【摘要】依據(jù)對樹脂砂生產(chǎn)大型鑄鐵件的特性分析，闡述了用樹脂砂生產(chǎn)大型鑄鐵件的鑄造工藝要點 與關(guān)鍵工序的過程質(zhì)量控制。通過介紹幾種典型大型鑄鐵件用樹脂砂生產(chǎn)的實例，具體說明了提高樹脂砂生 產(chǎn)大型鑄鐵件質(zhì)量的生產(chǎn)工藝方法。
由于呋喃樹脂砂生產(chǎn)的鑄件具有尺寸精度高、表面 光潔平整、輪廓清晰、勞動強度低，以及生產(chǎn)率高等一 系列優(yōu)點，已經(jīng)成為當(dāng)前鑄造行業(yè)上質(zhì)量、上水平的重 要手段之一。在國內(nèi)，目前樹脂砂在中小鑄鐵件上的應(yīng) 用已比較普遍，然而由于樹脂砂獨特的生產(chǎn)特性，關(guān)于大型鑄鐵件用樹脂砂生產(chǎn)的報道還比較少。 鑄鐵件的樹脂砂生產(chǎn)線，主要 用于生產(chǎn)大型鋼錠模、機床類床身、大型冶金備件等。 一、樹脂砂生產(chǎn)大型鑄鐵件的特性分析 樹脂砂型的工藝特性是：高溫強度低，潰散性好瞬時發(fā)氣量大，導(dǎo)熱性能差。大型鑄鐵件一般情況是壁厚，熱容量大，凝固時間 長，因此用樹脂砂生產(chǎn)大型鑄鐵件時，最易產(chǎn)生的主要 鑄造缺陷如下。
（1）氣孔 目前比較統(tǒng)一的認(rèn)識：樹脂砂發(fā)氣量大是鑄件產(chǎn)生氣孔的根源。在高溫狀態(tài)時，樹脂砂發(fā)氣量 是普通粘土砂的幾倍，而大型鑄鐵件與鑄型接觸表面 不能瞬時凝固，造成大量氣體侵入鐵液，比一般鑄件更 易產(chǎn)生氣孔。
（2）粘砂 樹脂砂經(jīng)高溫鐵液焙燒后，樹脂快速分 解，造成鑄型表面強度下降，若此時鐵液尚未凝固，鐵 液極易鉆入砂?？p隙或侵蝕砂粒，造成粘砂缺陷。 （%）變形!樹脂砂高溫抗壓強度低，在鐵液壓力頭 較大的局部區(qū)域，由于大型鑄件凝固速度慢，也易使鑄 件產(chǎn)生鼓包、結(jié)瘤等變形缺陷。
（3）組織粗大（或球化衰退） 對于大型鑄鐵件來 說，由于樹脂砂的導(dǎo)熱性能差，使得大型鑄件凝固的速 率進一步下降，造成組織粗大；對球墨鑄鐵件還會造成 球化衰退，嚴(yán)重影響其內(nèi)在性能。 對于大型鑄鐵件用樹脂砂生產(chǎn)極易產(chǎn)生的鑄造缺陷， 應(yīng)從工藝的角度分析，采取應(yīng)對措施，進行改進或解決。
二、鑄造工藝要點
用樹脂砂生產(chǎn)大型鑄鐵件 鑄造工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)：一是保證樹脂砂質(zhì)量要符合大型 鑄鐵件生產(chǎn)的特殊要求；二是要重視澆注系統(tǒng)的設(shè)計。 $%樹脂砂的制備工藝 發(fā)氣量大是樹脂砂的基本特性，對于大型鑄鐵件的 生產(chǎn)，其不利影響尤為嚴(yán)重。若鑄件品質(zhì)要求較高，極 易產(chǎn)生氣孔廢品。因此，樹脂砂的制備既要保證鑄型強 度，防止大型鑄鐵件產(chǎn)生粘砂與變形缺陷，又要控制樹 脂與固化劑的加入量盡可能低，以減少鑄型發(fā)氣量。因 此，在大型鑄鐵件的樹脂砂型制備過程中，除了要嚴(yán)格 控制原砂品質(zhì)、樹脂與固化劑的’含量外，還要嚴(yán)格控 制樹脂砂的配比。適用于大型鑄鐵件樹脂砂配制的原料。在設(shè)計大型鑄鐵件的樹脂砂澆注系統(tǒng)時，應(yīng)堅持大 流量、小流速、平穩(wěn)、分散的澆注原則。大流量主要保 證鐵液快速充型，使鐵液迅速建立一定的壓頭，可以抑 制部分樹脂砂氣體的析出、侵入鐵液。因此，依式（#） 計算出的澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道最小總截面積，會比用普通粘 士砂的大，這樣可以保證樹脂砂生產(chǎn)大型鑄 鐵件的實際澆注時間小于依據(jù)通用計算公式獲得的時間。 小流速主要防止沖砂，通過設(shè)計開放式澆注系統(tǒng)來實現(xiàn)， 具體可設(shè)計為直澆道E橫澆道E內(nèi)澆道A/E/0#E/0 4。 在大型鑄鐵件的澆注系統(tǒng)設(shè)計中，還應(yīng)采用陶瓷管 作直澆道，直澆道下應(yīng)放置耐火磚或陶瓷片，內(nèi)澆道要 求盡可能分散放置，避免沖砂。此外，為提高擋渣能力， 可在澆注系統(tǒng)中放置過濾網(wǎng)。
三、關(guān)鍵工序過程質(zhì)量控制
（1）要重視控制樹脂砂設(shè)備的正常運行!除塵設(shè)備 的好壞，直接影響再生砂的成本和鑄件質(zhì)量，在鑄造生 產(chǎn)中，除塵設(shè)備運行出現(xiàn)異常往往不易發(fā)現(xiàn)，如果設(shè)備 的除塵效果不好，不但影響工作環(huán)境、污染空氣，更重 要的是影響再生砂的微粉含量，其結(jié)果是導(dǎo)致混砂時樹 脂加入量增加（易產(chǎn)生氣孔）或影響鑄型強度（易產(chǎn)生 粘砂）。故生產(chǎn)大型鑄鐵件時，由于用砂量較大，應(yīng)尤 為重視。
混砂機能否正常運行，將直接影響著混砂的質(zhì)量。 一般情況下，樹脂與固化劑的加入量是依靠隔膜泵電動 機的電壓來控制的，砂料加入量是由自動開合閥門來控 制的。由于季節(jié)、天氣的變化，造成液料粘度的變化， 在相同電壓的情況下，液料的加入量會產(chǎn)生波動，砂料 閥門因反復(fù)開合，也會出現(xiàn)計量不準(zhǔn)的情況。因此，每 周都要對樹脂砂的配比進行檢測，以確保樹脂砂的配比 嚴(yán)格符合大型鑄鐵件的工藝要求。
（2）模樣制作過程的質(zhì)量控制!制作大型鑄件的模 樣底板時，應(yīng)保證各支撐板高度一致，并用多層板制作 面板，以保證底板的平整度，必要時用金屬結(jié)構(gòu)件加固， 以避免底板變形。為提高模樣表面的平整度和強度，避 免模樣變形，在結(jié)構(gòu)許可的情況下，模樣的外表面和芯 盒的內(nèi)表面應(yīng)包覆多層板，芯頭和活塊應(yīng)盡可能采用多 層板制作。為保證模樣的制作精度，所有樣板在使用前 必須經(jīng)檢驗員檢查確認(rèn)。為提高模樣的定位精度，在模 樣底板上先畫出“矩形方框線”，并以此為基準(zhǔn)確定模 樣的定位中心線和定位銷座的位置，安裝和倒換模樣時， 應(yīng)以“方框線”和模樣的定位中心線作為測量基準(zhǔn)。
（3）填砂過程的質(zhì)量控制!樹脂砂雖然具有良好的 流動性，填砂時仍應(yīng)用手或木棒對型砂進行緊實，以提 高鑄型的緊實度。特別是凹部、角部、活塊、凸臺下部 及澆注系統(tǒng)等部位，必須舂實，否則容易產(chǎn)生機械粘砂 和沖砂缺陷。大型鑄鐵件一般用砂量都較大，為降低生 產(chǎn)成本，在吃砂量較大的空間應(yīng)填充舊砂塊，流到砂箱 外面的型砂應(yīng)作為背砂及時使用。為提高鑄型（芯）的 透氣性，應(yīng)嚴(yán)格按工藝要求放置冒口，鑄型填砂完成后， 應(yīng)在砂箱表面扎通氣眼，對體積較大或出氣不暢的砂芯，制芯時應(yīng)預(yù)埋通氣繩或通氣管。
（&）冷鐵使用過程的質(zhì)量控制!為獲得所需的內(nèi)在 性能，通常要在大型鑄鐵件的厚大部位設(shè)置外冷鐵。由 于鑄鐵冷鐵表面極易銹蝕（會加劇樹脂砂鑄件在放置冷 鐵的部位產(chǎn)生蜂窩狀氣孔），實際使用時，很難清理，而 且人力搬運不便，因此在樹脂砂生產(chǎn)中多用石墨冷鐵來 代替鑄鐵冷鐵。但要切記，石墨冷鐵在使用前必須進行 烘干處理，待用的冷鐵應(yīng)放在支架上或?qū)Ｓ猛爸?，以?span> 吸潮。
（4）涂料涂刷過程的質(zhì)量控制!樹脂砂的高溫抗壓 強度低、潰散性好，大型鑄鐵件局部的鐵液壓頭通常較 大，而且持續(xù)時間長，因此對鑄型進行刷涂的質(zhì)量要求 就很高。涂料層應(yīng)致密，尤其要保證澆注系統(tǒng)和鑄型側(cè) 面的刷涂質(zhì)量，大型鑄鐵件一般要求涂刷$(%遍，用石 墨醇基涂料即能滿足要求。如果涂料層不致密或涂料附 著力不強，將極易造成沖砂或粘砂缺陷。另外，為提高 鑄件表面質(zhì)量，還應(yīng)將非加工面的涂料層打磨平整，不 能有明顯的刷痕。
（5）熔注過程的質(zhì)量控制!樹脂砂鑄型的導(dǎo)熱性 差，保溫性能好，因此在生產(chǎn)大型鑄鐵件時，為避免孕 育衰退，對高牌號灰鑄鐵宜采用*+,*-,./復(fù)合長效孕育 劑；對球墨鑄鐵應(yīng)采用*+,./復(fù)合長效孕育劑。為保證 球墨鑄鐵件球化質(zhì)量的穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生石墨漂浮和石 墨變異，厚大球墨鑄鐵件均需采用釔基重稀土球化劑， 而且不同牌號的球墨鑄鐵采用不同型號的球化劑。 因樹脂砂發(fā)氣量大，極易產(chǎn)生氣孔和夾渣缺陷，故 對熔注操作過程應(yīng)嚴(yán)格控制，堅持“高溫熔煉，適溫澆 注”的原則。
四、大型鑄鐵件生產(chǎn)實例
鋼錠模壁厚較大，表層凝固需要的時 間較長，樹脂砂型長時間經(jīng)受高溫鐵液的侵蝕，樹脂不 斷被熔蝕分解，使鑄型砂粒間形成空隙，樹脂砂強度下 降，高溫鐵液利用毛細(xì)現(xiàn)象侵入砂粒之間，最終形成粘 砂缺陷。
（1）鐵液強冷。澆注工藝由原來的合箱澆注改為敞 開明澆式，鑄型上表面直接暴露在大氣中（鑄件上表面 質(zhì)量問題可通過補加加工余量來解決），中間砂芯采用 中空式，其內(nèi)部空氣形成對流，加強冷卻，使鐵液與鑄 型接觸面快速凝固。 （&）控制鐵液進入鑄型的方式，以防止鐵液直接沖 刷鑄型。
（2）調(diào)整樹脂砂配比，提高鑄型緊實度，使鑄型具 有一定的強度。
工藝原因分析：
（1）因疏于對樹脂砂的檢控，造成樹脂砂的配比超標(biāo)，增加了鑄型的發(fā)氣量。
（2）原澆注系統(tǒng)設(shè)計未能遵循大型鑄鐵件樹脂砂生 產(chǎn)需要“大流量、小流速”的原則。
（3）澆注溫度低，時間過長。
主要工藝措施如下：
（1）此類型的鑄鐵件樹脂砂生產(chǎn)宜采用均衡凝固的 澆注系統(tǒng)設(shè)計方法，內(nèi)澆道壓邊分散設(shè)置，熱節(jié)點處設(shè) 置石墨冷鐵。
（2）球化劑采用釔基重稀土硅鐵鎂合金（抗球化衰 退的能力較強，尤其適用于厚大件心部的球化處理），孕 育劑采用4’9:;<與特種復(fù)合長效孕育劑，分別進行包 底、出鐵槽孕育和澆口杯隨流孕育。
（3）高溫熔煉，適溫澆注。
五、結(jié)語
（1）嚴(yán)格控制樹脂砂的配比質(zhì)量是用樹脂砂生產(chǎn)大 型鑄鐵件工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要重視對樹脂砂設(shè)備的保養(yǎng) 與維護，并認(rèn)真執(zhí)行樹脂砂周檢制度。
（2）樹脂砂生產(chǎn)大型鑄鐵件的鑄造工藝設(shè)計，要遵 循澆注系統(tǒng)“大流量、小流速、平穩(wěn)、分散”的原則， 合理設(shè)置冷鐵、冒口，以及型芯的排氣，才能消除用樹 脂砂生產(chǎn)大型鑄鐵件容易產(chǎn)生的粘砂與氣孔缺陷。
（3）要提高樹脂砂生產(chǎn)大型鑄鐵件的質(zhì)量水平，必 須加強對其關(guān)鍵工序過程的質(zhì)量控制。
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