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冷芯盒工艺


三乙胺冷芯盒法
三乙胺法:(又称Ashland法或 ISOCURE法),其粘接剂体系:粘 结剂组分Ⅰ(酚醛树脂)、粘结剂 组分Ⅱ(聚异氰酸脂)、催化剂 (液体三乙胺或二甲基乙胺)。
粘结剂组分Ⅰ和组分Ⅱ之比通常为:1: 1。推荐组分Ⅰ:组分Ⅱ=55%:45%
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复合无机化合物抗脉纹剂的原理Ⅱ
增加砂芯 (型) 的热强度和热 塑性。防止砂芯 (型) 开裂。
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胺法冷芯盒气体的用量 气体的用量:1kg型砂大约需要 1ml的胺(液体)。胺的用量为第 一组分树脂的10%左右。 [三乙胺 密度(g/ml,20℃):0.73。用量 一般取:0.8-1.2g/kg砂]。
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2、射砂工艺、紧实机理
2、射砂工艺:采用干燥压缩空气进行射砂。 射砂压力0.30-0.48MPa,
射砂时间2-3s。
射砂紧实机理,目前认为,芯盒中芯砂的 紧实是动能和压力差综合作用的结果, 而动能是主要的,在动能达不到的地方,
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靠压力差作用来紧实芯砂。
3、固化工艺
3、固化工艺:三乙胺经胺发生器加热雾化,以 N2、CO2或干燥压缩空气为载体将三乙胺气雾 吹入芯盒。三乙胺发生器工作温度一般设定在 70℃-90℃。 吹胺压力0.30- 0.45MPa,吹胺时间一般低压吹胺 4-10s,高压吹胺5-15s;或者说达到最终压力 时间为: 4-10s(具体看吹胺路径长短定,如垂 直分模还是水平分模、砂芯高度或厚度)。
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复合有机物抗脉纹剂的原理 Ⅰ
在型砂或芯砂中加入一些退让性添加 剂减小砂型的膨胀应力。在型砂或 芯砂中加入低熔点的材料和它们的 混合物使在浇注温度下,形成低熔 点的化合物,堵住裂缝,减少脉纹 的产生。低熔点的添加剂降低了砂 芯的耐火度,高温时砂芯表面受热 软化,减弱了砂英砂的膨胀应力, 推迟了砂芯的开裂时间,从而起到 减少脉纹的作用。
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三乙胺法工艺缺陷 工艺缺陷:
1、对原砂和环境的要求较高,
原砂质量、环境湿度及压缩 空气质量等都会对砂芯强度
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产生较大影响。
三乙胺法工艺缺陷
2、砂芯存放性不好,由于组分II 聚异氰酸酯会遇水反应,降低粘 接剂的质量,两组分反应的生成 物——氨基甲酸树脂为孔洞状结 构,因而吹胺固化后的砂芯在存 放过程中易吸湿,会造成砂芯强 度下降,存放性变差。
胺法冷芯盒原砂技术条件
项目 平均细度 粒形 酸耗值/ml 杂质(质量分数,%) 最佳范围 50~60 圆形 尽可能低 无 --------尽可能低 21~27 0~0.1 推荐允许范围 50-60 <1.25 0~5 含泥量0~0.2 氧化铁0~0.3 一汽要求:200目及以 下:0%。 10~40 <0.15
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硬化机理
硬化机理:向芯盒内吹入三乙胺 气体时,酚醛树脂的氢氧根(OH)与聚异氰酸酯的异氰酸根
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(-NCO)经胺催化结合生成氨
基甲酸乙酯,使砂芯迅速固化。
4、洗涤工艺(净化工艺)
4、洗涤工艺:吹胺固化后的砂芯停留 几秒后,向芯盒内吹入压缩空气进 行洗涤,以清除砂芯中及排气管道 系统中的残余三乙胺,使其通过净 化塔中的盐酸溶液,中和后排入大 气。洗涤压力0.35-0.45MPa,洗涤 时间10-20s。 每盒砂芯总循环时间50-90s。
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胺法冷芯盒的粘模问题
粘模现象与砂子的颗粒组成有关,砂粒的 形状是多角形而不是圆形时趋势更加增 加,树脂在圆形砂粒表面上是均匀的, 在多角形砂粒的凹角中呈多余的树脂包 覆。排气塞堵塞,使整个芯盒内腔都附 上一层树脂膜,这种现象很普遍,解决 办法是用清洗剂清洗芯盒(或干冰清洗)。 沾模现象还与射砂嘴至冲击点的距离、 射砂压力有关,距离越近,射砂压力越 大,粘模倾向也越大。
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胺法冷芯盒原砂技术条件
原砂的微粉含量控制:对100/50目原砂而言, 200目筛及以下的含量为微粉含量,微粉含 量对树脂砂强度的危害等同于原砂中的泥 分。原砂中微粉和含泥分均是过多消耗树 脂的主要因素。微粉和泥分过多还会影响 到砂芯的透气性。国外有机粘结剂用砂含 泥量均低于0.1%,德国制芯用原砂技术要 求中对200目以下微粉含量的要求是0%。 一汽冷芯用砂粒度要求: 微粉含量亦是0%。
胺法冷芯盒原砂技术条件 原砂的理想温度为:21℃-27℃,偏低 影响混砂效率及加长吹气固化时 间,偏高影响芯砂的有效使用时 间。三乙胺发生器的工作温度一 般设定为:70-90℃,最高设定温度 120℃。
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胺法冷芯盒工艺应有压缩空气干燥装臵 目前,机械制造行业一般使用的压缩空气 中,都含有润滑油和较多的水分,将这 样的压缩空气直接用于胺法冷芯盒工艺, 问题是不言而喻的。压缩空气的干燥度 要求,因砂芯的重量、复杂程度而异。 一般复杂程度大的砂芯要求压缩空气的 露点-40℃,一般厚大砂芯为-15℃。能达 到这一要求的压缩空气干燥装臵较好的 方法为无热再生式,它的特点是不要热 源,效率又高。
冷芯盒法
冷芯盒法:是指用气体或气雾催化剂(或 固化剂)在室温下催化树脂砂瞬时固化 的工艺方法。共同特点是:硬化速度快、 制芯效率高、芯砂可使用时间长、砂芯 尺寸精密度高及节约能源等,适合大批 量复杂砂芯的生产。 冷芯盒法可分为:三乙胺法、SO2法、CO2 树脂法和β-set法。
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制芯工艺流程用框图表示如下:
工艺特点
工艺特点:三乙胺法的主要优势在于 固化迅速、均匀,不受砂芯厚溥的 影响;工艺较成熟,由于对该工艺 研究开发较早,因而在工艺的成熟 性与原材料、设备配套的完善性上 占有明显优势,便于推广应用。此 外对设备和工装腐蚀较轻,催化剂 气味也较小。
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胺法冷芯盒的粘模问题
所谓粘模就是指一部份树脂留在芯盒上,这种现 象,多加脱模剂也无法避免。造成原因: 造成 砂芯紧实度不够的因素都会导致砂芯在脱模时 树脂残留在芯盒上; 当硬化的层厚不够厚时,而应用的高压固化气时 间长时,就会在排气孔附近附上一层树脂,而 与其它砂芯分开了,这种现象任何分型面形式 都会发生,其原因就是过量的固化气体把树脂 带到了排气孔附近;
制芯工艺流程:1、混砂工艺
制芯工艺流程如下: 1、混砂工艺:原砂+组分Ⅰ(混0.51min)+组分Ⅱ(混1-2min)→出砂。
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(注:具体要看混砂机)
树脂加入总量:通常为砂重的 1.0%-2%。
1、混砂工艺
各种类型的混砂机都可使用,但 是混砂机及定量装臵要充分干燥, 定量要准确。混砂程序类同于热 芯盒砂。混砂中应尽量避免揉搓 过度,以免砂温上升而影响芯砂 的可使用时间和流动性。

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1、混砂工艺
选择混砂机的原则是混砂时发热少及 适当的产量大小,也就是说混好的 砂愈快用完愈好,不要滞留太久以 免树脂开始起化学反应。
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使用非联动混砂机混好的砂应尽速送 至制芯机,尽量减少翻动。
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粉尘含量 (质量分数) 砂温/℃ 含水量(质量分数)
胺法冷芯盒原砂技术条件
原砂技术条件中允许氧化铁含量为: 0-0.3%, 碱性杂质会加快树脂的反应,减少芯砂的 使用时间,导致芯砂流动性降低,使砂芯 强度下降;酸性杂质则阻碍固化。 原砂中含水量对三乙胺冷芯盒树脂砂强度 的破坏几乎是呈线性的。原砂中水份的微 量变化都会使砂芯的强度急不可急剧下降:
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针对工艺缺陷所作改进
三乙胺法是目前铸造生产中应用最多的冷 芯盒制芯工艺,工业发达国家中,该工 艺约占全部冷芯盒法制芯的90%,针对 三乙胺法的不足,研究者一直在努力使 之完善,兴业公司在99年已开发出强度 高、抗吸湿性好的高性能冷芯盒树脂。 树脂出厂前均作“8”字试样浸水15min抗 拉强度指标检测。
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冷芯盒铸件脉纹缺陷的两个必要条件 1、砂芯或砂型受到热膨胀力或机械力 作用而开裂; 2、金属液润湿砂或砂芯,并渗入裂纹 中,形成脉纹。
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铸件形成脉纹的主要原因 铸件形成脉纹的主要原因是:在 573℃时石英砂的相变发生体积 变化产生的膨胀应力导致砂型或 砂芯开裂。石英砂的粒度越集中, 砂芯开裂的几率越大。石英砂二 氧化硅含量越高砂芯开裂几率越 大。
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冷芯盒的发展方向
冷芯盒的发展方向: 1、提高其抗裂性,使之高温时不产生 变形和开裂; 2、进一步提高其抗湿性,使之砂芯在 较高湿度下保持强度和延长存放期; 3、进一步解决冷芯盒树脂的粘芯盒问 题。
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胺法冷芯盒原砂技术条件
生产中原砂水份是至关重要的参数,芯砂 中所能接受的最佳含水量为: 0.1%,若水份 含量提高到0.2%,混成芯砂的有效使用时 间将缩短30分钟;此外,室温高低也有严重 影响,当室温降到21℃时,水份含量可以 放宽到0.2%,当室温升到32℃时,则砂中水 份含量应控制在0.1%。建议原砂烘干后的 含水量控制在: ≤0.15%。(法国S.F铸造厂水 份含量要求<0.1%,而实际生产中含水量为 0.03%)
1、混砂工艺
树脂的两个组分可以同时加入砂 中,也可以分别加入。混拌以树 脂能均匀粘附在砂粒上为宜,混 砂时间约在2min左右。时间过短, 树脂分布不均,容易粘芯盒,砂 芯强度也低。混砂时间过长也无 益。
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