铸造用陶粒砂的抗压强度分析.pdf

2017年第3期 铸造设备与工艺垫!Z生垒旦里Q旦型望!坚堡Q旦!里丛垦塑垒塑旦婴堡旦塑Q垦Q生! 』望里：兰Q!!些兰·应用研究· doi：10．16666／j．cnki．issnl004—6178．2017．03．010铸造用陶粒砂的抗压强度分析潘航。陈蓉(共享装备股份有限公司，宁夏银川750021)摘要：本文通过改变呋喃树脂以及GH06固化剂的加入量，对铸造用陶粒砂的抗压强度进行分析，并总结了陶粒砂的最佳树脂固化剂加入量，为实际生产提供保障。关键宇：型砂强度；呋喃树脂；最佳加入量中图分类号：TG221．1 文献标识码：A 文章编号：1674—6694(2017)03-0030-02Compressive Strength Analysis of Ceramsite Sand for FoundryPAN Hang，CHEN Rong(KOCEL Group Limited，Yinchuan Ningxia 750002，China)Abstract：By changing the addition of furan resin and GH06 curing agent，the compressive strength of ceramsite sand for castingWas analyzed in this paper，and the optimal value of resin curing agent Was summarized to satisfy the actual production condition．Key Words：sand strength，furan resin，optimum addition铸造用砂、树脂、固化剂等是铸造生产中不可缺少的辅助材料，主要服务于造型，在铸造生产中铁水以及钢水等金属液要求砂型必须满足一定的强度要求【1】。自硬呋喃树脂由于其溃散性好、生产效率高等优点在铸造生产中有广泛的应用删。在实际生产中，必须对树脂、固化剂的加入量进行调整，以满足实际生产中的强度要求。陶粒砂作为一种新型的铸造用砂，由于具有密度低、保温隔热、耐久性能好、吸水率低等诸多优点而被选择，陶粒砂的型砂强度以及应用于铸造业、替换其他型砂的可能性，是大家关注的焦点。型砂强度的影响因素主要有树脂固化剂的加入量、环境温度、砂温、湿度、PH等，本文控制砂温、环境温度、湿度等条件相同，通过改变树脂固化剂的加入量，得到陶粒砂抗压强度的变化曲线，对铸造用陶粒砂的抗压强度进行分析，确定最佳树脂加入量以及最佳固化剂和加入量，为实际生产中树脂固化剂最佳加入量的选择提供数据支持。脂，GH06固化剂(适用环境温度10℃～20℃，砂温15℃。20℃)，总酸度在24％。28％之间。1．2试验条件及设备试验条件：在室温条件下进行。试验设备：XQY—II智能型砂强度机、电子天平、SSZ震摆式筛沙机、4,40铁模、SAZ树脂砂制样机、混砂机。1．3试验方案及方法1．3．1试验方案1)通过车间现有铸造用砂树脂固化剂加人量配比为参考，确定树脂固化剂加入量，固定固化剂加入量，通过改变树脂的加入量进行实验，以确定满足实际铸造生产的树脂最佳加入量；2)根据方案1)中得出的数据以及车间的强度要求，确定固定的树脂加入量，通过改变固化剂加人质量分数(占树脂含量的比例)分别为30％、40％、50％、60％、70％进行实验，确定最佳固化剂加入量。1．3．2试验方法1试验方法 内；1)用电子天平称取1 000 g陶粒砂’置于混砂机1．1原材料 2)在混e)机cPJJn．N--定量的固化剂，置于混砂试验选用40目～70目铸造用陶粒砂，呋喃树收稿日期：2017-03—03作者简介：潘航(1991一)，男，检测工程师，材料化学专业，主要从事铸造实验工作。·30·机内混匀；3)向混砂机内加入一定量的树脂，打开混砂机使其搅拌至混合均匀；4)将混合后的型砂倒人铁模中进行制样，待硬万方数据2017年第3期 潘航，陈蓉：铸造用陶粒砂的抗压强度分析 铸造设备与工艺化后起模，24 h后进行抗压强度的检测。2试验结果与分析2．1 不同树脂加入量下的型砂抗压强度变化首先，根据车间现有铸造用砂树脂固化剂加入量配比为参考，选择树脂加入质量分数为0．9％、1．2％、1．5％，固化剂加入质量分数为43％，研究不同树脂加入量下的型砂强度变化。树脂加入量，％图1树脂加入量改变下的型砂强度变化图1为固化剂加人质量分数为43％时，不同树脂加入量下型砂强度的变化曲线，树脂的加入质量分数分别为0．9％、1．2％、1．5％．图1表明，在固化剂加入量固定时，型砂的抗压强度随着树脂加入量的增加而增加，在树脂加入量为1．5％时达到最大值，此时的强度有利于铸造生产中的起模和浇铸，但却会使后期的开箱和清理过程变的很麻烦，所以并不是型砂的抗压强度越高越好，要根据铸件的大小、浇注体系的不同等综合考虑来确定。2．2最佳固化剂加入量的确定由于实际铸造生产中的型砂使用要求，型砂强度必须达到一定强度，根据铸件的大小，型砂强度有不同的要求。选择6 MPa作为型砂强度要求，从图1可以看出，在树脂加入质量分数为1．O％时达到了6 MPa，所以选择1．O％树脂加入量进行最佳固化剂加入量的确定，试验结果如图2所示。图2中树脂加入质量分数固定为1．0％，固化剂加入质量分数分别为30％、40％、50％、60％、70％(占树脂含量的比例)。从图2中可以看出，在确定树脂加入量不变的情况下，随着固化剂加入量的增加，型砂的抗压强度先增加，再降低的趋势，在固化剂加入质量分数达到40％之后趋于平缓，固化剂加入质量分数为60％时达到最大值，强度为6．885 MPa．当固化剂含图2固化剂加入■对型砂强度的影响量超过60％时，型砂强度反而会降低。因此，固化剂加入质量分数在40％～60％时均可以满足实际铸造生产中的强度要求，从节约成本和强度要求的角度考虑，推荐最佳固化剂加入质量分数为40％．固化剂在树脂的缩聚反应过程中起着固化的作用，固化剂加入量过低时，树脂的缩聚反应不能很好地进行，则会导致型砂的固化不良，甚至不固化，当固化剂加入量过高时，则会发生吸湿返潮的现象，从而影响型砂强度嘲，使抗压强度下降，影响实际生产，提高成本。只有当固化剂加入量达到一定的量时，树脂的缩聚反应才能很好地进行，从而达到最大的型砂强度。2．3硬化曲线图3为树脂加入质量分数1．O％、固化剂加入质量分数40％时的硬化曲线。可以看出，随着硬化时间的增加，型砂的抗压强度呈增加的趋势。图3表明，型砂强度随着硬化时间的增加，呈增长趋势，在24 h时达到最大值，为6．487 MPa．3结论硬化时间，h图3型砂强度的硬化曲线(下转第47页)·31·万方数据2017年第3期 曹小刚，张锦：热处理工艺对ZGl5CrlMol钢组织和性能的影响 铸造设备与工艺图2试块I正火(950℃)+风冷组织温度越高，抗拉强度越低，屈服强度越低，断后伸长率与断面收缩率越高，试块硬度越大。ZGl5CrlMol材质汽轮机气缸材料标准为抗拉强度I>550 N／ram2、屈服强度I>345 N／mm2、延伸率≥18％、断面收缩率t>50％、硬度170 HB～220 HB．根据表4可得，试块2断后伸长率不合格，而试块6的抗拉强度不合格，因此试块3～5所选回火温度较为合理，即ZGl5CrlMol在950 oC正火+风冷后适宜采用680℃～720℃的回火温度。4结论1)ZGl5CrlMol铸钢试样的化学成分在标准范围内，其临界点为：Ac，=872 oC，Ac。=760℃，对应的正火温度为950℃，回火温度为700 oC；2)ZGl5CrlMol铸钢在950 oC正火温度下，使用风冷降温工艺能有效降低铁素体含量，提高力学强度；表4试样的力学性能抗拉强度 屈服强度 断面收 硬度检测项 延伸率，％／N·111111--2 删·111111-2 缩率，％ (HB)标准 ≥550 ≥345 ≥18 ≥50 170-220试块2 701 576 17 56 183试块3 692 543 23 62 189试块4 680 535 29 75 203试块5 64l 468 33 79 215试块6 547 376 35 83 2193)ZGl5CrlMol铸钢正火温度在950℃+风冷时，回火温度控制在680 oC～720℃范围能够满足各项力学性能指标，因此950℃+风冷+680℃。720℃+2 h保温工艺适合ZGl5CrlMol铸钢。参考文献：【1]胡正飞，张建权．热处理对新型13Cr4Ni低温耐腐蚀不锈钢性能的影响[J]．金属热处理，2008(7)：57—61．[2]耿承伟．ZGOCrl3Ni4Mo钢二次回火中逆变奥氏体量的控制[J]．物理检测，1992(4)：26-32．[3]任正义，王东，常铁军，等．材料成型工艺基础[M]．哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2004．[4]机械工业理化检验人员技术培训和资格鉴定委员会．金相检验[M]上海：上海科学普及出版社，2003．[5]陈惠珍．热处理对ZG06Crl3N“Mo钢组织和性能的影响[J]．物理测试。1992(4)：26-32．(上接第31页)1)在环境温度、湿度、PH等其他条件相同的情况下，固化剂加入量一定时，陶粒砂的抗压强度随着树脂加入量的增加而增加；2)在树脂加入质量分数固定为1．0％时，固化剂加入质量分数为60％时，陶粒砂的抗压强度达到最大值，为6．885 MPa，在固化剂加入质量分数在40％-60％之间时，陶粒砂抗压强度值趋于平缓，所以推荐的最佳固化剂加入质量分数为40％；3)随着硬化时间的增加，型砂的抗压强度呈增加的趋势，在24 h时达到最大值，为6．487 MPa．参考文献：[1]马俊．论型砂强度随树脂加人量的变化[J]．铸造设备与工艺，2016(5)：42—43．[2]朱玉龙，蔡震升．原砂粒度对树脂砂强度影响的分析[J]．铸造。1996(12)：35—36．[3]游敏，郑小玲．原砂粒度对树脂砂强度影响的理论分析[J]．铸造．1999(2)：加-42．[4]孙颢．树脂砂原砂粒度对强度的影响[J]．机车车辆工艺，1998(3)：7-9．[5]张集滕，李瑞，ZHANGJi—teng，等．树脂和固化剂含量对自硬呋晡树脂砂抗拉强度的影响[J]．铸造，2012，61(11)：1361—1362．(上接第34页)[2]刘云旭．金属热处理原理[M]．北京：机械工业出版社，1981．[3]耿承伟，等．ZG06Crl3Ni4Mo马氏体不锈钢研制[J]．物理测试，1992(4)；13—25．[4]孙立斌，许庆彦，柳百成．ZGOCrl3Ni4Mo不锈钢微观组织试验研究[J]．铸造，2002(12)：745—749．[5]卫心宏，张晓晖，李星月．ZG20Ni3低温承压铸钢热处理工艺研究[J]．铸造设备与工艺。2014(5)：14一15．[6]梁云霞，卫心宏，遗玉海．不锈钢蜗壳的生产[J]．铸造设备与工艺，2015(5)：38—39．·47·万方数据