呋喃树脂砂生产铸铁件过程控制

陈 铭，徐兴莉，温兴雷

(宁夏新瑞铸造有限公司，宁夏 银川750000)

由于呋喃树脂自硬砂铸造生产出的铸件表面质量好、尺寸精度高、废品率低低等优点，国内越来越多的公司(或企业)选择呋喃树脂自硬砂铸造手段［1］。同其它铸造工艺一样，树脂砂铸造过程环环相扣，任何环节的失误都可能会前功尽弃。因此，生产中必须做好过程控制。

1 工艺控制

工艺设计时，不但要考虑操作的复杂性、砂型起吊重量、结构合理性、经济性等方面，还要根据呋喃树脂砂自身特点，设计浇注系统。因呋喃树脂砂的特点是瞬间发气量大，高温溃散性好，易产生气孔、夹渣和冲砂缺陷，在设计浇注系统时，应坚持快速、平稳、分散的浇注原则［2］。浇注系统中，内浇道要分散放置，直浇道使用陶瓷管;在设计两端浇注时，应避免直浇道相连，以减少中间夹渣及气孔缺陷。因树脂砂强度高、退让性小，可采用相对较高的浇注温度，减少气孔和夹渣缺陷。以灰铸铁件为例，小型、薄壁件浇注温度为1 380℃左右，大型、厚壁铸铁件浇注温度可控制在1 320℃～1 350℃。对于关键产品，应制定详细的操作说明、生产注意事项、浇注温度及时间控制等。

2 造型控制

(1)混砂

树脂砂铸造用砂分为原砂和再生砂。原砂选择30～70目的擦洗砂;再生砂工艺要求为:灼烧减量≤3%，微尘≤0.8%。在生产过程中，可定期、定量加入原砂，以保证型砂质量的稳定性。

型砂黏结剂为呋喃树脂和磺酸固化剂，其中呋喃树脂的加入量一般为原砂重量0.9%～1.0%。固化剂的加入量与其总酸含量、环境温度和型砂温度有直接关系，一般加入30%～65%(占树脂量)较合适，太少可能引起混合不均匀，太多则因带人太多水分量最终导致树脂砂终强度偏低［3］。

呋喃树脂砂关键控制可使用时间、型砂强度及起模时间。可使用时间通过调整固化剂加入量来控制，型砂一般控制在6～10 min，对于大型铸型或砂芯，可延长至15 min。型砂强度分为初强度和终强度，初强度一般控制在0.1～0.4 MPa，它决定了砂型(芯)的起模时间;终强度应控制在0.6～0.9MPa，主要根据铸件的浇注时间、外观质量要求来调整，过高的终强度在增加生产成本同时，也增大了气孔缺陷倾向，同时也会给旧砂再生处理增加麻烦。在生产中，起模时间往往以与砂箱接触的型砂强度作为判断依据，起模时间一般控制在0.5～1.5h，砂芯的起模时间应小于砂型。

(2)制芯及制型

制芯(型)前，先对模型的完整性、干燥性进行检查，准备好冷铁、芯铁。其次是对模型刷脱模剂，表面不可刷太厚，否则会影响铸件外观及砂芯(型)涂料的附着。刷涂脱模剂的模型必须等表面干燥后方可使用，否则模型易出现粘砂。

制芯(型)时，应选用干燥、表面温度较低(≤35℃的)的砂箱;尽量使用工作台，以避免底板变形;对体积较大或出气不畅的砂芯，制芯时应预埋通气绳或通气管。填砂时，必须用手或木棒对型砂进行紧实，保证铸型的紧实度，特别是凹部、角部、活块、凸台下部以及浇注系统等部位，必须舂实，否则容易产生机械粘砂和冲砂缺陷。为提高铸型的透气性，应严格按工艺要求放置冒口，在填砂完成后，应在砂箱表面扎通气眼。

砂型(芯)脱模后，先对其表面进行打磨处理，特别是边角处;然后对砂芯(型)表面刷涂耐火涂料，涂料层须致密，必须保证浇注系统和铸型侧面的刷涂质量。为提高铸件表面质量，应将非加工面的涂料层打磨平整，不能有明显的刷痕。为保证铸型的表面强度，对于工艺许可的“当天造型，当天合箱”的小铸件的铸型，在起模2 h后可刷涂料，其余产品的铸型应在造型次日刷涂料。

(3)合箱

合箱前，应准备好芯撑、封箱泥条，应尽量使用铸铁芯撑，减少镀锌芯撑使用，以避免气孔的产生。合箱作业重点防止跑火、呛火等以及夹砂缺陷，其中跑火原因有封箱泥条未压实、箱卡未紧固、铸型返潮、冒口堵塞等。合箱前，应将陶瓷管中和冒口根部的型砂清理干净;合箱后，应在冒口部位放置冒口圈并用型砂固定，并向箱卡灌散砂，以防铁液流入;对大型件，应对箱缝塞砂，可防止轻微的跑火。为便于浇注，相同材质的铸型要集中放置，砂箱间距要合适。

3 熔炼及浇注

(1)熔炼

首先，必须保证炉料的简单、洁净、干燥。铸铁熔炼使用的炉料主要为废钢及废机铁。废钢因其来源广、种类多，且表面附着物复杂，使得铁液成分控制困难，同时因废钢的遗传性能，造成同成分铸铁性能有差异。因此，在废钢进厂后，应先除锈、除杂，再根据其来源、类别及成分分区堆放。企业使用的废机铁多为自产，为节约成本，表面附砂不抛丸处理，造成熔炼后期造渣严重，影响操作及炉体寿命，且树脂燃烧后的组分进入铁液，影响产品质量。潮湿的炉料在熔炼中后期易产生铁液飞溅，易造成事故。其次，是炉料的投加顺序。熔炼前期加入废钢及增碳剂，后期加入机铁及铁合金。实践证明，熔炼前期加入增碳剂，增碳效率高，而在后期，碳多数随渣而被扒除;熔炼后期加入铁合金，合金损失小。再次，熔炼过程中主要控制炉料配比准确性、过热温度、铁液静置时间、孕育处理。准确的物料添加是铁液成分控制的前提，成分的调整以光谱仪检测为主、三角试块为辅来调整。铁液过热、静置处理，除进一步净化外，也降低了物料的遗传性。铁液过热温度为1 500～1 510℃，静置时间为10～15min。最后，铁液孕育处理。铸铁多使用随流孕育，优先选用二级孕育槽孕育工艺，孕育处理时间应该大于出铁时间70%及以上。

(2)浇注

浇注作业前，浇注工应对铁液包进行修砌，将包壁上粘附的熔渣清理干净，修砌完的浇包在使用前应充分烘烤。因树脂砂发气量大，极易产生气孔和夹渣缺陷，所以应按“适温、快速浇注”的原则浇注。浇注时，浇注高度应小于600mm，防止铁液飞溅和冲砂;浇注过程应采取大流浇注，保证水口液位充满状态，及时对冒口引火，以提高充型速度;浇注后期，应控制浇注速度，当看见冒口泛红时，准备停止浇注作业，避免铁液溢流过多。要严格控制每包铁液的浇注数量、浇注温度，遵循“重要件、薄壁件优先浇注”原则，每包浇注时间控制在10min以内，避免孕育衰退;对浇注时间延长的，可采取浮硅孕育，保证孕育质量。

4 后序清理

应按工艺要求严格控制开箱时间，避免因开箱过早导致铸件变形。已落砂的铸件，要根据其结构，水平放置，以防止变形。落砂后的铸件，进入抛丸清理，清除铸件表面的浮砂，吊挂方式和抛打时间应根据铸件的结构确定，抛丸后的铸件内外表面不应有明显的粘砂、氧化皮及铁锈。抛丸后的铸件，应进行硬度、金相、外观表面检测，合格件进行铲磨处理。对于非全加工的铸件，在铲磨及热处理工序完成后应进行二次抛丸清理，抛丸清理后应将铸件中的铁丸清理干净。

5 结语

“细节决定成败”，铸造企业应从每个环节入手，进一步去探索、积累，重视过程控制与研发，从而获得精品铸件。

［1］史明华.呋喃树脂砂铸造过程中应注意的几个问题［J］.现代铸铁，2007.2

［2］姚 青，陈文斌，李俊峰，呋喃树脂砂在铸造生产中的应用及质量控制［J］.铸造，2007.2.

［3］谢树忠，刘春晶.呋喃树脂砂在铸造生产应用中的若干问题［J］.维普资讯，2003.2.