三乙胺冷芯盒型芯固化時(shí)間和固化速度的探討

隨著對(duì)鑄造質(zhì)量要求的不斷提高，以及節(jié)省能源的呼聲越來(lái)越大，中國(guó)造件業(yè)三乙酰冷芯盒的制造技術(shù)越來(lái)越復(fù)雜。然而,一些鑄造人員由于對(duì)此缺乏經(jīng)驗(yàn),碰到一些技術(shù)問(wèn)題常常感到束手無(wú)策,難以應(yīng)付。為此,作者特編寫(xiě)了本文。1.固化速度和固化壓力三乙胺冷芯盒型芯的固化時(shí)間是指射芯之后吹入三乙胺氣體、型芯固化和其中的殘留氣體凈化這三個(gè)過(guò)程所需的總時(shí)間。在工藝上,通常按下表來(lái)判斷固化時(shí)間是否適當(dāng)。即型芯的實(shí)際固化時(shí)間若超過(guò)表中相對(duì)應(yīng)的數(shù)值,則表明固化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。三乙胺冷芯盒造芯的正常固化時(shí)間見(jiàn)下表。實(shí)際生產(chǎn)表明,不論型芯重量大小,其正常的固化時(shí)間應(yīng)小于或等于整個(gè)型芯制作時(shí)間的25%,否則,說(shuō)明其固化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。例如,制作一個(gè)射芯速度快的小型芯,從射制第一個(gè)型芯到第二個(gè)型芯的時(shí)間為13s,固化時(shí)間僅需4s就足夠了。即使是大型芯,其固化時(shí)間大體上也占這樣的比率。應(yīng)當(dāng)指出的是,由于型芯重量而造成固化時(shí)間的差異,實(shí)際上是由于現(xiàn)在使用的三乙胺氣體發(fā)生裝置和凈化裝置在處理能力上有所不足。如果能得到充分的氣體,即使是制作深度為350mm的大型芯,其固化時(shí)間也與小型芯相同。另外,型芯的形狀和尺寸也會(huì)影響固化速度,因此可根據(jù)型芯的形狀大致確定固化速度。對(duì)于短而粗的型芯其目標(biāo)固化速度可取>3.6kg/s,細(xì)而長(zhǎng)的型芯則可取>1.4kg/s。當(dāng)固化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),提高固化氣壓和增加三乙胺用量可明顯縮短固化時(shí)間。但作為工藝措施,盡量選擇前者而不用后者,因?yàn)楣袒瘹鈮旱屯菍?dǎo)致三乙胺用量高的重要因素。固化氣壓分初期的低壓和后期的高壓,其理由是:初期低壓可提高三乙胺的濃度,而后期高壓則可提高三乙胺氣體在芯盒中的通過(guò)速度。在工藝上初期低壓和后期高壓通常分別設(shè)置為15～35kPa和100～200kPa。吹氣口和排氣口的截面積對(duì)固化氣壓有較大的影響。吹氣口截面積通常為3.6cm2/kg砂,而排氣口截面積則為吹氣口截面積的60%～80%。在出現(xiàn)固化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),除了檢查固化氣壓和驗(yàn)算吹、排氣口截面積以外,還應(yīng)檢查連接三乙胺發(fā)生和凈化裝置的管徑是否過(guò)細(xì),吹、排氣口的位置是否妥當(dāng)?shù)取?.射砂前不含油率過(guò)大造成的粘砂芯盒開(kāi)盒時(shí)砂子粘在上芯盒的上平面和下芯盒的下平面。這種粘砂在使用較多的脫模劑時(shí)也無(wú)濟(jì)于事,對(duì)此要分析其產(chǎn)生原因,方能采取有效措施。型芯表面呈海棉狀的特別嚴(yán)重的粘砂,往往是由于樹(shù)脂加入量過(guò)多和型芯密度低造成的。對(duì)此,應(yīng)控制好樹(shù)脂的配比量,擇優(yōu)射砂嘴(吹氣口)和排氣口的截面積及其位置。產(chǎn)生在水平分型射芯機(jī)上,從射砂嘴(吹氣口)開(kāi)始沿伸至上型整個(gè)平面的粘砂,有時(shí)是由于上型從下型分離時(shí)產(chǎn)生的,有時(shí)是在射芯、吹氣后整個(gè)芯盒振動(dòng)而引起的。與上述粘砂的外觀非常相似,產(chǎn)生在吹氣口附近的粘砂,則是由于高壓的三乙胺氣體引入過(guò)早而產(chǎn)生的。其原因如下圖所示,型芯吹氣固化初期,其表層的固化層薄,經(jīng)不起高壓氣體的吹擊,產(chǎn)生局部的分層,破壞了型芯的整體強(qiáng)度。這種現(xiàn)象不管是水平分型還是垂直分型的射芯機(jī)都有可能產(chǎn)生,為此,固化吹氣一定要采用前期低壓的方式。3.芯盒內(nèi)氣體泄漏對(duì)于常規(guī)設(shè)計(jì)并可適當(dāng)調(diào)節(jié)的射芯機(jī)和有較好的射砂(吹氣)、排氣方式的芯盒來(lái)說(shuō),三乙胺的使用量約為0.48kg/t砂(0.7mL/kg砂)就可以進(jìn)行正常生產(chǎn)。三乙胺用量多主要有如下的兩個(gè)原因:其一是芯盒的射砂(吹氣)和排氣方式不佳,造成氣體在芯盒內(nèi)壁處迂回;其二是固化氣壓過(guò)低,使三乙胺氣體在芯盒內(nèi)腔不能充分?jǐn)U散。對(duì)于水平分型的芯盒,若排氣總截面積大于吹氣總截面積,三乙胺氣體僅從阻力最小的部位通過(guò),未通過(guò)或通過(guò)少量三乙胺氣體的部分則產(chǎn)生局部芯砂的未固化和未完全固化。若使用多量的三乙胺則能消除這種狀態(tài)。但是,采用邊緣吹氣、邊緣排氣的芯盒就不存在吹氣和排氣不平衡的問(wèn)題。因此,只要吹、排氣口配置正確,即使排氣總截面積大于吹氣總截面積,如果芯砂對(duì)氣流的阻力能產(chǎn)生足夠的背壓,氣體也能向側(cè)部擴(kuò)散。芯盒內(nèi)氣體產(chǎn)生迂回或氣壓不足的原因,大多數(shù)是在芯盒排氣側(cè)形成高的真空,從而減少了芯砂對(duì)氣流的阻力,妨礙了氣流向側(cè)部的擴(kuò)散。為此,排氣板與吹氣板之間必須有70kPa以上的背壓,而不能形成負(fù)壓。三乙胺用量多的另一個(gè)原因是,芯盒分型面、吹氣板和芯盒頂面的泄漏,對(duì)此應(yīng)加以注意。4.型芯強(qiáng)度的影響三乙胺冷芯盒造芯過(guò)程中,開(kāi)盒后型芯破損是最常見(jiàn)的技術(shù)問(wèn)題。除了芯盒的起模斜度和起模機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)不好之外,主要是由于型芯充填密度低和型砂混制質(zhì)量不好。在型芯充填密度低時(shí),破損率較大,破損部位呈多孔、疏松的海棉狀。其防止的主要對(duì)策是調(diào)節(jié)射砂壓力,修正射砂嘴(吹氣口)和排氣口的截面積或截面比。型芯局部強(qiáng)度低,容易產(chǎn)生劃痕,大都也是該部位的充填密度低而造成的,而有時(shí)則是由于型砂混制不充分引起的。型砂混制質(zhì)量差,如原砂水分多、未充分混制或樹(shù)脂加入量過(guò)少而引起的型芯破損,其斷面也呈海棉狀。當(dāng)原砂中的水分超過(guò)0.2%時(shí),型芯的強(qiáng)度和表面硬度降低,型砂的可使用時(shí)間縮短。而砂溫在10℃以下時(shí),液態(tài)酚醛樹(shù)脂在碾輪式混砂機(jī)或高速、連續(xù)混砂機(jī)中混制時(shí)易結(jié)成團(tuán)塊。另外,樹(shù)脂兩組分(液態(tài)酚醛樹(shù)脂和聚異氰酸酯)的配比一般為1:1,如果液態(tài)酚醛樹(shù)脂比率在50%以下或超過(guò)60%以上時(shí)都會(huì)影響型芯的強(qiáng)度。應(yīng)當(dāng)提出的是,型芯整體強(qiáng)度低,有很大部分原因是由于混制的型砂放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成的。為此,混好的型砂應(yīng)盡快使用。5.非壓密度儲(chǔ)藏法儲(chǔ)藏中型芯強(qiáng)度下降的主要原因除了充填密度不足之外就是型芯水分含量高、殘留三乙胺多及在高濕度的環(huán)境下儲(chǔ)藏。在型芯充填密度適當(dāng)?shù)那闆r下,三乙胺冷芯盒型芯在保存中一般沒(méi)有多大問(wèn)題。但是,當(dāng)混砂時(shí)采用水分高的原砂時(shí),在儲(chǔ)藏中強(qiáng)度會(huì)明顯下降。另外在充填密度不足時(shí),造芯后的型芯中殘留三乙胺量會(huì)增多,此問(wèn)題可以通過(guò)改進(jìn)芯盒的吹、排氣口的方式來(lái)解決。6.對(duì)型芯的改性產(chǎn)生在射芯機(jī)周邊的三乙胺臭氣的來(lái)源主要有3處。(1)三乙胺發(fā)生裝置的液體滲漏。(2)芯盒的氣體泄漏。(3)氣體凈化后型芯中的殘留臭氣。杜絕三乙胺液體滲漏的臭氣,可用緊固和密封管路的辦法解決;也可將三乙胺發(fā)生裝置用封閉的柜子圍起來(lái),并連接管道和風(fēng)機(jī),使其減壓。來(lái)自芯盒的三乙胺氣體泄漏不僅延長(zhǎng)了型芯的硬化時(shí)間,使三乙胺用量增多,還給操作者的健康帶來(lái)影響。為此,應(yīng)避免固化裝置的管道產(chǎn)生背壓,同時(shí)在芯盒上加密封片。對(duì)于氣體凈化后的型芯殘留三乙胺氣味強(qiáng)烈,主要是因?yàn)樾竞械拇怠⑴艢夥绞讲患押凸?/p>