【摘要】依據(jù)對(duì)樹(shù)脂砂生產(chǎn)大型鑄鐵件的特性分析，闡述了用樹(shù)脂砂生產(chǎn)大型鑄鐵件的鑄造工藝要點(diǎn) 與關(guān)鍵工序的過(guò)程質(zhì)量控制。通過(guò)介紹幾種典型大型鑄鐵件用樹(shù)脂砂生產(chǎn)的實(shí)例，具體說(shuō)明了提高樹(shù)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(shù)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(dòng)強(qiáng)度低，以及生產(chǎn)率高等一 系列優(yōu)點(diǎn)，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(guó)內(nèi)，目前樹(shù)脂砂在中小鑄鐵件上的應(yīng) 用已比較普遍，然而由于樹(shù)脂砂獨(dú)特的生產(chǎn)特性，關(guān)于大型鑄鐵件用樹(shù)脂砂生產(chǎn)的報(bào)道還比較少。 鑄鐵件的樹(shù)脂砂生產(chǎn)線，主要 用于生產(chǎn)大型鋼錠模、機(jī)床類床身、大型冶金備件等。 一、樹(shù)脂砂生產(chǎn)大型鑄鐵件的特性分析 樹(shù)脂砂型的工藝特性是：高溫強(qiáng)度低，潰散性好瞬時(shí)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(shí)間 長(zhǎng)，因此用樹(shù)脂砂生產(chǎn)大型鑄鐵件時(shí)，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(shí)：樹(shù)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(shí)，樹(shù)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(shí)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(shù)脂砂經(jīng)高溫鐵液焙燒后，樹(shù)脂快速分 解，造成鑄型表面強(qiáng)度下降，若此時(shí)鐵液尚未凝固，鐵 液極易鉆入砂粒縫隙或侵蝕砂粒，造成粘砂缺陷。 （%）變形!樹(shù)脂砂高溫抗壓強(qiáng)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(duì)于大型鑄鐵件來(lái) 說(shuō)，由于樹(shù)脂砂的導(dǎo)熱性能差，使得大型鑄件凝固的速 率進(jìn)一步下降，造成組織粗大；對(duì)球墨鑄鐵件還會(huì)造成 球化衰退，嚴(yán)重影響其內(nèi)在性能。 對(duì)于大型鑄鐵件用樹(shù)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(duì)措施，進(jìn)行改進(jìn)或解決。
二、鑄造工藝要點(diǎn)
用樹(shù)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(shù)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(jì)。 $%樹(shù)脂砂的制備工藝 發(fā)氣量大是樹(shù)脂砂的基本特性，對(duì)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(shù)脂砂的制備既要保證鑄型強(qiáng) 度，防止大型鑄鐵件產(chǎn)生粘砂與變形缺陷，又要控制樹(shù) 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(shù)脂砂型制備過(guò)程中，除了要嚴(yán)格 控制原砂品質(zhì)、樹(shù)脂與固化劑的’含量外，還要嚴(yán)格控 制樹(shù)脂砂的配比。適用于大型鑄鐵件樹(shù)脂砂配制的原料。在設(shè)計(jì)大型鑄鐵件的樹(shù)脂砂澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)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(shù)脂砂氣體的析出、侵入鐵液。因此，依式（#） 計(jì)算出的澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道最小總截面積，會(huì)比用普通粘 士砂的大，這樣可以保證樹(shù)脂砂生產(chǎn)大型鑄 鐵件的實(shí)際澆注時(shí)間小于依據(jù)通用計(jì)算公式獲得的時(shí)間。 小流速主要防止沖砂，通過(guò)設(shè)計(jì)開(kāi)放式澆注系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)， 具體可設(shè)計(jì)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(jì)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(guò)濾網(wǎng)。
三、關(guān)鍵工序過(guò)程質(zhì)量控制
（1）要重視控制樹(shù)脂砂設(shè)備的正常運(yùn)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(yùn)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(shí)樹(shù) 脂加入量增加（易產(chǎn)生氣孔）或影響鑄型強(qiáng)度（易產(chǎn)生 粘砂）。故生產(chǎn)大型鑄鐵件時(shí)，由于用砂量較大，應(yīng)尤 為重視。
混砂機(jī)能否正常運(yùn)行，將直接影響著混砂的質(zhì)量。 一般情況下，樹(shù)脂與固化劑的加入量是依靠隔膜泵電動(dòng) 機(jī)的電壓來(lái)控制的，砂料加入量是由自動(dòng)開(kāi)合閥門來(lái)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(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，砂料 閥門因反復(fù)開(kāi)合，也會(huì)出現(xiàn)計(jì)量不準(zhǔn)的情況。因此，每 周都要對(duì)樹(shù)脂砂的配比進(jìn)行檢測(cè)，以確保樹(shù)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(guò)程的質(zhì)量控制!制作大型鑄件的模 樣底板時(shí)，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(shí)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(qiáng)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(yàn)員檢查確認(rèn)。為提高模樣的定位精度，在模 樣底板上先畫(huà)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(shí)， 應(yīng)以“方框線”和模樣的定位中心線作為測(cè)量基準(zhǔn)。
（3）填砂過(guò)程的質(zhì)量控制!樹(shù)脂砂雖然具有良好的 流動(dòng)性，填砂時(shí)仍應(yīng)用手或木棒對(duì)型砂進(jìn)行緊實(shí)，以提 高鑄型的緊實(shí)度。特別是凹部、角部、活塊、凸臺(tái)下部 及澆注系統(tǒng)等部位，必須舂實(shí)，否則容易產(chǎn)生機(jī)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(shí)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(duì)體積較大或出氣不暢的砂芯，制芯時(shí)應(yīng)預(yù)埋通氣繩或通氣管。
（&）冷鐵使用過(guò)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(huì)加劇樹(shù)脂砂鑄件在放置冷 鐵的部位產(chǎn)生蜂窩狀氣孔），實(shí)際使用時(shí)，很難清理，而 且人力搬運(yùn)不便，因此在樹(shù)脂砂生產(chǎn)中多用石墨冷鐵來(lái) 代替鑄鐵冷鐵。但要切記，石墨冷鐵在使用前必須進(jìn)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(guò)程的質(zhì)量控制!樹(shù)脂砂的高溫抗壓 強(qiáng)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(shí)間長(zhǎng)，因此對(duì)鑄型進(jìn)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(qiáng)，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(guò)程的質(zhì)量控制!樹(shù)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(shí)，為避免孕 育衰退，對(duì)高牌號(hào)灰鑄鐵宜采用*+,*-,./復(fù)合長(zhǎng)效孕育 劑；對(duì)球墨鑄鐵應(yīng)采用*+,./復(fù)合長(zhǎng)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(hào)的球墨鑄鐵采用不同型號(hào)的球化劑。 因樹(shù)脂砂發(fā)氣量大，極易產(chǎn)生氣孔和夾渣缺陷，故 對(duì)熔注操作過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格控制，堅(jiān)持“高溫熔煉，適溫澆 注”的原則。
四、大型鑄鐵件生產(chǎn)實(shí)例
鋼錠模壁厚較大，表層凝固需要的時(shí) 間較長(zhǎng)，樹(shù)脂砂型長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受高溫鐵液的侵蝕，樹(shù)脂不 斷被熔蝕分解，使鑄型砂粒間形成空隙，樹(shù)脂砂強(qiáng)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(qiáng)冷。澆注工藝由原來(lái)的合箱澆注改為敞 開(kāi)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(wèn)題可通過(guò)補(bǔ)加加工余量來(lái)解決），中間砂芯采用 中空式，其內(nèi)部空氣形成對(duì)流，加強(qiáng)冷卻，使鐵液與鑄 型接觸面快速凝固。 （&）控制鐵液進(jìn)入鑄型的方式，以防止鐵液直接沖 刷鑄型。
（2）調(diào)整樹(shù)脂砂配比，提高鑄型緊實(shí)度，使鑄型具 有一定的強(qiáng)度。
工藝原因分析：
（1）因疏于對(duì)樹(shù)脂砂的檢控，造成樹(shù)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(jì)未能遵循大型鑄鐵件樹(shù)脂砂生 產(chǎn)需要“大流量、小流速”的原則。
（3）澆注溫度低，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。
主要工藝措施如下：
（1）此類型的鑄鐵件樹(shù)脂砂生產(chǎn)宜采用均衡凝固的 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，內(nèi)澆道壓邊分散設(shè)置，熱節(jié)點(diǎn)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(qiáng)，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(zhǎng)效孕育劑，分別進(jìn)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(yǔ)
（1）嚴(yán)格控制樹(shù)脂砂的配比質(zhì)量是用樹(shù)脂砂生產(chǎn)大 型鑄鐵件工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要重視對(duì)樹(shù)脂砂設(shè)備的保養(yǎng) 與維護(hù)，并認(rèn)真執(zhí)行樹(shù)脂砂周檢制度。
（2）樹(shù)脂砂生產(chǎn)大型鑄鐵件的鑄造工藝設(shè)計(jì)，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(shù) 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(shù)脂砂生產(chǎn)大型鑄鐵件的質(zhì)量水平，必 須加強(qiáng)對(duì)其關(guān)鍵工序過(guò)程的質(zhì)量控制。
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