我國小型鑄造廠呋喃樹脂砂工藝分析與研究

自上世紀(jì)80年代末以來，自硬呋喃樹脂砂工藝在我國鑄造行業(yè)得到了迅速推廣。自硬呋喃樹脂砂最適合于多品種小批量的中大鑄件生產(chǎn)，其中機(jī)床行業(yè)、水泵行業(yè)、閥門行業(yè)和造船、石化等行業(yè)在中呋喃樹脂砂工藝的推廣應(yīng)用走在最前面。

隨著鑄造行業(yè)整體水平的不斷提高，大量的呋喃樹脂砂脫箱線建成投產(chǎn)，很多鑄造企業(yè)實(shí)現(xiàn)了砂不落地，其中呋喃呋喃樹脂砂工藝仍占主導(dǎo)地位，酚醛呋喃樹脂砂應(yīng)用比例上升，酚基尿烷呋喃樹脂砂工藝比例上升。由于呋喃樹脂砂生產(chǎn)線和砂再生成套裝置初始投資較大，生產(chǎn)成本相對(duì)較高，大多在大中型鑄造廠采用。近年來在市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，隨著呋喃樹脂砂工藝的逐漸成熟，許多小型鑄造廠也開始用簡(jiǎn)易方法采用自硬呋喃樹脂砂工藝。這些小鑄造廠一般采用簡(jiǎn)易的混砂機(jī)，砂處理單元未能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線，投入了大量的人力勞動(dòng)，有的小型鑄造廠甚至只用鐵锨拌砂，用兩只小桶計(jì)量液料，工藝設(shè)備需要進(jìn)一步改造升級(jí)。

1產(chǎn)品特點(diǎn)及生產(chǎn)性質(zhì)

鑄件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜，有一定的加工余量，非加工面對(duì)外觀要求不高的單件小批量性質(zhì)，產(chǎn)品不定型，隨著產(chǎn)品市場(chǎng)訂單而發(fā)生變化，主要為主機(jī)廠配套供應(yīng)鑄件毛坯，年產(chǎn)量受主機(jī)廠家的影響。鑄件產(chǎn)品大部分為灰鑄鐵件，少部分為球鐵件和合金鑄鐵件，鑄件單重低至幾千克，高至幾噸（主要由廠房內(nèi)起重設(shè)備、熔化設(shè)備決定）。

無固定工作班制，年工作天數(shù)、設(shè)備時(shí)基數(shù)、工人時(shí)基數(shù)都具有很大的浮動(dòng)性，由生產(chǎn)任務(wù)量決定。

2工藝設(shè)計(jì)與分析

2.1熔化工部

熔化設(shè)備主要采用中頻電爐，部分小型采用沖天爐。加料方式主要以人工加料為主，部分企業(yè)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化加料。鐵水成分調(diào)節(jié)和溫度控制依靠經(jīng)驗(yàn)判斷的居多，致使產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，廢品率高，增加生產(chǎn)成本。厚大鑄件為避免孕育衰退,對(duì)高牌號(hào)灰鑄鐵采用Si-Sr-Ba復(fù)合長效孕育劑孕育,對(duì)球墨鑄鐵采用Si-Ba復(fù)合長效孕育劑孕育，防止石墨針孔等鑄造缺陷。其工藝流程依然遵循一般的熔化工藝：各種爐料一配料一熔化一化驗(yàn)一調(diào)整成分一澆鑄。

2.2造型制芯工部

自硬呋喃樹脂砂鑄造的造型工部和制芯工部可設(shè)計(jì)在一起。由于自硬呋喃樹脂砂的流動(dòng)性好，混砂阻力小。部分小型鑄造廠將粘土砂混砂機(jī)稍作改進(jìn)后使用，或者采用建筑工地上的石灰砂漿攪拌機(jī)。個(gè)別小鑄造廠只用鐵锨人工拌和，液料的稱量采用普通容器估計(jì)，這樣使樹脂、固化劑的加入量很高，是不合算的。從企業(yè)生產(chǎn)長遠(yuǎn)利益考慮，除非呋喃樹脂砂的混制量很少，購置呋喃樹脂砂專用混砂機(jī)設(shè)備還是必要的，這樣有助于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。小型鑄造廠的造型制芯采用生產(chǎn)率為5t/h或10t/h的一臺(tái)雙臂連續(xù)樹脂混砂機(jī)混制型砂后進(jìn)行造型、制芯。其自硬呋喃樹脂砂造型工藝流程見圖1.

自硬呋喃樹脂砂造型過程中，樹脂、固化劑的劑量方式不穩(wěn)定，導(dǎo)致砂型容易潰散或者退讓性差，產(chǎn)品容易產(chǎn)生氣孔、夾砂等鑄造缺陷；手工造型容易產(chǎn)生鑄件外形尺寸不準(zhǔn)確，或鑄件產(chǎn)品某些結(jié)構(gòu)做錯(cuò)、做反，甚至漏掉的問題；涂料涂刷不均勻，鑄件表面質(zhì)量差。部分中小型產(chǎn)品可以使用通用型板或一箱多件，提高合箱的準(zhǔn)確性，防止錯(cuò)箱，提高生產(chǎn)效率。

2.3砂處理工部

鑄件落砂主要以人工落砂為主，部分鑄造廠購置了振動(dòng)落砂機(jī)，鑄件落砂效果較差，為后續(xù)的鑄件清理工作增加了工作量。舊砂再生采用人工錘擊破碎大塊砂型，再用礦石用的破碎機(jī)破碎的方式完成舊砂回收，其舊砂粉塵的去除則是在破碎機(jī)破碎的時(shí)候，用大功率電風(fēng)扇吹走粉塵，導(dǎo)致舊砂回用率低，舊砂表面有機(jī)物任然存留，影響舊砂的再次利用；廢砂量大，環(huán)境污染嚴(yán)重。但部分企業(yè)實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單機(jī)械化砂處理，有助于舊砂回收和鑄件質(zhì)量的提高。其砂處理工藝流程見圖2-2。

2.4清理工部

鑄件的清理工藝流程如下為：

清砂→切割澆冒口→表面鏟磨→焊補(bǔ)→熱處理→拋噴丸清理（外協(xié)）→二次表面清理→表面鏟磨→檢驗(yàn)→合格件入庫。

①鑄件清理

在鑄型冷卻到規(guī)定時(shí)間后，進(jìn)行開箱落砂。鑄件轉(zhuǎn)運(yùn)至清理區(qū)，使用手動(dòng)風(fēng)槍進(jìn)行落芯。采用氣沖錘或電動(dòng)砂輪鋸清除澆冒口。將有明顯鑄造缺陷的鑄件分離處理用做回爐料使用，合格的鑄件使用氣動(dòng)打磨機(jī)進(jìn)行毛刺、飛邊和坯縫等的打磨。澆鑄中產(chǎn)生的嚴(yán)重?zé)Y(jié)的夾砂清理不完全，殘留在鑄件內(nèi)部影響鑄件的使用性能。

②鑄件熱處理

熱處理主要完成鑄件的消除應(yīng)力退火。一般采用電加熱和燃?xì)饧訜岬呐_(tái)車式熱處理爐，加熱溫度為300℃~800℃。溫度控制不準(zhǔn)確，鑄件機(jī)械性能差，影響鑄件的使用壽命。

3存在的問題

1）工藝裝備落后

由于企業(yè)規(guī)模小，經(jīng)濟(jì)實(shí)力較弱，缺乏資金購置先進(jìn)的現(xiàn)代化的工藝裝備，主要采用手工造型或簡(jiǎn)單的機(jī)械化造型，很難實(shí)現(xiàn)完全機(jī)械自動(dòng)化，人工勞動(dòng)力投入量過大。

2）技術(shù)水平不高

我國大部分小型鑄造企業(yè)缺乏必要的實(shí)驗(yàn)室和檢測(cè)手段，經(jīng)驗(yàn)主義思想嚴(yán)重，自主創(chuàng)新能力較低，只能應(yīng)付當(dāng)前生產(chǎn)，沒有進(jìn)一步提高、開發(fā)新產(chǎn)品的能力。

3）人員素質(zhì)不高

我國鑄造行業(yè)的工作環(huán)境相對(duì)于其他較惡劣和艱苦，致使鑄造企業(yè)的技術(shù)、管理人員缺乏，分布不均。由于人員素質(zhì)平均水平較低，沒有技術(shù)實(shí)力改進(jìn)產(chǎn)品的工藝，多數(shù)鑄造企業(yè)只能生產(chǎn)技術(shù)含量低的產(chǎn)品。

4）高耗高排嚴(yán)重

由于工藝設(shè)備陳舊，能源利用效率低，消耗量大。環(huán)保安全設(shè)施投入少，“三廢”排放量高，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重；工作環(huán)境差，對(duì)工人身體健康傷害大。不利于社會(huì)效益的發(fā)展和提高。

4解決措施

1）合理規(guī)劃廠房工藝布局，杜絕隨意布置工藝設(shè)備，淘汰使用期限到期的廢棄設(shè)備。

2）鼓勵(lì)小型鑄造廠使用先進(jìn)的工藝技術(shù)和設(shè)備，創(chuàng)新工藝技術(shù)。為合資整合創(chuàng)造條件，規(guī)范小型鑄造廠的管理。

3）組織小型鑄造廠的管理人員和技術(shù)人員統(tǒng)一參加培訓(xùn)，加強(qiáng)管理和技術(shù)的理論知識(shí)學(xué)習(xí)，強(qiáng)化節(jié)能減排的意識(shí)。

4）加強(qiáng)信息交流，增強(qiáng)企業(yè)之間的技術(shù)交流與學(xué)習(xí)。