要邊放砂邊搗實,從砂箱一角逐漸沿模具其它方向連續擴展,直至放滿整個砂箱。對于大空間砂箱,樹脂砂可隨模樣形狀放置一定厚度,一般控制在150~200mm (不填砂塊情況下),必須保證澆口、冒口、出氣孔部位的樹脂砂達到工藝要求的高度,澆冒口、出氣孔部位的高度可用冒口圈等達到工藝要求。

⑤放砂結束時,應注意尾砂不得放在澆冒口、出氣孔部位,只能放在不重要的地方。

⑥由于樹脂砂的流動性非常好,舂實只要求速度快,但不必過分用力。拐角、凹槽等部位必須要舂實。

⑦待砂放滿后,刮平砂箱和芯盒并氣針扎氣孔。對于厚大件、墻板件等在蓋箱上造型時必須認真扎好通氣孔,并控制離模樣30~50mm的距離,不能扎透。

3.2.5加砂塊或其他填充物

由于樹脂砂成本較高,為進一步降低成本可用廢砂塊或其他填充物填實砂箱不重要的空間,但應注意如下幾個問題:

①模樣表面要舂實,填砂厚度超過模樣100mm時,方可加砂塊或其他填充物。

②無陶瓷管的直澆口附近、橫澆道附近、出氣孔附近、要求砂型強度高的厚壁鑄件等部位不得放置砂塊。

③填充砂塊間不得有空隙,應搗實。填充砂塊的塊度不得過大或過小,應根據不同產品的大小,控制在50~200mm之間。

樹脂砂造型對模具工藝的要求(樹脂砂生產線):

與粘土砂相比,樹脂砂鑄件的外觀質量依賴于模具的質量,因而樹脂砂對模具的質量要求較高。模具工藝時使其較好的適應樹脂砂造型的需要,主要在以下幾個方面:

加工余量:硬化后的樹脂砂鑄型有較好的剛度和較高的尺寸精度,且不易變形,所以在選擇工藝參數時,可以選取較小的機械加工余量,從而減少金屬溶液的消耗和機械加工的成本,從而可以提高鑄件的尺寸精度。

拔模斜度:樹脂砂在起模時已具有一定的硬化強度,較小的退讓性,較大的摩擦力,若采用敲擊的方法起模,容易損壞模具,同時樹脂砂的可修補性差,起模時,若受到破壞,較難修補。采用樹脂砂造型時,應根據生產實際和產品結構加大模具的拔模斜度,能順利的起模,得到質量隨著市場對鑄件產品外觀質量要求的不斷提高,樹脂砂鑄件在品質上的優勢,必將日益受到重視,樹脂砂這一鑄件生產工藝,也必將得到迅速的發展和普及。

模具的表面粗糙度:模具表面的粗糙度對樹脂砂鑄件的表面粗糙度起決定性的作用,因而盡量降低模具表面粗糙度,是獲得高品質鑄件的重要措施.

三、樹脂砂鑄造降本增效 最重要的三方面

要降低樹脂砂鑄造成本,可以從設備、原材料、生產工藝等幾方面考慮。

一、選擇合適的自硬樹脂砂生產設備是降低樹脂砂鑄造成本的前提在選擇樹脂砂生產設備時,不但要考慮本企業的實際情況,選擇適當價位的設備,更應考慮設備的運行成本,主要應考慮以下幾條:

1、要重視除塵設備的選擇在選擇生產設備時,大多數企業往往比較注重混砂設備和再生設備的質量,而忽略了除塵設備的質量。其實,除塵設備的好壞,直接影響著再生砂的質量和成本,如果除塵設備的除塵效果不好,不但影響著工作環境、污染空氣,更重要的是影響著再生砂的微粉含量,其直接結果是導致混砂時由于樹脂加入量的增加而加大生產成本。

2、要考慮設備的可靠性及其維護費設備生產廠家的加工手段、裝配水平及設備配置水平決定了其生產出設備的可靠性,如果設備的可靠性差,設備出現故障的概率就大,更換設備零部件的次數就增加,設備的利用率就降低了,這樣,不但增加了維修工人的工作量,增大設備的維護費,而且還降低了生產效率,增加了生產成本。

3、要考慮設備的能源消耗在滿足工藝要求的前提下,盡量減少裝機容量,避免大馬拉小車現象,充分利用固有資源,減少不必要的能源浪費,實現設備利用滿負荷化和能源利用最大化,增加企業效益和社會效益。

二、制定正確合理的生產工藝是降低樹脂砂鑄造成本的關鍵生產工藝制定的合理與否,直接影響著鑄件的成品率、鑄件質量和鑄造成本,在制定生產工藝時,主要應確定好以下幾項:

1、確定合適的再生砂的LOI值

LOI值即灼燒減量是衡量再生砂的脫膜率的重要指標,也是與型砂的發氣量及鑄件產生氣孔類缺陷密切相關的指標,鑄鐵件一般采用呋喃樹脂砂生產,實踐證明LOI值控制在3%左右完全可以滿足生產要求,而有的企業要求將LOI值控制在2.5%以下,要達到這一目的,就必須再增加設備、或增加砂再生次數、或多補加新砂,這無疑會增加設備投資和再生成本及原材料成本。我公司在生產過程中,逐步將LOI值控制指標由3%左右放寬到4%左右,由于工藝及管理得當,并沒有因為LOI值的改變而影響鑄件的質量指標。

2、確定合適的鑄造工藝參數

(1)確定合適的終強度一般地,樹脂砂混制好后,經過24小時左右的自行硬化,便可達到最高強度即終強度。由于各企業的生產條件和生產規模不同,造成從造型到澆注之間的時間間隔不一定超過24小時,因此終強度的確定應因企業而定。規模較小、實行幾天一爐制的企業,可采用24小時終強度標準;鑄型固化時間不超過的24小時的企業,以澆注前所達到的強度為終強度標準。同時,在生產中還要克服兩方面的傾向:一方面為保證質量而盲目提高強度,使鑄造成本提高,造成浪費;另一方面就是為保成本而壓低強度,結果造成質量不穩、波動范圍大,使鑄件質量受原材料和操作者的影響較大。各企業應根據本身的情況確定合適的終強度,從而達到在保證鑄件質量的前提下最大限度地節約樹脂和固化劑,降低鑄造成本。

(2)確定合適的砂鐵比自硬樹脂砂由于其強度高、固化后起模、分型面平整,因此其吃砂量比粘土砂的要小,但其砂鐵比也有一定要求。如果鑄造砂鐵比太高,生產過程中既浪費樹脂和固化劑又會產生較大的廢砂塊,使再生機負擔加重,脫膜率降低,LOI值升高,鑄件產生氣孔的可能性增大;如果砂鐵比太低,澆注時容易產生跑火,鑄件容易產生變形。根據我們的經驗,砂鐵比應選擇為2.2~3:1。

(3)確定合適的造型工藝鑄件成品率的高低,直接影響著鑄造成本,合適的造型工藝不但能夠保證鑄件質量,更能夠降低鑄造成本,減少鑄件廢品率是降低鑄造成本最明顯最直接的措施之一。在確定造型工藝時,盡量制作專用砂箱、箱壁多留氣孔,模型做實樣、采用模板造型,澆注系統采用陶瓷管、內澆口采取多而分散,涂料涂刷均勻、不漏涂,多設出氣冒口、保證型芯排氣順暢。

三、正確選擇原材料是降低樹脂砂鑄造成本的基礎。原材料的選擇對鑄造成本有較大影響,這一點已得到絕大多數同行們的認可,因為原材料的好壞,一方面影響著各種材料的加入量和消耗量,另一方面影響著鑄件的質量指標。

1、原砂的選擇

原砂分為普通砂、水洗砂、擦洗砂等幾類,由于擦洗砂中含泥量已經很少,故可大大減少樹脂的浪費,應優先選擇,其次選水洗砂,但決不能使用未經處理的原砂。擦洗砂本身的價格不高,一般為50元/t至70元/t,但其運費較高,如我公司購買大林某砂廠的擦洗砂為65元/t,但運到公司,總費用為280元/t。選擇型砂時,一要遵循就近選擇的原則,這樣一方面可減少昂貴的運費,另一方面可保障供應,不影響生產。二要盡量選用角形系數低的原砂。同時,由于各擦洗砂生產企業的技術水平和設備裝備水平不同,其生產的擦洗砂的質量也不同,因此,如果有條件的話,在確定用砂時,應對擦洗砂生產企業進行考察,考察其技術狀況、設備狀況及砂源狀況等,并從中發現對方的砂質量控制結果??傊?,在選擇原砂的過程中,最好通過試驗對比的辦法,參照其它方面問題,在保證生產、保證質量的前提下,使生產成本降到最低程度。

2、樹脂的選擇

樹脂的價格較貴,一般在10000元/t左右,故其對鑄造成本影響較大,同時由于生產廠家的生產設備參差不齊,生產的樹脂的質量也有較大差別。如果選擇了質量較差的樹脂,既影響了型砂的質量,造成鑄件廢品增多,又增大了樹脂的加入量,直接結果是使鑄造成本增大,因此對原材料的選擇,不能只根據生產廠家提供的技術數據確定,而應對生產廠家的生產設備、生產過程及質量控制手段有所了解,并盡量自己對樹脂的各項指標進行檢驗或請有關的有較好信譽的檢驗部門進行檢驗,或借鑒同類使用廠家的經驗,或選擇信譽較好的知名大企業的產品。我公司從開始生產至今,一直使用濟南圣泉集團出品的樹脂,由于其樹脂質量較好且性能穩定,盡管其價格比有些企業的高一些,但由于其加入量較少和生產過程穩定,其實際生產成本一樣不高。

3、其它原材料的選擇

其它原材料包括固化劑、涂料、粘結劑、脫模劑、封箱泥條等,這些原材料對鑄件質量的影響不是主要的,但對鑄造成本的影響也不容忽視,如固化劑加入量的不同,不但由于影響造型過程的生產效率而影響生產成本,而且還影響材料費用。因此,其它原材料的選擇原則是既考慮其質量問題,又要考慮其與主要材料的匹配如采購、運輸方便等問題??傊?,只要設備選擇合理、性能可靠、運行正常,原材料選擇匹配、質量穩定、供應及時,生產工藝參數制定合理、工裝器具保證,自硬樹脂砂鑄造就能夠控制并降低鑄造成本,給企業帶來發展和效益。

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