覆膜砂基础概论

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,覆膜砂基礎概論,覆 膜 砂,R,esing,C,oated,S,and,張守疆,2005.10.30,1,一由來與變遷,覆膜砂造型法於1944年由德國的J.Croning 所發明，日本於1953年引進推廣。發明初期,，,是將粉末狀的酚醛樹脂和硬化劑,混合,進入硅砂所成,；,之後由美國的ACME公司開發研製出,融化,酚醛樹脂硬化劑的覆膜砂工藝,，延用至今。,2,覆膜砂製芯的工藝，是將混練完成的覆膜砂，用壓力吹送至加溫到,250,280,的金屬模穴中，通過熱傳導作用，使酚醛樹脂軟化、熔融，而後凝固、硬化。此時砂型硬化結成殼狀，也是因此而別名殼模砂造型。,二覆膜砂的特點,3,優點與缺點,優點,乾態，流動性、填充性好，適合生產形狀複雜的砂芯。,強度好，衰退慢、可使用時間長。,尺寸精確，可減少加工量。,儲藏安定性佳。,可製作中空型砂芯。,材料取得來源豐富,、便利。,4,缺點,生產設備的造價高，所以想自己生產覆膜砂較困難。,小批量生產成本很高。,覆膜砂製芯，必須使用加溫的金屬模具，作業環境較惡劣。,5,三生產工藝,鑄造砂,砂礦開採 磨洗機清水沖洗 螺旋分級 入庫儲存,(濕精砂), 滾筒乾燥,(110130), 篩析 分級入庫,(乾燥砂),6,覆膜砂,鑄造砂 粒度調整 定量、批次加熱,(130,150),添加劑 混練桶 固化劑 硬脂酸鈣 排砂 破碎 篩析 集塵、冷卻 包裝,鑄造,砂,批次加熱,混練桶,硬化劑,添加劑,樹脂,5060秒,集塵,5060秒,入庫,排砂,脫膜劑,破碎,篩析,冷卻,7,製造方法,覆膜方式,樹脂型態,製 造 方 法,冷覆膜法,(一),液態,硅砂加樹脂,常溫,投入混練機，吹入,常溫,空氣，將酒精氣化。,冷覆膜法,(二),粉態,硅砂,含有固化劑的粉狀酚醛樹脂,煤油,常溫,投入,，,將煤油氣化,熱覆膜法,液態,硅砂加樹脂,常溫,投入混練機，吹入,150熱風,，將酒精氣化。,半乾熱,覆膜法,液態,硅砂加樹脂,常溫,投入混練機，吹入,80,120熱風,，將酒精氣化。,乾熱,覆膜法,固態,液態,硅砂加熱至130,160,，,用硅砂熱量融化固態樹脂,，,並加入固化劑,。,8,四,應用範圍,按型式區分：,外模 1.垂直分型壓力吹送式,2.水平分型壓力吹送式,砂芯 1.中空形式,2.實心形式,疊模 實心形式,離心式 殼型鑄管,克難式 混柴油，使用木型成形，點火,9,按吹砂方式區分,上吹壓式,下吹壓式,側吹壓式,翻轉重力覆膜,翻轉吹壓覆膜,手工倒入,10,設備動作形式區分,全自動,半自動,手動,加熱方式區分,電加熱,瓦斯加熱,柴油加熱,煤炭加熱,11,五,原材料,硅砂,適當的顆粒大小,良好的粒型與硬度,合理均勻的粒度分佈,適當的耐火度,符合要求的熱膨脹量,主要成份的要求,雜質的去除與管制(含泥量),水份的管制,酸鹼值的管制,熱傳導的要求,比重,12,樹脂,重量分子量,融著點 (),流動性 (mm/125),游離酚 (%),聚速 (膠化時間 sec/150),外觀顏色及形狀,固形份 (%),比重,黏度 (CPS),水份,13,其他添加劑,硬化劑 六甲基四氨 次六甲基四氨,又稱烏洛托品,脫模劑 硬脂酸鈣,氧化鐵粉 Fe,2,O,3,降低氣孔發生率,Fe,3,O,4,減輕鑄件表面燒結,偶聯劑 硅烷 增加介面附著,煤粉 造成燃燒環境,石墨 增加耐火度,14,六,覆膜砂的管制,粒度,指覆膜砂成品的顆粒分佈狀況,，大致管制為三篩或四篩的砂，集中率在 85%以上。常用A.F.S.或G.F.N.表示。,粒度的合理分佈，比A.F.S.指數的範圍更為重要而影響質量。,A.F.S. NO ( Wn Sn ) /,n,Wn,G.F.N. NO ( Wn Sn ) /,n,Wn,15,A.F.S.計算方法,A.F.S G.F.N.,(WnSn)/nWn (WnSn)/nWn,mesh Sn mesh Sn,6 3 6 5,12 5 8 8,16 10 10 11,20 16 14 16,30 20 20 22,40 30 28 32,50 40 35 45,70 50 48 63,100 70 65 89,140 100 100 126,200 140 150 178,270 200 200 253,PAN 300 270 357,PAN 620,16,粒度檢驗方法,平均採取欲檢驗之砂樣品,秤量砂樣待驗樣品,100,0.1,公克,(,樣品為濕砂則必須先去除水分,),取標準篩網按粗細順序排列,(,上粗下細,),將砂樣從上而下倒入標準篩中,，,蓋上上蓋密封,將整組篩網安置震篩機上搖篩,3 min,精秤各層篩網所留滯砂的重量,(,Wn,),按照公式計算可得,A.F.S. NO,17,篩目與粒徑,篩目 即每平方英吋(2.54cm)中所包含的孔數目 粒徑 每一顆砂粒的尺寸大小用數字加單位表示,篩目與粒徑的對應,ASTM,篩 目,Mesh,8,10,12,14,16,20,30,40,粒 徑,m,2362,1981,1651,1397,1168,833,589,417,18,粒型,19,20,21,22,台灣砂,東山砂,平潭砂,23,24,冷間抗折強度,製作砂芯的強度主要參考指標,製試片金型,250,5,下砂料,，,15,秒刮除,，,90,秒脫模,試片尺寸,10,10,60 mm,測試機氣壓,3.5kg/c,記錄讀值,去除極值求平均值,(T,1,+T,2,+.T,8,)/8,7.5,試片金型,下料分配,試樣置入,讀值,25,系數計算,h,b,L,n,3 L / 2 b h,2, ( 3 5 ) / ( 2 1 1 ), 15 / 2,7.5,W,W n kg / c,26,熱(冷)間抗拉強度,製作外模或疊模的強度重要指標,金型為骨型,8,字試塊,，,溫度,250,砂料置入,，,10,秒刮除殘砂,蓋上蓋加熱,60,秒自動拉開,讀取數值,讀值,試樣置入,製樣機,27,融著點試驗,溫度範圍,80,120,間隔,2,由左向右分佈砂料,60,秒後開吹氣閥,(1kg/c),吹氣口由右向左往返三次,判讀附著位置溫度值,調壓閥,加溫銅板,吹氣口,28,發氣量試驗,恒溫控制,850,1,樣品精秤淨重,1g,，,10,件,密閉確定,記錄讀值,捨去頭三樣品讀值,捨去極植,加總五件平均值得之,試料入口,記錄紙,試料入口,29,通氣度(透氣值)試驗,製樣,250 50mm50mm,置乾燥箱,置入設備試樣桶中測試,啟動通氣並重複測試三次,，,記錄數值,三次記錄誤差,10%,以內,，,取平均值得之,，,反之則重測,。,試樣筒,讀值,30,耐剝落試驗,(落砂試驗 Peel Back),金型溫度,2505,秤試樣砂,1kg,試樣倒入斗中,下料口對準金型中心,下料,60,秒後翻轉金型,記錄時間與重量,厚度mm,始落砂時間,落砂量g,加料斗,落砂量,金型,31,流動性試驗,試驗機水平調整,秤砂料,1kg,倒入試驗容器,抽活動側門,取讀值,(mm),換算角度,(,),砂,加料斗,尺標,32,灼熱減量試驗( Ig Loss),型砂中雜質含量的指標,將恒溫控制高溫爐昇溫至,1000,坩堝置於,150,烤,30min,後置乾燥器冷卻,30min,精秤坩堝重量，記錄,A,將砂樣品置於,100,紅外線乾燥機下去除水分,樣品置密封乾燥皿中徐冷至常溫,精秤樣品,10,公克，置坩堝中秤重記錄,B,(,小數點下四位數,),將坩堝樣品置入高溫爐中,120,分鐘,取出後置乾燥箱,180 30min,，,乾燥器,30min,精秤樣品重量併記錄,C,(,小數點下四位數,),計算即得,%,( B,( C,A ) ) / B 100 %,33,熱膨脹試驗(差異性試驗),標準樣品為,AL,2,O,3,製砂樣品,標準樣置左側試樣置右側,啟動測試,比對兩種樣品的相對差異,電腦中可分析溫度,差異量,比率,試料入口,34,七,問題與對策,鑄件穿破,、,變形,、,毛刺,異常特徵,砂芯異常,原因分析,對 策,鐵水穿破,變形 毛刺,砂芯易斷,脫模易裂,脫模變形,無法成形,有效厚度不足,砂芯剝落,砂芯夾層,砂芯重量輕,添加劑異常,質量變化,定量誤差,混練工藝,溫度異常,時間異常,原砂異常,雜質多,微粉量大,含泥量高,酸鹼值,製芯工藝,設定條件異常,操作異常,重新取樣化驗,定量設備校驗,混練工藝流程檢查檢討,複查原砂狀況,35,氣孔,異常特徵,砂芯異常,原因分析,對 策,鑄件成品在表面或表皮下,，,產生單個或多個,、,多處的圓形或針狀孔隙,外觀,顏色淺黃,外熟內生,排砂不淨,製芯工藝,溫度異常,時間設定異常,覆膜砂,規格選用不當,質量異常,混料使用,塗料,質量異常,未適當烘烤,混料使用,適用性,檢查砂芯成品熟度,檢查製芯工藝標準,烤箱加時烘烤,取樣複驗,選用適用規格,使用添加劑,再現試驗,使用添加劑,換用規格,36,時間與溫度,300,250,200,30 40 50 60 90,30 40 50 60 90,30 40 50 60 90,37,異常特徵,砂芯異常,原因分析,對 策,鑄件表面粗糙，光潔度不符合要求,外觀,表面粗糙,填充不實,覆膜砂,規格不適用,顆粒太粗,流動性不良,塗料,濃度不均勻,刷塗修補不良,模具,排氣塞阻塞,排氣系統阻塞,設定溫度太高,設備,射砂口不對位,射口阻塞,空氣中含水份,射砂壓力不足,取樣複驗,另選規格,塗料使用管制,模具清理檢修,標準書制修訂,設備維護,平日點檢,標準書制修訂,表面粗糙,38,表面燒結,異常特徵,砂芯異常,原因分析,對 策,滲透結砂,沖刷結砂,熱點燒結,砂芯表面填充不實,砂芯射砂不實,塗料不當,砂芯表面強度不足,塗料附著力不佳,耐火度不足,砂芯高溫強度不足,塗料效果不佳,按粗糙處理對策,另選用規格,調整覆膜砂規格,更換使用規格,添加樹脂,考慮硅砂系統,更換使用規格,使用添加劑,方案調整,39,八,附件,(各種砂的特性),項 目,矽 砂,鋯 砂,橄欖砂,鉻 砂,氧化鋁砂,主要成份,成 因,結晶購造,硬 度,比 重,視 比 重,熔 點,粒 型,特 性,產 地,pH,SiO,2,堆積變成,六方晶系,6,2.7,1.31.5,1750,台 灣,5.57.5,ZrO,2,SiO,2,堆 積,正方晶系,7.5,4.7,2.83.0,2200,耐燒結,澳 洲,6.4,2(Mg)OCr,2,O,3,火成岩,斜方晶系,77.5,3.23.6,1.72.0,1750,耐沖蝕剝落,日本北海道,78,(Fe，Mg)OCr,2,O,3,堆 積,Spinel型,5.5,4.5,2.72.9,19502040,耐燒結,南 非,78,SiO,2,50,60,Al,2,O,3,30,45,熔融 焙燒,斜方晶系,7,2.42.6,1.21.4,2020,代用鋯鉻砂,日本瀨戶,77.5,40,