冷法覆膜工艺研究.pdf

安徽工学院学报准”如,(1).多羲扭; 育J.Ar ihui‘’ In st ,一Tech加l ,分江呼三补衡:法‘ 被. 膜土究研一畔艺吴周杰,、阵建明曹启稳(材扦工程系)摘要本文分析了一客辉搜膜 工 艺一的优缺点,指击了冷法夜膜工艺在一定条件下的必要 性并通过讨覆膜砂表面覆膜 情况 的显微分析和硬化强度的 浏定,衬影响(冷法)覆膜砂 质量的一些主要因素 及其影响结果进行了研究认为尽可能地 采用 圆砂、扭砂(如4 5/7 5)和干砂(知含水重(O1 5一0.2 0%)、控制酒精含水量一(如不高于5%)、正确 使用树脂和乌洛托 品的加入量尽及 采琳浮合液加柞方式混砂等对获得高质量的搜膜砂均有重头作用了-.关铃词粘结剂,·造裂材料,椰旨砂,一覆膜饥., 1引言我 国铸造行业自5 0年代开始使用覆膜砂以来,覆膜砂的生产方式主要有三种,即千混法、冷 法覆膜和热法覆膜其中干混法工艺除了制备简便外,由于其 无法使树脂在砂粒表面上形成坚固的薄膜,而仅能使它们机械地混 合在一起因此 由其制得的树脂 砂在射芯〔型)时 树脂容易偏聚,固化强度也很低,而且在运输、制芯(型)等使用过程中粉末飞 扬,劳动条件差。

所以干混法丁艺除了在 采用翻斗法制 芯(型)中有少 量使用外,实际上已基本被淘汰热法覆膜工艺能够使树脂在砂粒上形成均匀、致密 的薄膜,故而 由其制得的覆膜砂固化强度高,工艺性能好,且不 消耗 溶剂因此长期以来热法覆膜工 艺不断 地得以发展,在 许多工厂,尤其是大型企业得到 了广泛 的应用近年来发展起 来的专业 性复膜砂生产厂也多采用热法覆膜工 艺但是热法覆膜由于工艺各过程的控制要求严格,因此生产设备复杂,投资较大另外将砂子加 热到14 0~1 70℃的高温需要消耗 大量能源,并月.大多设 备需采用 电或煤油等加热从而大大限制了在中、小型企业,尤 其是小 型企 业中的应用冷法 覆膜与热法覆膜比较其主要不足之处一是覆膜砂的树脂 膜致密度稍差,控制不好 在制备和以后的运输及使用过程中覆膜容易脱落,影响性能;二是洛剂干燥挥 发控 制不严时覆膜砂的 保存性和流动性容易受影响,三是需消耗 溶剂其 优点是设备简单、投资小,甚至对普通混砂机稍加适当改造便能满足要求,而且能耗小,生 产 灵活性大对于用 砂量不大的中小型企业具有相当的优越性另外,只 要工艺 得法,上述前二个缺点是能够克服的,而且溶剂的消耗量也可以控制在较低 的水收文日期:1 9 89一0 7一3 0第9。

卷第l期冷法挂膜工艺研究平,并可以回收但长期以来,一方面我国许多企 业,尤其是小犁企业 对铸 件的精度,衣而几量等要求低扩新技 术新工艺推广慢杯兄尸方面树脂生 产少,价格 高,所以覆膜 砂的门月多局 限于长黔以纶业,也自然 多使用热法工艺因此,冷法覆膜 工艺的发i、:很巾造,对其工艺 过程的深人研究更少然而随 着生产的发展,对 铸 件质量 的要求不 断提龙,尤 其豉大量由口铸件的生产,迫使许多中小型企业,甚至乡镇企业也开始考虑使用覆膜砂,而从某种意琴上说扩冷法覆膜工艺对他们 更具有优越性本 文旨在通过对冷法覆 膜工艺的迸丫步研究,对使用者有所启发一2试验方法.二本文凡来加专门说明的试验,采用如下 试验条件‘一铆试验用 原材料试验 用原砂采用 内蒙古大林标准 砂(以下简称 标 准砂)和江西星六去捺磨砂(以下简称 星子 砂)其 颗粒组成等技术指标如表1表1试验用标准砂 和星子砂技 术指标 戮戮戮颗 粒组成(%)/目目含 水}含:: : :角形形里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里里(%)量(%) ) )系姿〔〔6 6 6 6 6 6 612 2 2 20 0 03 0- - - 4 0 0 05 0 0 07 0 0 010 0 0 01凌0 0 020 0 0 0} } } }底底一一一 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 7 0 0 0广l l l l l l lf f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f f 1 1 1 1 1 1 1标标.L准砂」」 0- - -一 0 0 00 0 00。

5 5 5 5‘46 6 62 1、08 8 8447 0 0 015.5 61 1 1! ! !0.46 6 604 2 2 20.1 5一0.巧巧11 5 5 5星星子砂砂0 0 00 0 002 2 2 06 6 6 34 4 423亡亡474 4 42 12 2 27‘9 6{2·72 2 202 2 202 2 20.1 7}0.20 0 013 5 5 53 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3·5*o·52 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2一‘一 树脂采用 粉状壳芯用2123酚 醛树脂酒精采用乙醇含量9 5%的酒精乌洛 托品和硬脂酸钙 采用 化学纯试剂2.2原料配 方及予处理‘ 原砂1 00%,树脂3.5%,酒精(占树脂重)6 0%,乌洛托品〔占树脂重)1 0 %,硬脂酸钙0.1 5 ~‘3a沁配砂时先制 成树脂、乌洛托品 酒精溶 液红盆试验装!-试验用覆膜砂在附加鼓风装置的实验用SH N型碾 轮式混砂机中制备,抗拉强度试样字试块)用 图1所示的装置制 备,其硬化温度邹℃,硬化时 间1 00一11 0秒;千拉 测定在s访大数字信示万能强度试验机上进 行;显微观察和照 相采用双目体视显微镜和扫描。

子显 微嗽-一 、 --3‘影响筱膜砂质奎的主要用奔共‘熟去混砂方式的影喊~_ :妙跟据混砂时各原材料的加斜顺序的不同面覆膜硬砂的混砂方式有生种,一是先j/哪少巾加入树月箭于混均匀,再加入 乌洛托品.酒 精溶掖进 行湿混,毓后干燥破碎,二是 先 庄安徽工举半报19户O年a月砂中加入 乌洛托 品酒精溶掖润湿原砂,再加入树脂 混砂,三是先将树脂、乌洛托品和酒精制成混合 液,一次加料湿混本文就其三 种方式所做的试验结果 列 于表2和图2、图3、图4由这些 结果可以请楚地看出采 用混合 液加料的方式制备覆膜砂,混砂质量好,硬化强度高,是合适的加料方 式笋、、盈. ”/ .一一 阶阶卜一卜一一幸一一一-~圈圈‘‘····~··⋯‘·卜··4·⋯派二f f f祥祥祥在乳阵漏漏I I I I I/ / /下下下互三白钾叹火, , 士士士士图1抗拉强度试样翻奋装里 1一模具手柄2.7一对开试样模具3一加热电炉4一下模板5.9一上模板610一上模板提手8一温度计表2,料方式对班膜砂质t 的形晌(采用标准砂)~一~、一、缪结果加 料方 式一~~~一__干拉强度(kgf/cmZ)显微观察记录混合不匀,存在有大量 的树脂(夹砂)团块,砂粒包覆不完整。

混合不匀,存在较多的树脂(夹砂)团块,砂粒包覆不完整混合均匀,砂粒包覆均匀完好第g卷第注期冷法班旗工艺研究3.2酒精中含水且的影晌酒精在覆膜砂工艺中的作用是溶解树脂及其 固化剂,使其形成 溶液或 溶胶,有利 于包覆至砂粒表面酒精本身的质量对其作用 的发挥影响较大,表3给出了含水 量的影响结 果图5是采用 由水含2 5% 的 酒精制备的 覆膜砂拍摄的 扫描电镜照片,其中砂粒右端表3酒精含水.对祖膜砂的 影响(采用量 子砂)度)干拉强(kgf/em显微观察记录5%1 5%25%1 29混合均 匀,砂粒包覆完好·、混合不匀,有较多的小 树脂颗 粒存在,砂粒包覆不完整,混合不匀,有大量 的小树脂颗粒存在,砂粒几乎未被包覆边缘包复有少量 松散的树脂,而大部分 地方根本没有包覆上树脂,紧挨砂粒右端和右上方的 则都是树脂 颗粒由此可见,酒精中含水 量越 高,覆砂时树脂越易 成团,树脂在砂粒上的 包覆也越差,因此,一 覆膜砂的硬 化强度也越低这可能是由于树脂溶液中水份升高,其 与砂粒的粘附性减小而造成的3乌洛托品加入皿的影响乌洛托品是作为树脂 的固化剂而存在于圈含水、25为)粗精制备的覆膜砂的覆膜中的。

它的加入量(占树 脂祖膜砂,40 0x重)的大小直接影响到树脂的 固化速度 和覆膜砂的硬化强度表4是测得的部分结果裹4乌洛托 品加入t(占树脂盆)与硬化时间和 强度的关系乌洛托品加入量7%10%10%短雄魏判 15%{Q自n匕丹勺0丹b八D :Ž:.土今自n乙3几O, 11止1人丁占.上,止,孟0矛rŽno00乐1 3 . J 3 .1 4 .、,丹匕Q山一叭奋台:l,,上曰‘斤了,上11八bo 自O自O‘丹O :,:i,‘,.tts1一 , 孟1上‘土,孟60秒70秒80秒90秒100秒110秒120秒1 30秒采用原砂标准砂标 准 砂星 子砂星 子 砂安徽工学院学报1级90年3月它表 明,随着乌洛 托品加入 量的提高,覆膜 砂硬化时间缩短,硬化强度稍有下 降前者是显而易见的,后 者可理 解为由于树脂固化速 度加 快,抄粒上树脂的 流动性减小,对在砂粒间形 成宽而厚的估结桥不 利,从 而强度降 低生产中可根据具体的生 产条件选 择合适的加入量但 值得指出的是,采用混合液加料方式时,由于乌洛托品已完 全与树 脂互溶,乌洛托品的利用率高,固化速 度快,因此其加入 量应比树脂与乌洛托品分别加入 的热法工艺要 低一些。

3.4树脂加 入盆 的影响树脂加入量对覆膜砂硬度强度和比强度的影响如图6、图7所示它们表明在树脂J入/一欲t二 E\动吕八02”/J如公„娜侧兰侧浪理卜2S树脂加入遥(%匀).已35礴.0d.5‘‘缸树脂加入量‘%’田6树脂加入皿对千强度 的形响图7树脂加入盈与比强度 的关 系加入量不超过45%的范围内,随着树脂加 入量 的提高不仅干 强度提高,比强度也一直在上升3.5原砂的影响尽管原砂本身占树脂砂总成本的比例很小(小于幼%)但原砂可以通过多种途径对覆膜砂的质量产生很大的影 响,而这 常常容易被人们所忽视‘表8、表9、表 1 0 和表 1 1分别 给出了原 砂 的粒度,细粉含量,圆整度和含水量对覆膜砂质量 的影响结果表8原砂粒度对干强度 的影晌原砂规格干拉 强度(kgf/cm“)备40/705 0/100’8 . 8⋯_ —}采用星子砂 129!裹,(<10 0目)细粉 含. 对千强度的形响‘些目的燮坠攀剪一一{二一 丝鱼鱼生望些竺1一-一星丝吐一一一-卜一一一丝兰一一-一一;竺丝笙.--一一⋯一-一-- 一子 红旦一--一4 .6 0%{._ 子2 .竺备注采 用星子砂第g卷第1期冷法覆膜土艺研究表10圆整度(角形 系数)对千强度 的影响‘ 角形系数1.15(标 准砂)1。

3 5(星子砂)干拉强度(kgf/cm“)1 86备注二种砂的颗粒 组 成均为5 0目:2 8%,70目:5 0%10 0目:2 2%表11原砂 含水最对覆膜砂质 量 的影响(采用 星子砂) 卜戈火妙结 果含水量(%)~\~~~067拉强 度kgf/cm“)一二生 兰-一⋯一;.”-一⋯ 3·3{显 微观察 记 录干(122混合均匀,砂粒 包覆完好;覆膜 砂中存在部分 树脂颗粒覆膜砂 中存在大量树脂颗 粒由这些结 果可以看出原砂 的拉度、圆整度和含水量对覆膜砂 硬化强变的影 响是极为明显的,细粉含量达一定程 度(如3.0%)后对覆膜砂的硬 化强度 也有一定的 影响其 中原砂粒 度粗,单位重 量或体积所占有 的表面 积小,因此砂粒 表面 覆膜厚度 大,硬化强度高;而原砂 的圆整度高(角形 系数小),一方面比表面 积小,有利于提高强 度,另一方面 松散 密度和 紧实密度高,故以其 制得 的试样或型芯的强度亦高,而且这 种影响 的程度也明显大于其 它在湿 态下 紧实 制型(芯)的型(芯)砂;原砂 的含水 量主要影响树脂在砂粒表 面上的包覆,含水 量越高,包 覆越差,越 易形成。