第一项优质、经济、便易、清洁的改性水玻璃砂工艺和相关材料与设备
一、前言
铸件是机械工业的基础,铸件的生产有砂型铸造及多种多样的特种铸造方法,砂型铸造包括粘土砂、水玻璃砂、树脂砂等,其占铸件生产的主导部分,笔者通过长期的生产实践,摸索出一套改性水玻璃砂铸造工艺,其具有铸件髙质量低成本、废砂废水零排放的显著特点,下面以球墨铸铁阀体生产为例,介绍这项工艺的相关技术、材料、工装及设备。
二、主要技术简介
1、采用气硬改性水玻璃砂造型、制芯
<1>、改性水玻璃砂的原理、特点及配方
改性水玻璃砂是以改性水玻璃为粘结剂,充入二氧化碳瞬硬成型。改性水玻璃是采用微量改性液加至一定规格的铸造水玻璃中搅拌均匀而成,其可提高水玻璃的粘结强度,特别是即时强度,还能提高水玻璃砂的抗吸湿性、流动性、冬季硬化速度及抗蠕变性,由於粘结强度提高,水玻璃加入量可大幅度减少,对水洗干原砂加入百分之四至五即可,另外,改性后的水玻璃绝对含量又减少了百分之十几,加之改性液成分在高温下发生分解等变化,因此大大改善了型砂的溃散性,并使旧砂的湿法再生非常容易。由於改性液是一种水溶性环保化合物,其在旧砂水洗时与残留水玻璃一起溶入污水中,污水经中和净化后变为清水循环使用,实现零排放的绿色生产。
<2>、无箱造型方法
采用顶箱或漏模及可拆砂箱进行造型,上下型用砂块方式定位,见照一。

照一:漏模机构及可拆箱框
型芯采用芯合手工制作,见照二。批量大时可采用射芯机生产。

照二:阀体砂芯
其充气速度快,简便易行,见照三

照三:二氧化碳充气操作现场
<4>、用喷涂方法对铸型及型芯喷涂醇基快干涂
其速度快,涂层均匀,成本低,见照四、五

照四:铸型喷涂醇基涂料照 五:铸型喷涂醇基涂料后点火燃干
2、压边浇冒口结构、特点及制作
压边浇冒口结构见照六。压边浇口为缝隙式,缝隙宽度取四至五毫米,浇口截面依经验取每十公斤件重为一平方毫米。压边浇口上设一放大部位以防浇口出现缩孔,尺寸也根据经验来定。为节约造型用砂,增加浇注压头,放大部位上方装一砂套。
模具制作时,压边浇口可固定在模具的相应部位上,造型漏模时自行准确的形成所要求的压边浇口,浇口套另行制作,合箱时放上。
该压边浇冒口形式具有挡渣好、铸件合格率高、因可实现无冒口铸造,铁水利用率高、操作方便、清理容易等特点。
3、旧砂湿法再生及污水处理技术
<1>、旧砂湿生再生技术及特点
其技术工艺流程为:旧砂经磁选、破碎后进行搅拌水洗,砂水分离后,旧砂经晒干或烘干回用,污水经处理后循环使用。见照七。
其具有设备简、投资少、再生回收率高、再生砂质好、成本低、环保性好等特点。
<2>、污水处理技术及特点
其基本原理是:针对污水呈碱性,通过加酸调节PH值,再针对污水中存在的大量悬浮物,通过加相关药剂,使其凝絮沉淀,从而使污水变为可循环使用的清水。见照七。其具有处理水质好、成本低、设备简等特点。
三、相关材料、工装及设备
1、造型材料
抗吸湿性好,制作的铸型及型芯可长时间放置待用。
改性水玻璃可现场配制,即配即用,放置一年也不老化。
成本低。
<2>、原砂
中小件采用50-100目擦洗干砂,大件适当粗些。
<3>、二氧化碳
根据铸件产量可选用瓶装或储罐装,前者气压高,使用时要更注意安全。
<4>、涂料
选用粘结强度高、涂刷性好的醇基涂料。
2、模具、操作机构及配套工装
将装好压边浇口的模具固定在顶漏模机架上,见照八、九。再制作相配套的可拆箱框及吹气压板。见照十.
照八:带模具的漏模机
该机构和工装制造简单、操作方便,新工人稍加练习即会。
3、涂料喷涂机,见照十一。
照十一 :涂料喷涂机
工作时,其顶部电机带动罐内叶片旋转,使罐内涂料始终处於均匀不沉淀状态,喷涂的涂层质量好,速度快。
4、旧砂湿法再生和污水处理设备及配套设施旧砂湿法再生设备及相关设施:磁选输送机、破碎机、搅拌水洗机各一台,清水、污水池各一个,清水、污水泵各一套,见照七。再生旧砂采用晒干或三回程烘干机烘干。
污水处理设备及配套设施:污水、清水池各一个,中间处理池二个,沉淀泥块池一个,污水泵一套,搅拌机二台,盛酸槽一个,药液缸二只,
应用示例:
某年产三千吨球铁阀门铸件厂,采用二氧化碳瞬硬水玻璃砂工艺,旧砂全部湿法再生,单班作业,每天再生旧砂二十吨,产生污水三十吨,其有关设备及相应设施如下:
5kw磁选输送机一套,8kw破碎机一台,12kw卧式搅拌水洗机一套,10m x 10m x 1.2m清水、污水池各一个,4m x 2.2m x 2m中间处理池二个并排相联,3m x 3m x 1m沉淀泥块池一个,0.5kw清水、污水泵各一套,0.5kw搅拌机二台,再生旧砂晒干地面约二亩。
四、本工艺技术的主要特点
1、生产的铸件质量高:表面光洁度可达Ra6.3-12.5,尺寸精度能达CT7-9,特别适合内腔不需加工的软密封阀体的铸造,见照十三、十四、十五、十六。
2、铸件合格率高:大於百分之九十五。
3、铁水利用率高:由於铸型刚性好,能实现无冒口铸造,铁水利用率可达百分之九十至九十五。
4、生产效率高:由於气硬速度快,起模机构操作方便,其效率比潮模脱箱造型还要高。
5、铸件浇冒口清理简便,用手锤即可清除,见照十七。铸造抛丸清理后,打磨一下浇口即成。
照十七 :用手锤清除压边浇冒口
6、可实现无箱造型,节省大量的砂箱工装,见照十八、十九。
7、综合成本低:大大低於树脂砂成本,而且不高於潮模砂的成本。
8、环保性好:旧砂全部湿法再生,污水经处理循环利用,实现废砂废水零排放,铸造中不产生树脂砂危害人体的气味,生产环境好。
9、铸造各环节操作简便,很易学会,劳动强度比潮模造型降低,而生产效率及铸件合格却提高,故能宽松铸造劳动力市场。
10、各配套设备简易,投资少,投产快。
五、结语
本文以球铁阀体为例,介绍了一种高质量、低成本、废砂废水零排放生产铸件的实用技术,其对於许多黑色及有色合金铸件而言,文中的大部分内容也许有参考和借鉴的作用。在此,笔者热忱欢迎对其感兴趣的同行们来进行商讨和交流,以求这项工艺技术在共同努力中不断得到提高和创新。
第二项 具有多项新特点的低压铸造技术和相关工装设备
一、前言 低压铸造工艺由於具有平稳底注充型、压力下结晶的特点,对於易氧化合金,能获得高质量、髙合格率、高金属液体利用率的铸件。因而在有色合金、特别是铝合金铸件的生产中,占有的比例越来越大。但传统的低压铸造设备及工艺,由於存在升液管使用寿命低、补充金属液麻烦、生产效率低、液面控制系统复杂等问题,特别对於件小量大的铸件,难以推广应用。笔者通过实际生产,采用一种压铸式低压铸造工艺及相关工装设备,有效地改善了以上问题。现将其基本情况介绍如下。
二、基本工艺过程 采用立式低压铸结构,升液管处固定位置,其上安置可上下运动的组合模具,其下为可上下运动的保温炉体。向炉体内注入所需重量和温度的金属液,将模具、升液管、炉体三者密封固紧后,开启液面控制系统按预设的参数完成升液、保压结晶过程; 模具上移,自动分开,取出铸件;炉体下移,待注入金属液开始下一个循环。
三、主要设备及工装
1、低压铸造机:其主要由可带动模具自动分合的上油缸、放置升液管的固定板、控制炉体上下移动的下油缸、油压系统、液面加压控制装置、机架等部分组成。
2、升液管:根据金属液的浇注温度可选用普通钢管、耐热钢、耐热球铁等金属材料或石墨、陶瓷等非金属材料制作。
3、保温炉体:其由金属外壳、电阻发热元件、耐火材料炉衬组成。 4、模具:根据铸件结构,其可分成多块,或带活块。模具材料可全为金属,也可由金属和砂芯组合。
四、主要特点
1、具有传统低压铸造工艺的铸件质量高、合格率高、金属液利用率高的优点。
2、由於升液管是间歇式浸入金属液中,时间短,因而其使用寿命大大延长。这样,不仅适合有色金属件的生产,也适合黑色金属件的生产。
3、金属液补加方便,低压浇注温度波动小,有效保证浇口余料少,从而进一步提高金属液的利用率。
4、由於浇注一次,补加金属液一次,保证了每次浇注时的液面一致,从而简化了对液面控制系统功能的要求。
5、保温炉体可大可小,适合各类大小铸件的生产,特别方便小铸件的生产。
6、每次浇注过程操作简便,大大提高了生产率。 7、设备简易,投资低。 五、应用范围 特别适合铝铜等易氧化合金质量要求高、重量小的铸件生产,如铝铜接头、水暖阀门等,其有着广大的应用市场。