大型铸钢件造型工艺探讨

苏毅

摘 要： 随着市场经济的大力发展，铸造行业获得了较大的发展空间，其在市场规模扩大的同时，技术手段不断提高，行业的发展逐渐进入到了新的阶段，因此其发展方向产生了一定的变化。在追求经济效益的同时，对节能、环保、优质以及高效方面提高重视程度。通过对这一生产需求予以适应，在实际生产过程中，需要合理化以及经济化，对其中的铸造工艺予以满足。本文通过对大型铸钢件造型工艺进行分析，对其中使用到的工艺予以探討，根据工艺的实际使用情况，进行优化和提高，促进铸造工艺的发展。

关键词： 大型铸钢件;造型工艺;质量

【中图分类号】TG242 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.31.228

在重型装备的生产中大型铸钢件是其中十分重要的部分，在实际生产中，其使用范围也较为广泛，例如在电力、冶金以及石油化工方面均有涉猎。伴随着技术手段的逐渐提高，大型铸钢件的使用质量以及产量逐年提高，并且趋势十分明显，其具有这种优势主要是我国对大型铸钢件的重视程度逐渐增加，对设备的工艺技术予以提高，加强企业管理等。在其实际生产过程中，生产工艺主要分为两个部分，也就是造型工艺以及砂再生工艺，这两种工艺具有十分重要的联系，通过工艺的合理化选择，可以对铸件的质量以及生产效率等产生直接的影响。

1 关于常用工艺分析

在常用的造型工艺中主要划分为三种，也就是呋喃树脂砂、酯硬化水玻璃砂以及碱酚醛树脂砂，这几种造型工艺在大型铸钢件生产中使用范围较大，现阶段并没有哪一种工艺可以对这几种造型工艺实现完全取代[1]。这几种工艺可以对铸钢件的生产质量予以保证。从单一方面进行分析，使用碱酚醛树脂砂以及呋喃树脂砂的使用表面粗糙度与酯硬化水玻璃砂相比，具有优越性，在表面裂纹方面，使用碱酚醛树脂砂以及酯硬化水玻璃砂优于呋喃树脂砂。针对大型铸钢件的表面裂纹问题可以通过对系统浇筑、冷铁等工艺予以相关改进，并且使用这几种工艺都可以实现有效解决。针对旧砂再生回用，使用碱酚醛树脂砂以及酯硬化水玻璃砂可以将其维持在65%左右，通过现阶段研究可以了解到，在技术层面较难予以实现，使用呋喃树脂砂可以将回收率提升至92%，在这三者中，这一工艺的回收率是最高的，因此使用呋喃树脂砂工艺在废砂排放量上是最少的。

2 关于三种造型工艺的优势与劣势分析

2.1 关于呋喃树脂砂分析

通过对我国的具体生产过程，对这一造型工艺予以分析，首先是呋喃树脂砂，其主要的优势主要在三个方面[2]。使用这一造型工艺对铸件的尺寸把握具有优势，精确度较高，铸件的外观质量也会得到相应的提高;其次是使用这一造型工艺，具有较强的流动性，型砂在经过工艺生产之后紧实度较高，存在较好的溃散性，铸件可以实现较好的清洗，其中劳动强度较低。这一工艺还具有较为独特性的优势，其再生砂较为容易，但并不是仅存在优势，其还具有一定的劣势，这一造型工艺的使用，对环境的影响较大，在造型过程中会浇筑现场，不利于环境净化。在实际生产过程中，会产生较大的刺激性气味。针对这一情况，现阶段，我国正在积极开发环保型的呋喃树脂砂，降低对环境的负面影响。在树脂中含有氮以及氮化合物，在实施浇筑之后会分解出原子氮铸件逐渐进入到金属液中。在冷凝过程中，融入气体，并且不能及时析出，会导致铸件形成针孔。使用这一造型工艺会有较为明显的钢铸件热裂倾向，其型砂的退让性较差，效果较其他两种具有不确定性。

2.2 关于碱酚醛树脂砂分析

这一造型工艺技术的优势为不会导致钢铸件出现表面渗硫或者是渗磷的现象，主要原因是其固化剂以及粘结剂中并不存在S、N、P等元素;在实际使用过程中，使用碱酚醛树脂砂可以防止铸件出现毛刺以及热裂的现象，提高铸件表面的质量。这一工艺技术的使用产生的刺激性气味较呋喃树脂砂较小，因此并不会对环境造成较大的影响，在实施浇筑时，不会出现SO2等有害物体;这一技术的适用性较强，在普通硅砂中可以予以使用，也可以用于橄榄石砂等。这一技术使用额缺点为其强度较低，并且其含有的碱性较高，在浇筑过程中会生成熔点较低的硅酸，这种熔融的硅酸盐会黏在沙粒上，在去除过程中难度较高，并且旧砂难以再生，对旧砂的回收率造成较为严重的影响。

2.3 关于酯硬化水玻璃砂分析

这一造型技术的主要优势为在其实际使用过程中，环保能力较强，在实施浇筑时，并不会产生有害气体，其使用也可以防止毛刺以及热裂情况的出现，因此可以大幅度的提高铸件表面的质量。这一造型技术的使用不会对粘结剂以及固化剂中的N、S、P予以更换，因此并不会出现渗硫或者是渗磷现象的出现。这一技术使用的缺点为在水玻璃处于高温环境时会逐渐结成硬块，其中的溃散性并不好，在铸件内部的旧砂进行清理时，工作难度较大，因此对铸件表面的清砂工作工作量会予以增加。其次是由于硬块的形成，其中存在较多的硬块旧砂，因此其进入再生系统存在局限性，这也导致这一造型技术的回收率较低。这三种造型工艺进行比较，其中酯硬化水玻璃砂的回收率是最低的。因此，在针对这一细节进行工艺造型技术选择时，需要排除酯硬化水玻璃砂，对其他技术进行有效考虑。

总结：随着铸造行业的发展，在大型铸钢件的生产中，使用的造型工艺具有十分重要的影响。因此在实际生产中需要对造型工艺进行不断的改进和完善，对其中存在的问题予以解决，选择更具优势的造型工艺。通过本文对这三种造型工艺技术予以分析，其中呋喃树脂砂、碱酚醛树脂砂以及酯硬化水玻璃砂各具优势，在实际施工过程中需要选择更适合的工艺技术，以此促进铸件质量的提高，促进大型铸钢件生产效率提高。通过合理化、科学化以及环保化的造型工艺选择，对成本更低的造型工艺予以使用，将其进行推广，可以促进铸造行业的顺利发展，并且赋予其绿色环保特征。

参考文献

[1] 林明，何福善，廖灿毅，等.大型卡环铸钢件铸造工艺数值模拟研究[J].机电技术，2017，No.115（06）：85-87.

[2] 向青春，张伟，邱克强，等.基于DOE的大型下架体铸钢件铸造工艺优化研究[J].机械工程学报，2017，53（006）：88-93.