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1.气孔与针孔
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呋喃树脂砂透气性很好,但比各种无机类铸型的发气量高,综合看来较易发生气体类缺陷。
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f" V) m a+ B (1)原砂粒度偏细,透气性降低(要求粒度是30/70,原砂水分的质量分数低于0.2%)。
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: Q7 I2 ?3 h( X1 d (2)涂料质量不良或干燥不充分,使砂型(芯)残留水分较高。
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/ M! l: @/ n8 I9 t$ l (3)旧砂再生不良,使系统中砂的灼减量失控,微粉含量超标,造成发气量增大,透气性降低。( m& O8 i) v+ Z4 E7 T! M7 V9 f
& \2 _- O6 h+ m (4)浇注时铸型(芯)尚未充分硬化。8 \4 G' z- P6 T5 I( Q; p) W
. r: W3 \5 A5 e. R5 r- l3 b( f (5)工艺设计不当。如浇注系统设计不良,浇注速度慢,压头过低,砂芯出气方案不当等。
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! {% y* ~ M- L0 y+ w (6)操作不当引起。如造型(芯)时未考虑砂芯排气,合型时未将砂芯出气道与砂型排气孔连通,或出气口未封好,浇注时铁液钻入,上涂料时局部堆积严重,以致干燥不充分,芯头被涂料封死,影响砂芯排气,浇注速度过慢或断流,使浇注系统未被金属充满。
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, P5 O# t! W3 k$ P6 ~7 u 防止措施:. G7 F3 B9 |" L0 U
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(1)树脂和固化剂加入量要附合标准,要选用糠醇含量高,尿素含量少的低N树脂。根据季节不同,选用合适的固化剂品种,千方百计降低黏结剂加入量。充分硬化后,合型浇注,尤其是旧砂再生回用条件下,铸钢件树脂w(N)控制在1%以下,铸铁件也应控制在2%以下。在混砂前的树脂中加入占树脂质量2%~0.3%的硅烷,可有效地提高黏结强度,从而降低树脂用量。1 e% b; z Y( k! F" @" I
3 ^( [( E3 _6 p" J( ^ (2)使用浓度较低的挥发性涂料,点火干燥后,铸型中有残留醇分的危险。总之,涂料的浓度调整到“30”波美以上。另外,挥发性涂料溶剂中可能有变质酒精或含水分较高的酒精,点火干燥不彻底,使铸型内有残留水分,这是产生气孔的重要原因,故要求涂料中溶剂含水分不大于5%。除了应注意涂料的溶剂质量外,合箱前还应对铸型进行喷火干燥处理。
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(3)造型后硬化所需时间随气温、湿度、固化剂加入量、固化剂种类等因素的不同而变化,一般要经过十几个小时以后才能反应完全,未反应完全的铸型发气量较高,在冬季尤其应注意砂芯最好能做到隔天使用,外型也起码应保持6~8 h以上再浇注,起模时间最好不少于20min,硬化后也不宜久放,否则起模困难。
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! L8 }; G1 A: ]2 [6 y" t- ^5 s (4)有机再生砂的灼减量与铸型的发气量成正比,与气体缺陷有密切关系,铸铁的灼减量应低于3%,而微粉含量应控制0.8%以下。另外,尽量降低砂铁比“S/M”,为此,对批量重复生产的铸件可采用专用砂箱,减少吃砂量,或采用钢板焊制各种形状中空箱框或隔板,安放在砂箱转角或代替型砂充填在箱内,也可在距型腔一定距离处埋入旧砂块或泡沫塑料块等,一般将“S/M”比控制在3以下为宜。
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(5)浇注时应掌握好速度,决不能中途断流,浇注开始后还应点火引气等。
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6 i$ N& H F4 g2 [+ I" }3 u4 B (6)造型工艺要注意下列情况: 树脂砂的宏观透气性很好,但浇注时有机物发气速度较快,只靠分散出气还来不及,为及时排除型腔气体要适当增加上型出气,在上型的大平面及凸起部位,应设置出气孔,或在造型前在木模上放好出气销 。同时,设计浇注系统要注意直、横、内浇道的封闭性,注意直浇道的形状,防止金属液发生紊流,将空气卷入,使呋喃树脂燃烧产生更多气体,原则上采用底注较为安全合理。' x4 m8 R) D* |
7 a8 H5 d- e( f6 ]& z( H 2.机械粘砂
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(1)原砂粒度较粗,分布过于集中,造成砂粒间隙大,金属液容易渗入砂型中去,呈“铁夹砂”状态的机械粘砂。
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(2)涂料层不良引起。涂料的波美浓度要大于“30”。受热严酷的厚大部位,可采用双层涂料,底层涂料有一定渗透深度,面层涂料建立一定涂层厚度。/ f- B: g# M0 B8 X v
对于铸铁而言,石墨涂料仍不失为防粘砂性能优秀的涂料,但为了提高热冲击的抵抗力,骨料中最好配入20%以上的锆英粉。5 n9 V2 v0 n3 x4 R$ S
; b# J- k- m3 q d7 p' U (3)型(芯)的紧实度不够,使型(芯)表面疏松,稳定性差,对机械粘砂的抵抗力差。
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0 x- J, K* F3 h# r (4)新砂的比例高时,抗粘砂能力较再生砂差。/ t, t$ ]* @$ N V
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(5)影响砂型表面稳定性的其他因素,如使用了超过使用时间的型砂,砂温过高等,均降低了抵抗机械粘砂的能力。* m4 }5 ~# Z5 S6 q. O4 @( S
* x, X- t4 V# i, J 3.脉纹
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由于石英砂的SiO2含量高,其膨胀系数较高,新砂的热膨胀系数和涂料热膨胀系数低不一样,浇注受热时,砂型的热膨胀将涂层“拉裂”导致铁液钻入砂中与砂凝固在一起,形成脉状条纹缺陷,并常伴有机械粘砂,脉纹较易铲除,克服办法是旧砂再生回用比例高一些,使膨胀系数降低,使型砂热膨胀系数接近涂料层。
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8 n: q9 P5 l& J 4.裂纹2 t& z6 V; O: Y) D3 I
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呋喃树脂砂型铸件的热裂倾向比水玻璃砂和黏土砂型的铸件大,这可能是由于树脂砂型刚性好,热膨胀系数大,加上铸件冷却速度慢等因素造成的。铸钢件发生热裂倾向更严重。结构复杂、壁厚差大的铸件以及收缩阻力较大的部位,出现裂纹的可能性较大。另外,使用磺酸类固化剂,能引起表面渗硫,在铸件表面引起微裂纹成为龟裂的特点。6 Z3 R. s/ y* c' e4 G- @' A+ S
* [" v& W. F" Z 防止办法:
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& v- y4 r1 Y9 p2 ? (1)提高型(芯)退让性,如在型砂中添加2%~3%的木粉等溃散剂。
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% T: ~$ C8 ?/ |* d, h3 I9 Z7 G, z (2)造型(芯)时,背砂中埋入发泡聚苯乙烯块,尽量减薄型(芯)的吃砂量,做空心芯等。: N0 g; C% |& _5 x. `
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(3)在易发生裂纹的部位用锆砂和铬铁矿砂代替硅砂,可明显减轻裂纹,这是因为这二种材料热膨胀系数低。 x8 T& w) Z* @
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(4)改变浇注系统,使铸件达到同时凝固。
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(5)在允许条件下,对铸件结构作合理修改。
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(6)适当降低浇注温度,对减少裂纹有明显效果。, W$ b! g3 q t6 h4 {: P4 w, c5 L
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(7)在易发生裂纹处设置防裂筋。
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(8)特殊情况下,以磷酸代替硫酸类固化剂。
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(9)合理使用冷铁和其他激冷措施。* P4 {: L8 f5 z$ ~
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5.夹渣0 I% ^$ [- o- [0 p
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主要是金属液与粘结剂反应生成的渣,以及因浇注时间长型(芯)顶被高温金属液烤坏产生的结疤。前者多发生在开始流入型内的那部分前期铁液中,并常伴有气孔缺陷,后者则常发生在型腔上部和上侧面。1 r0 A4 G; t% t1 t: }# ~
! ?, Q9 b7 g5 z0 x 防止措施:# H: y; z2 n% T
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(1)在设计浇注系统时,按照“快、稳、封闭、底注,保证压头,处理铁液”的原则,并在有条件的铸件顶面设置溢流冒口,将浇注中的冷、脏铁液导入溢流冒口中,并使其溢出。$ o2 o$ Z7 i; c4 u" m0 j9 X0 H( |
1 h9 ]9 l6 J8 b' x& ]. ^ (2)使用强度高、耐热性好、发气性低的涂料。+ W* I* P! h. Q5 T
, y1 F7 l/ j! k$ P g* k (3)大平面的平板铸件浇注时最好采用倾斜浇注,并在浇口杯对面设置适当数量的溢流冒口,可有效地防止大平面上出现夹渣缺陷。
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$ _4 z6 D$ k5 y( T# ?$ K 6.硬度不足& i0 s4 K# V2 k8 }
! G9 S) X" {9 V2 h- m- _, T) ` 呋喃树脂砂铸型导热性差,金属液冷却凝固速度慢,会导致铸件硬度偏低。需要注意的是树脂砂铸件表层(3 mm)硬度比内部低10~15 HB,所以在测定硬度时,需除去表层(>3 mm)后才能测出正确的硬度值。1 E; H1 I1 {7 X
6 O' m5 b- o# y+ q, R 防止措施:( j/ L+ D* F+ F, g7 V( J
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(1)适当降低铁液的CE 值,以防止铁素体的产生。
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(2)添加少量稳定珠光体元素,如:Cr、Cu。
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9 D# }5 U# B' N" p$ R' k) t (3)提高铸件冷却速度,如采用合适的冷铁和使用碲粉涂料等。% y& C* V/ f7 _& Z) W, ?7 a5 l
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(4)适当降低浇注温度。
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" i) q. y" o: V9 h2 }& t (5)适当提早开箱时间。 |
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