剝模樹脂砂造型若干技術(shù)問題探討

馮智鵬，蔣云峰，喬騰

我廠是傳統(tǒng)木模樹脂砂鑄造廠，自2011年引入剝模樹脂砂造型工藝，以應(yīng)對當(dāng)前的市場需求。與傳統(tǒng)木模樹脂砂造型相比，剝模樹脂砂造型具有節(jié)能環(huán)保、成本低、設(shè)備需求低、可循環(huán)利用等特點。剝模樹脂砂造型工藝，是采取特殊的工藝手段用泡沫制作模樣、芯盒，然后用樹脂砂造型的方式。

1.剝模樹脂砂造型的適用范圍

（1）小批量產(chǎn)品 訂單較少、形不成批量的產(chǎn)品，制作木模成本高。

（2）單件或大件 某些噸位較重、客戶需求量少的產(chǎn)品，制作木模成本高。

（3）客戶試驗件 某些客戶需要試驗?zāi)承訖C，但又沒有改變原模樣的要求。

（4）有特殊交貨期的產(chǎn)品 對于交貨期特別緊的產(chǎn)品，可采取剝模樹脂砂造型工藝，以縮短工期。

（5）特殊結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品 有些特定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品無法用消失模方法造型，有些廠家受硬件設(shè)備的影響無法采用消失模造型，都可以使用剝模樹脂砂造型。

2.剝模樹脂砂造型的注意事項

（1）主要和重要加工面的機加工余量應(yīng)適當(dāng)加大。由于制作剝模模樣的泡沫板材不像木頭那樣堅固，較易變形，為防止因變形造成的廢品、不良品，剝模模樣、芯盒應(yīng)適當(dāng)增大機加工余量。

（2）剝模模樣、芯盒需采取特殊結(jié)構(gòu)加固。剝模模樣、芯盒不適合用鋼木結(jié)構(gòu)加固，需采取“十”形、“米”形等結(jié)構(gòu)加固（見圖1、圖2）。

（3）防水、防火、防潮。

（4）泡沫本板與脫模劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，腐蝕剝模模樣，使用剝模方法造型時應(yīng)特別注意。

（5）填砂時要先固定四周再逐層填砂。剝模模樣較輕，受到?jīng)_擊易發(fā)生移動，造型時要用砂子或砂塊固定好四周再放砂。特別是分多節(jié)的模樣，要將模樣對接處固定好，確保模樣直線度。

（6）取樣時禁止點火或使用噴燈烘烤。點火或噴燈烘烤都會使砂型表面酥軟，嚴(yán)重影響鑄件外觀質(zhì)量，嚴(yán)重時會導(dǎo)致鑄件報廢。

（7）除小筋板和破壞較大的部位外，厚大的泡沫本板可重復(fù)使用。

（8）形狀規(guī)則或較小芯盒，如地腳窩芯盒、長方形砂芯的芯盒可采用開合式結(jié)構(gòu)以便多次使用。

（9）要根據(jù)季節(jié)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)適當(dāng)調(diào)節(jié)鑄件收縮率。季節(jié)轉(zhuǎn)換時，剝模模樣的收縮會受很大影響，在造型時要注意測量，適當(dāng)增加工藝補正量。設(shè)計鑄造工藝時可以適當(dāng)增大收縮率。

圖1 模樣加固方式

圖2 芯盒加固方式

3.剝模樹脂砂造型的實例

FBC260r—13101立柱結(jié)構(gòu)如圖3所示。立柱輪廓尺寸為10530mm×2540mm×2460mm，導(dǎo)軌厚度160～200mm，主要壁厚40mm。技術(shù)要求：兩導(dǎo)軌面的平行度允差0.01mm；鑄件不得有氣孔、砂眼、疏松等缺陷；需時效處理；導(dǎo)軌硬度要求不得低于190HBW。鑄件重量78489kg。

結(jié)構(gòu)和工藝分析后得出以下結(jié)論：此鑄件輪廓大、重量大，客戶只訂貨一件，結(jié)合我廠實際，采取剝模樹脂砂造型工藝；鑄件導(dǎo)軌較厚，要達到技術(shù)要求的硬度不低于190HBW，需采取一定的工藝措施；澆注量大，對于澆注有一定的難度；鑄件幾何尺寸大，芯盒需要采取必要的加固措施；鑄件從制芯到澆注約7天。

具體施工細節(jié)如下：

（1）為達到硬度要求，我廠采用覆膜砂鑄鐵冷鐵（見圖4）。與傳統(tǒng)鑄鐵冷鐵相比，覆膜砂鑄鐵冷鐵能夠有效地防止氣孔、冷隔等缺陷，并能有效地減少冷鐵與鑄件產(chǎn)生粘合。

（2）為實現(xiàn)快速澆注的工藝要求，采用兩端座包的澆注方式，座包分別為15t、20t。

（3）為加固此件的芯盒，采用類似如圖5所示的加固方式。

（4）為防止鑄件高碳當(dāng)量形成硬度高鑄件而造成加工性能惡化的情況，采用低碳當(dāng)量加入合金的方法，以改善鑄件組織結(jié)構(gòu)，具體為加入0.3%Cu、0.2%Cr（質(zhì)量分數(shù)）。

（5）為防止鑄件厚大部位產(chǎn)生疏松、縮孔等缺陷，采用保溫冒口的工藝措施，其尺寸為φ250mm×600mm，置于模樣四角，其余放置φ120mm×600mm補縮冒口。

（6）為防止因覆膜砂鑄鐵冷鐵在合型過程和澆注前發(fā)生吸潮引起的氣孔等缺陷，采取熱風(fēng)機烘烤的工藝措施（見圖6），熱風(fēng)機出風(fēng)溫度在（150±5）℃ ，用此方法烘烤5h后，在冒口等型腔裸露部位測溫可達30～60℃ ，能起到良好的效果。

（7）為進一步防止鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷，采取高溫鐵液補澆工藝措施，實際補澆時間為20min。

（8）為防止此件產(chǎn)生漂芯的問題，在鑄件最上面設(shè)置22個φ160mm的工藝孔。在上箱和砂芯對應(yīng)放芯撐的位置鋪鑄造用耐火磚，以加強砂型強度。

（9）澆道系統(tǒng)截面比為∑F直：∑F橫：∑F內(nèi)＝1.1:1.8:3.8，采用鑄造用耐火磚管，直澆道為2—φ120mm。

生產(chǎn)的鑄件外觀如圖7所示。

圖3 FBC260r—13101立柱結(jié)構(gòu)

圖4 覆膜砂冷鐵

圖5 芯盒加固

圖6 熱風(fēng)機

圖7 立柱實體鑄件

經(jīng)檢驗，鑄件質(zhì)量滿足技術(shù)要求，但表面存在一定程度的粘砂。主要原因是：由于澆注需分兩包進行，第一包鐵液溫度為1400℃，第二包鐵液溫度為1360℃，受硬件設(shè)施和時間的限制，不能等1400℃的鐵液降溫，否則第二包鐵液無法順利澆注，因此初始澆注溫度稍高，鑄件壓力頭很大，造成粘砂的產(chǎn)生。

因此，再制作此類大件時，需更好地分配鐵液出爐時間。

4.結(jié)語

目前，我廠仍采用剝模樹脂砂造型的方法進行生產(chǎn)，此方法在生產(chǎn)單件、大件、未成批量件及改型試驗件等有很大的優(yōu)勢。同時也存在模樣收縮率受季節(jié)影響大、尺寸精度較低等問題。但隨著實踐經(jīng)驗的豐富，該技術(shù)會得到更好的應(yīng)用。20140428