优质膨润土、煤粉在湿型砂中的应用

发布时间:2020-04-18  栏目:澳门新葡萄京棋牌手机版  评论:0 Comments

摘要:随着中国和亚洲其它主要经济体工业化步伐的不断加快,针对制造汽车、机床、工程机械和其它金属零件所必需的先进金属铸件和铸造技术的需求也在不断上升。这一需求部分源自对铸造作业效率和降低环境影响的期望的提高。
  全球领先的特种化学品制造商科莱恩将再次出席今年5月16日至19日在北京中国国际展览中心举办的Metal
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Metallurgy展会。在活动期间,科莱恩将推出其最新的铸造添加剂,包括其创新型膨润土配方,该配方可应对成型过程中最棘手的挑战并实现成本效益的优化。  随着中国和亚洲其它主要经济体工业化步伐的不断加快,针对制造汽车、机床、工程机械和其它金属零件所必需的先进金属铸件和铸造技术的需求也在不断上升。这一需求部分源自对铸造作业效率和降低环境影响的期望的提高。在今年的Metal
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Metallurgy展会上,科莱恩将展示其创新型膨润土配方如何支持铸造成本优化,以及如何应对成型过程中的其它突出挑战。  科莱恩功能性矿物业务单元铸造用添加剂总监何泽芬表示:”此次在Metal
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Metallurgy展会上展出的GEKO系列产品以钢铁铸件的高精度、实用性强和易溃散而闻名业界。该系列产品可以有效提高铸造生产能力和促进形成精美铸件,同时减少排放量。因此,在实现独一无二的高效成型系统方面,GEKO产品不可或缺。”  科莱恩铸造膨润土产品GEKO基于天然黏土矿物,在铸造过程中具有铸型稳定性高,混砂时间短,溃散性佳的优势。在Metal

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现在铸造工厂所采用的造型方法,过去十年间没有大的变化而造型技术有了大的进步。对湿砂造型、精密砂型、消失模铸造分别叙述如下。

  • Metallurgy展会上首次向亚洲市场推出的将是GEKO NAB 、GEKO NAB +和GEKO P
    +系列产品。该系列产品可以降低废品率,减少添加剂消耗,并实现更出色的铸型稳定性,从而帮助制造商克服造型操作中的一些棘手难题并实现铸造成本的优化。  在铸造湿型砂工艺过程中,GEKO系列产品通过改善湿型砂保水性和提升型砂流动性,可以生产出更均匀的湿型砂。此外,由此产生的更高耐热性确保了湿型砂系统中更低的添加剂消耗量。改进后的湿型砂流动性以及对抗较高的热湿拉强度(WTS)和干压缩强度的抗性提高了铸型的稳定性,优化铸造成本。  由于其高比表面和强结合性,膨润土是一种真正的全能产品,能够改善从食品到铸造等行业的广泛的产品和工艺。作为基于膨润土的特种产品领先供应商,科莱恩在整个价值链中实现了高度集成:包括从勘探、采矿、加工和精炼到针对行业和客户特别定制解决方案。  科莱恩的全系列膨润土配方将在北京中国国际展览中心举办的Metal
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    展会E1馆M16号展位展出,期间科莱恩的技术和客户服务专业团队将随时展示他们的解决方案及如何实现铸造成本的优化,并同时回答参观者的问题。此外,科莱恩将在展会期间举办技术研讨会,详细介绍其亮点突出的解决方案。
    (来自:科莱恩)

摘 要
通过优质膨润土、煤粉与普通膨润土、煤粉压湿型在砂上的应用对比表明,在湿型砂中使用优质膨润土、煤粉后,型砂的性能明显改善:旧砂含泥量大幅度下降,铸件起夹、粘砂缺陷下降80%以上。由于使用优质膨润土、煤粉,其加入量减少,新砂补充量减少,使铸造生产成本大大降低,取得相当可观的经济效益。关键词
膨润土 煤粉
湿型砂一.前言湿型砂主要添加剂是膨润土,煤粉,其质量对湿型砂的质量起着至关重要的作用。多年来,我厂一直使用普通膨润土、煤粉,铸件常常出现起夹、粘砂等批量报废的缺陷。从今年年初,我厂开始使用优质膨润土、煤粉后,铸件起夹、粘砂缺陷下降80%以上。使用优质膨润土、煤粉尽管单价比普通膨润土、煤粉高,但由于其加入量减少,新砂补充量减少,铸造缺陷减少,使铸造成本大大下降,给工厂带来明显的经济效益。二.生产条件和优质膨润土、煤粉与普通膨润土、煤粉性能对比1.生产条件工厂使用高效双转子混砂机S1420D混砂机和摆轮式S124混砂机各一台,新砂使用75/150目江西都昌砂,膨润土使用辽宁建平东明矿业有限公司的优质膨润土Pda10,煤粉使用河南平顶山祥和建材有限公司的15号高效煤粉。
混砂工艺如下:2.优质膨润土与普通膨润土性能对比我厂使用的优质膨润土与普通膨润土的性能如表1所示

◆湿砂造型法。

表1优质膨润土与普通膨润土性能对比表1优质膨润土与普通膨润土性能对比
湿压强度吸蓝量(g/100g)膨润值(ml/3g)胶质价膨胀倍数(ml/2g)优质膨润土≥100≥32≥70100≥20
普通膨润土≤6018~2436~4996~998-15

Mount公司认为:适用于大部分金属材质、大批量生产的造型法中,粘土湿砂造型是最经济的造型法。铸造工厂装备有最新技术的控制装置,就应逐步做到,用湿型砂控制技术可以反复得到最佳的性能。这些控制装置包括,筛分分离金属、回用砂的冷却、回用砂混练时准确释量添加剂等等。

3.优质煤粉与普通煤粉性能对比我厂使用的优质煤粉与普通煤粉性能如表2所示。
灰份挥发份(%)焦渣特性水份(%)硫份(%) 优质煤粉≤10≥305-6级<3<1
普通煤粉12-1522-251-2级3-3.50.6-0.8三.结果与分析1.使用优质膨润土、煤粉前后型砂性能对比多年来,我厂一直使用普通膨润土、煤粉,为了保证砂一定的强度以及造型性能,减少铸件起夹,粘砂缺陷的发生,必然要增加膨润土和煤粉的加入量。长期以来,造成型砂的含泥量大幅度上升,型砂水分即使高达成6%左右,型砂紧实率,透气率均较低,型砂手感仍较干,起模性能差,不易修型。铸件常常因起夹、粘砂等缺陷导致批量报废。今年年初,我厂开始使用优质膨润土、煤粉后,旧砂的含泥量大幅度下降,型砂性能明显改善。今年上半年与去年下半年相比,铸件起夹、粘砂缺陷下降80%以上。

Vulcan公司认为,现在的粘土湿砂造型机具有优良的性能,能以二年前从未达到过的速度,制造要求严格、允许差别很小时湿砂型。再加上准确控制效率高的供砂装置,使粘土湿砂型在铁基合金和非铁合金的造型中保持最重要的地位。

表3 优质膨润土、煤粉使用前后型砂性能对比
旧砂含泥量水份(%)湿压强度透气率紧实率(%)备注
使用前20-225.5-5.60.08-0.1100-14030-40
使用后14-163.5-50.09-0.13140-17040-503个月后

Macler
Assoc认为,在湿砂造型中,垂直分型与水平分型两种加以比较,对于大批量生产中、小型,灰铁件或球铁件的铸造工厂,重直分型造型都占优势,因其设备费用比较便宜、可以高速造型、所需人员少、紧实度的偏差小等优点。但采用垂直分型工艺,在浇口方案与昌口与形态上,以及在用复杂的芯子、过滤片、冷铁、套管、舂入芯等方面都受到限制。此外,用流动性好的合金铸造时,由于金属静压比较高,容易引起金属渗透粘砂。

2.膨润土的质量对湿型砂质量影响从表①可见,优质膨润土的吸蓝量和膨润值均比普通膨润土高,这是因为吸蓝量反映膨润土的纯度,膨润值体现膨润土纳化程度。膨润土吸蓝量越高,膨润土的纯度越高,膨润土的湿态粘结力也越大;膨润土膨润值越高,膨润土纳化程度越高,膨润土的热湿态粘结力越大。而湿型砂铸造厂所关心的膨润土质量主要是其湿态粘结力和热湿态粘结力大小,因此只有吸蓝量和膨润值均高的膨润土才是湿型砂理想的添加剂。笔者在试验中曾发现有些膨润土吸蓝量很高,大于32g/100g,但膨润值却很低,小于36ml/3g,这说明该膨润未经充分钠化但纯度高的钙基膨润土,不适合于湿型砂使用。同时,也发生有些膨润土的膨润值很高,大于701/3g,但吸蓝量却不小于18g/100g,说明这些钠基膨润土纯度不高,只是经过充分钠化而已,同样不适合湿型砂使用。笔者认为:只有吸蓝量、膨润值“双高”的膨润土才称得上优质膨润土,才适合于湿型砂生产。我厂标准规定膨润土吸蓝量≥32g/100g,膨润值≥70ml/3g。3.煤粉的质量对湿型砂质量影响由于表2可见优质煤粉与普通煤粉的区别在于前者灰份低;挥发份高,焦渣特性等级高。湿型砂使用的煤粉若灰份高,必使型砂含泥量增加,铸件容易产生气孔,砂孔等缺陷。煤粉要有足够高的挥发份,这是在铸型内形成还原性气氛以及产生光亮碳所必要的。煤粉的焦渣特性,过去不少铸造厂家均未引起足够重视,造成焦渣特性只有1-2级的煤粉在湿型砂上大量使用,近年来铸造专家对湿型砂上使用煤粉的焦渣特性意见达成一致,普遍认为适合湿型砂用煤粉的焦渣特性应用5-6级。因此,我厂煤粉标准为灰份应小于10%,挥发份应控制在30-38%之间,焦渣特征等级为5-6级。4.使用优质膨润土、煤粉经济效益开始使用优质膨润土、煤粉时,不少厂家往往担忧成本会上升。事实却相反,主要有以下三方面的得益。使用优质膨润土、煤粉,由于其加入量减少,原材料成本还会有所下降。由于使用优质膨润土、煤粉,其加入量减少,旧砂含泥量降低,无需加过多的新砂用来冲淡型砂的含泥量,只需添加生产过程中损耗的新砂。使用优质膨润土、煤粉后,铸件起夹、粘砂缺陷下降。四.结论使用优质膨润土、煤粉后,旧砂的含泥量从原来的20-22%下降到现在14-16%;型砂水分大大降低,湿压强度、透气率明显提高,型砂紧实率达到理想状态;铸件丐夹、粘砂缺陷下降80%以上;生产成本并未上升,还可取得可观的经济效益。建议湿型砂的添加剂应选择吸蓝量、膨润值指标“双高”的优质膨润土以有灰份低、挥发份适中、焦渣特性等级5-6级的优质煤粉。参考文献1.胡彭生,型砂,上海,科学技术出版社,1980
(end)

在制造有色合金铸件方面,已设计了适合这类合金铸件的大批量生产各种特性垂直分型造型法,现正在推广。但是,具有要求的机械特性的铸件,在用这种造型法达到相当高度的大批量生产之前,作为大批量铝合金铸件的生产方式,金属型铸造法依然占有优势。

Macler
Assoc认为,水平分型湿砂型铸造法,对于中、小批量铸造工厂,还是有利的造型法之一,无论是上型、下型方式,或双面模板方式,对复杂铸件的生产都有适应性。可在一个循环期内更换模样,短时间运行、长时间运行都可以有效的进行生产。但手工操作需要机械化,为了保证生产表面优良、尺寸精度高的铸件,还需对整套设备进行改造。温砂造型法的选择,需要考虑以下各点:

◆要有能造型出硬度均一的高质量铸型的造型设备。

◆可以迅速更换模板。

◆下芯、铸型的装卸机械化。

Macler
Assoc谈到,为使造型度均一,采用了多种技术。有几种自动双面模板机采用了射砂和压实法,此时,为了取得均一的铸型密度,射砂和压实法,此时,为了取得均一的铸型密度,射砂的方向要是与板垂直的方向。还有一种上型、下型造型机,为使铸型密度均一,还采了微振击和压实。另外,为向模样填砂时有强的冲击力,也有用高压缩气体的。但是,为得到均一的铸型硬度,采用了多种方法,对各种造型方式来讲一种方法是解决不了的。在造型机的选择上,要对现在使用的铸造厂进行调查,并用自己的模样试验,以观察其结果。

◆精密砂型

这种造型法的要点是用冷芯盒法的化学粘结铸型。Vulcan认为这是铝合金缸体和缸盖铸件铸造工艺的复活。其理由是这种方法,可将缸套铸在缸体中,同时,还有能使用实现方向性凝固的冷铁的优点。

这种方法是在1970年代出现的用于铸造近净形铸件和用湿砂铸造对需要增加芯子的形状复杂的铸件。现在,铸造形状复杂尺寸的准确的铸件时,标准的办法是用冷芯盒造型法。而且,与砂型铸造相比适用于更多的合金。在制芯作业中可见到,由于树脂化学和造型装置的革新,可用更低的价格铸造质量,更高的零部件用液泵和机械手自动生产线,装置进一步改善,所需劳动力减少,可生产出高质量、低成本的铸件。冷芯盒工艺造型机是制芯机的重大的变型。有的造型机上型、下型同时造型,有的造型机可制出两面型腔的铸型叠型铸造,第三种变型是利用二组造型机,一组是上型,一组造下型。

这些造型机为了提高精度,使分型线的飞边最小,在全过程中将铸型紧实是其特点。大型造型机,为使其动作平滑可靠完全用油压驱动。装有机械手,实施上涂料型、干燥、下芯、涂粘结剂和合箱等作业。由于有了这些装置,可减少所需的劳动力,保证最高的质量和生产效率。这种冷芯盒造型机,其铸型的状况不仅影响铸件表面质量和清理作业,对芯子的正确组装和芯头使型砂在射砂头中流态化的位置也有影响,因而,铸型的设计是非常重要的。

Macler
Assoc称,冷芯盒造型机有几种射砂技术。大部分造型机,这种型式的造型机,用低压大风量射砂,每个循环后都可以使射砂。有二、三个机械厂不是使砂子流态化,而是用挤出方式,用有专利权设计的射砂,低气量高压射砂,有的机械厂认为,用挤出方式,制造复杂的铸型时,砂子也容易流动。这二种技术,最好用自己的模样进行试用比较,选出最好的方法。

冷芯盒造型法,可以制造尺寸非常准确的复杂铸型,但模费用和型砂粘接剂、催化剂的成本比湿砂型用的砂和粘接剂的价格要高,冷芯盒造型法的造型速度低。

◆消失模铸型

Vulcan消失模铸造由于设备和原料改进而有所发展,采用的比率在不断扩大。多方向的充填工作点,充填砂(后续砂)即时充填等新技术、使铸件质量,造型速度提高而成本降低。

消失模铸造的优点有:发泡模可没有斜度或钭度很小,有时还可用钭度使复杂形状可以造型,设计上有自由度。此外,可使铸件重量减轻,减少甚至不需机械加工,不用芯子也可铸造等。设备上的革新,组成的部件、涂料、充填介质等新的开发、使铸件质量和生产效率提高,从而使市场日益扩大。

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