树脂砂铸造法的工艺应用实践与研究

树脂砂铸造法的工艺应用实践与研究

随着我国机械工业产品质量的升级和由于国际上铸件需求的增加而进一步推动出口铸件市场的扩大，国内越来越多的公司（或企业）选择由粘土砂干型铸造工艺转为自硬树脂砂铸造工艺。与粘土砂干型铸造工艺相比，自硬树脂砂铸造工艺具有下述优点：铸件表面质量好、尺寸精度高、废品率低，适用范围广、对工人技术水平要求低，大大减轻了工人的劳动强度和改善工作环境。但其不足就是铸造成本较高，为了降低铸造成本，各铸造生产单位都在探索降低铸造成本的途径。我公司于 2002年新上一条年产3000吨铸铁件的自硬树脂砂生产线，经过四年多来的不断探索，我们认为要降低树脂砂铸造成本，可以从设备、原材料、生产工艺等几方面考虑。

一、选择合适的自硬树脂砂生产设备是降低树脂砂铸造成本的前提

在选择树脂砂生产设备时，不但要考虑本企业的实际情况，选择适当价位的设备，更应考虑设备的运行成本，主要应考虑以下几条：

1、要重视除尘设备的选择

在选择生产设备时，大多数企业往往比较注重混砂设备和再生设备的质量，而忽略了除尘设备的质量。其实，除尘设备的好坏，直接影响着再生砂的质量和成本，如果除尘设备的除尘效果不好，不但影响着工作环境、污染空气，更重要的是影响着再生砂的微粉含量，其直接结果是导致混砂时由于树脂加入量的增加而加大生产成本。

2、要考虑设备的可靠性及其维护费

设备生产厂家的加工手段、装配水平及设备配置水平决定了其生产出设备的可靠性，如果设备的可靠性差，设备出现故障的概率就大，更换设备零部件的次数就增加，设备的利用率就降低了，这样，不但增加了维修工人的工作量，增大设备的维护费，而且还降低了生产效率，增加了生产成本。

3、要考虑设备的能源消耗

在满足工艺要求的前提下，尽量减少装机容量，避免大马拉小车现象，充分利用固有资源，减少不必要的能源浪费，实现设备利用满负荷化和能源利用最大化，增加企业效益和社会效益。

二、制定正确合理的生产工艺是降低树脂砂铸造成本的关键

生产工艺制定的合理与否，直接影响着铸件的成品率、铸件质量和铸造成本，在制定生产工艺时，主要应确定好以下几项：

1、确定合适的再生砂的LOI值

LOI 值即灼烧减量是衡量再生砂的脱膜率的重要指标，也是与型砂的发气量及铸件产生气孔类缺陷密切相关的指标，铸铁件一般采用呋喃树脂砂生产，实践证明LOI值控制在3％左右完全可以满足生产要求，而有的企业要求将LOI值控制在2.5％以下，要达到这一目的，就必须再增加设备、或增加砂再生次数、或多补加新砂，这无疑会增加设备投资和再生成本及原材料成本。我公司在生产过程中，逐步将LOI值控制指标由3％左右放宽到4％左右，由于工艺及管理得当，并没有因为LOI值的改变而影响铸件的质量指标。

2、确定合适的铸造工艺参数

（1）确定合适的终强度

一般地，树脂砂混制好后，经过24小时左右的自行硬化，便可达到最高强度即终强度。由于各企业的生产条件和生产规模不同，造成从造型到浇注之间的时间间隔不一定超过24小时，因此终强度的确定应因企业而定。规模较小、实行几天一炉制的企业，可采用24小时终强度标准；铸型固化时间不超过的24小时的企业，以浇注前所达到的强度为终强度标准。同时，在生产中还要克服两方面的倾向：一方面为保证质量而盲目提高强度，使铸造成本提高，造成浪费；另一方面就是为保成本而压低强度，结果造成质量不稳、波动范围大，使铸件质量受原材料和操作者的影响较大。各企业应根据本身的情况确定合适的终强度，从而达到在保证铸件质量的前提下最大限度地节约树脂和固化剂，降低铸造成本。

（2）确定合适的砂铁比

自硬树脂砂由于其强度高、固化后起模、分型面平整，因此其吃砂量比粘土砂的要小，但其砂铁比也有一定要求。如果铸造砂铁比太高，生产过程中既浪费树脂和固化剂又会产生较大的废砂块，使再生机负担加重，脱膜率降低，LOI值升高，铸件产生气孔的可能性增大；如果砂铁比太低，浇注时容易产生跑火，铸件容易产生变形。根据我们的经验，砂铁比应选择为2.2~3：1。

（3）确定合适的造型工艺

铸件成品率的高低，直接影响着铸造成本，合适的造型工艺不但能够保证铸件质量，更能够降低铸造成本，减少铸件废品率是降低铸造成本最明显最直接的措施之一。在确定造型工艺时，尽量制作专用砂箱、箱壁多留气孔，模型做实样、采用模板造型，浇注系统采用陶瓷管、内浇口采取多而分散，涂料涂刷均匀、不漏涂，多设出气冒口、保证型芯排气顺畅。

三、正确选择原材料是降低树脂砂铸造成本的基础。

原材料的选择对铸造成本有较大影响，这一点已得到绝大多数同行们的认可，因为原材料的好坏，一方面影响着各种材料的加入量和消耗量，另一方面影响着铸件的质量指标。

1、原砂的选择

原砂分为普通砂、水洗砂、擦洗砂等几类，由于擦洗砂中含泥量已经很少，故可大大减少树脂的浪费，应优先选择，其次选水洗砂，但决不能使用未经处理的原砂。擦洗砂本身的价格不高，一般为50元/t至70元/t，但其运费较高，如我公司购买大林某砂厂的擦洗砂为65元/t，但运到公司，总费用为280元/t。选择型砂时，一要遵循就近选择的原则，这样一方面可减少昂贵的运费，另一方面可保障供应，不影响生产。二要尽量选用角形系数低的原砂。同时，由于各擦洗砂生产企业的技术水平和设备装备水平不同，其生产的擦洗砂的质量也不同，因此，如果有条件的话，在确定用砂时，应对擦洗砂生产企业进行考察，考察其技术状况、设备状况及砂源状况等，并从中发现对方的砂质量控制结果。总之，在选择原砂的过程中，最好通过试验对比的办法，参照其它方面问题，在保证生产、保证质量的前提下，使生产成本降到最低程度。

2、树脂的选择

树脂的价格较贵，一般在10000元/t左右，故其对铸造成本影响较大，同时由于生产厂家的生产设备参差

不齐，生产的树脂的质量也有较大差别。如果选择了质量较差的树脂，既影响了型砂的质量，造成铸件废品增多，又增大了树脂的加入量，直接结果是使铸造成本增大，因此对原材料的选择，不能只根据生产厂家提供的技术数据确定，而应对生产厂家的生产设备、生产过程及质量控制手段有所了解，并尽量自己对树脂的各项指标进行检验或请有关的有较好信誉的检验部门进行检验，或借鉴同类使用厂家的经验，或选择信誉较好的知名大企业的产品。我公司从开始生产至今，一直使用济南圣泉集团出品的树脂，由于其树脂质量较好且性能稳定，尽管其价格比有些企业的高一些，但由于其加入量较少和生产过程稳定，其实际生产成本一样不高。

3、其它原材料的选择

其它原材料包括固化剂、涂料、粘结剂、脱模剂、封箱泥条等，这些原材料对铸件质量的影响不是主要的，但对铸造成本的影响也不容忽视，如固化剂加入量的不同，不但由于影响造型过程的生产效率而影响生产成本，而且还影响材料费用。因此，其它原材料的选择原则是既考虑其质量问题，又要考虑其与主要材料的匹配如采购、运输方便等问题。

总之，只要设备选择合理、性能可靠、运行正常，原材料选择匹配、质量稳定、供应及时，生产工艺参数制定合理、工装器具保证，自硬树脂砂铸造就能够控制并降低铸造成本，给企业带来发展和效益。