脂硬化水玻璃砂铸造工艺及流水线装备
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有机酯+CO2复合硬化水玻璃砂的生产工艺特性瞿建银刘风雷[摘要]本文着重介绍了温州市开诚机械有限公司有机酯+CO2复合硬化水玻璃砂生产工艺特性。
关键词:有机酯硬化、CO2硬化、复合硬化、旧砂再生。
一、前言有机酯硬化水玻璃砂造型工艺是近几年发展起来的一种新型绿色环保的铸造工艺方法,相较于有机粘结剂的树脂砂,具有以下特点:1. 造型成本低。
水玻璃粘结剂价格低廉,市场价格波动小,从2003年至今,价格波动没有超出15%,而呋喃树脂砂中树脂的价格波动很大,导致型砂成本波动大,给企业营销增加困难。
2. 具有绿色环保的特点。
由于水玻璃是一种无机粘结剂,因此在造型、浇注过程中,不会产生SO2、苯、甲醛和二恶英等有害气体污染环境,是所有砂型铸造工艺中最理想的环保型的造型工艺。
3. 适宜采用干法再生,解决了传统水玻璃砂旧砂再生处理难的问题,进一步降低了造型生产成本。
二、水玻璃的硬化机理1. 水玻璃有机酯硬化剂的硬化原理。
水玻璃硬化机理分为化学硬化和物理硬化,有机酯硬化剂的硬化原理既含有化学硬化,也含有物理硬化,主要分为三个阶段:第一阶段,有机酯在碱性水溶液中发生水解,生成有机酸或醇。
化学反应式如下:R-COOR’+XH2O O H-RC00H+R’OH第二阶段,有机酯和水玻璃反应,使水玻璃模数升高,且整个反应过程为失水反应,当反应时水玻璃的粘度超过临界值,水玻璃便固化,化学反应式如下:Na2O•mSiO2•n H2O+XRCOOH⇌(1-X/2)Na2O•mSiO2•(n+X/2)H2O+XRCOONa以上两步总的反应式为:XRCOOR’+Na2O•mSiO2•n H2O+XH2O⇌(1-X/2)Na2O•mSiO2•(n+X/2)H2O+XR’OH+XRCOONa第三阶段,水玻璃进一步失水硬化。
由于反应产物的有机盐一般为结晶水化物,而生成的醇也要吸收溶剂水,再加上挥发失水,因此有机酯能使水玻璃模数、浓度升高到临界值以上,即可促进水玻璃的固化。
翻砂锻造技术1.树脂固化砂工艺树脂砂的特色许多,如型芯砂高强度、高固化效率、高溃散性,铸件高精度、高表面质量,为大量量流水线生产各样复杂的中、小型铸件的型芯供应了一种理想的方法,进而很快在汽车、拖沓机和内燃机等行业获取了宽泛应用。
又因为其高强度、高精度、高溃散性,低的造型制芯劳动强度,关于知足多品种、小批量生产各样构造日益复杂的中、大型铸件的型芯,也起了十分重要的作用。
目前,树脂砂工艺众多,可按其不一样的硬化方式,分为以下三大类:加热硬化法、吹气硬化法和自硬法。
1. 加热硬化法此法系指型芯本体经过外面加热源进行加热,使型芯砂在必定温度和时间下固化成型的一种工艺。
目前在锻造生产中宽泛应用的有:壳型法和热芯盒法两种。
壳型法是一种开发最早、发展最快、应用甚广的高效造型、制芯工艺。
因为覆膜砂的流动性、充型性和寄存性均好,强度大、溃散性好,被汽车行业宽泛应用于大量量生产各样构造复杂、质量要求高的型芯。
热芯盒比壳型开发晚 15 年,因为它的型、芯砂制备简单,成型温度低,硬化速度快,在生产中也获取了应用,基于其型砂流动性差、寄存性不好,吸湿性很大,含氮量较高,限制了它的应用,目前外国已开发了新式热芯盒树脂,成效较好,国内也在试用。
因为这两种工艺操作方法基真相像,下边仅介绍壳型法。
(1)壳型用原资料及其特征壳型用原资料主假如覆膜砂,它是由硅砂、热塑性酚醛树脂、乌洛托品硬化剂、硬脂酸钙润滑剂及其余附带物等资料,在特意的混制设施上热法混制而成,锻造厂家可依据铸件的种类和不一样构造的要求来采纳,目前市场上可供应的覆膜砂系列产品的性能见表 1。
表 1 覆膜砂系列产品的性能(2)壳型、芯的制造工艺及其设施壳型、芯的制作方法一般有两种:翻斗法和吹砂法。
翻斗法合用于壳型制作,而吹砂法多用于壳芯生产。
吹砂法壳芯机又可分为底吹式和项吹式两大类。
底吹式壳芯体制芯时,芯砂由底部吹入芯盒,吹芯压力为 0.4 ~05MPa,吹砂时间为 15~35s。
一、砂型铸造部分(一)填空及名词解释1.设置冒口、冷铁和铸肋的主要目的是(防止缩孔、缩松、裂纹和变形等铸造缺陷)。
2.脱模时间(stripping time):指从混砂结束开始,在芯盒内制的砂芯(或未脱模的砂型)硬化到能满意地将砂芯从芯盒中取出(或脱模),而不致发生砂芯(或砂型)变形所需的时间间隔。
3。
补贴:为实现顺序凝固或加强补缩效果,在靠近冒口的铸件壁厚上补加的倾斜的金属块。
4.水玻璃是各种硅酸盐的统称。
在铸造上常用的有钠水玻璃、钾水玻璃、锂水玻璃,分别为(硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂)的水溶液,其化学式分别为(Na2O。
mSiO2。
nH2O、K2O。
mSiO2。
nH2O、Li2OmSiO2。
nH2O)。
5.流动性:型砂在外力或自重作用下,沿模样与砂粒之间相对移动的能力称为流动性。
6.气硬冷芯盒法(vapor cold box process):将混好的双组份树脂砂填入芯盒,然后在室温下通过吹气硬化制成砂芯的方法。
7.型、芯砂:将原砂或再生砂+粘结剂+其它附加物等所混制成的混合物为型砂或芯砂(其中将其用于铸型者被称为型砂,用于制砂芯者称为芯砂)。
8.可使用时间(bench life,working time):指自硬树脂砂(其它化学粘结剂也相同)混砂后能够制出合格砂芯的那一段时间。
9。
冷铁:为增加铸件局部冷却速度,在型腔内部及工作表面安放的金属块。
10.热芯盒法(hot-box process):用液态热固性树脂粘结剂和催化剂配制成的芯砂,吹射入加热到一定温度的芯盒内(180-250C),贴近芯盒表面的砂芯受热,其粘结剂在很短时间即可缩聚而硬化而制成砂芯的方法。
(二)问答题1. 铸铁件、铸钢件和铸造非铁合金件用的湿型砂各具有什么特点?答题要点:由于铸铁件、铸钢件和铸造非铁合金件的合金特性和浇注温度不同,因此它们用的湿型砂不宜一样。
①铸铁件的合金熔点较高(略低于铸钢),浇注温度一般在1200℃一1400℃左右,因此对湿型砂耐火度的要求可比铸钢件低。
水玻璃砂铸造工艺流程
水玻璃砂铸造啊,那可真是个神奇的工艺呢!水玻璃砂就像是塑造奇迹的魔法材料。
先来说说混砂吧,就好像是在调配一种特别的魔法药水,把砂和水玻璃等各种材料精心地混合在一起,让它们相互融合,产生奇妙的反应。
这可不是随便搅和搅和就行的,得掌握好比例和火候。
然后是造型,这简直就是在构建一个独特的世界呀!把混好的砂按照设计好的模样堆砌起来,一点一点地塑造出我们想要的形状,就如同在雕琢一件珍贵的艺术品,这得多细心多耐心啊!
接下来就是浇注啦,这就像是给这个刚刚构建好的世界注入灵魂!把炽热的金属液体小心翼翼地倒入造型中,那场面,可壮观了呢!看着金属液体流淌、填充,真让人既紧张又兴奋,这不就像是一场激动人心的冒险吗?
等冷却凝固后,就到了落砂清理的环节,就好像是揭开神秘面纱的时刻。
把已经成型的铸件从砂中分离出来,清理干净,让它展露出真面目,哇,那种成就感,真的无法用言语来形容!
水玻璃砂铸造工艺能制造出各种各样精美的铸件,小到一个精致的零件,大到巨大的机械部件,它都能完美胜任。
这难道不是很了不起吗?它就像一个默默无闻的英雄,在背后为我们的生活提供着坚实的支撑。
我们的生活中处处都有它的影子,汽车、机械、建筑等等,哪里都离不开它。
水玻璃砂铸造工艺虽然不那么起眼,但它的重要性却是毋庸置疑的。
它让我们的生活变得更加丰富多彩,让那些看似不可能的设计变成了现实。
难道我们不应该为这样伟大的工艺点赞吗?它真的是值得我们好好珍惜和发展的呀!。
第1篇一、引言水玻璃铸造工艺是一种传统的铸造方法,它利用水玻璃作为铸造材料,具有熔点低、流动性好、易于脱模等优点。
随着我国铸造工业的不断发展,水玻璃铸造工艺在铸造领域得到了广泛应用。
本文将从水玻璃的制备、铸造工艺流程、质量控制等方面对水玻璃铸造工艺进行详细介绍。
二、水玻璃的制备1. 水玻璃的原料水玻璃的原料主要有硅砂、碱金属氧化物、碱土金属氧化物等。
其中,硅砂是水玻璃的主要成分,其质量直接影响水玻璃的性能。
2. 水玻璃的制备方法(1)熔融法:将硅砂、碱金属氧化物、碱土金属氧化物等原料按照一定比例混合,加热熔融后,加入适量水冷却、固化,得到水玻璃。
(2)水解法:将硅砂、碱金属氧化物、碱土金属氧化物等原料按照一定比例混合,加入适量水,搅拌、加热,使原料水解,得到水玻璃。
(3)沉淀法:将硅砂、碱金属氧化物、碱土金属氧化物等原料按照一定比例混合,加入适量水,搅拌、加热,使原料发生化学反应,生成沉淀,经过过滤、洗涤、干燥等工序,得到水玻璃。
三、水玻璃铸造工艺流程1. 原料准备将硅砂、碱金属氧化物、碱土金属氧化物等原料按照一定比例混合,经过筛选、烘干等工序,确保原料的质量。
2. 水玻璃制备按照一定的工艺参数,将原料进行熔融、水解或沉淀等制备过程,得到符合要求的水玻璃。
3. 模具准备根据铸件形状、尺寸、材料等要求,选择合适的模具。
模具应具有良好的脱模性能、耐磨性和耐腐蚀性。
4. 铸造将水玻璃倒入模具中,进行凝固、硬化。
根据铸件形状、尺寸、材料等要求,选择合适的铸造温度、时间、压力等参数。
5. 脱模在铸件凝固、硬化后,进行脱模操作。
脱模过程中应避免对铸件造成损伤。
6. 后处理对铸件进行打磨、抛光、热处理等后处理工序,提高铸件质量。
四、质量控制1. 原料质量:严格控制原料质量,确保水玻璃的性能稳定。
2. 水玻璃制备:按照一定的工艺参数,确保水玻璃的制备质量。
3. 模具质量:选择合适的模具,确保模具的脱模性能、耐磨性和耐腐蚀性。
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蜡模制作是水玻璃精铸的起始环节,对后续的工艺有着重要影响。
潮模砂与自硬砂造型工艺方案选用姜仁华;吴殿杰【摘要】目前砂型铸造车间最主要的铸造方法为潮模砂(湿型黏土砂)造型工艺和自硬砂造型工艺两大类.本文简单介绍两种造型工艺及装备的应用现状并提出针对不同材质和用途及批量铸件生产纲领的特点,如何选择潮模砂工艺和自硬砂工艺.【期刊名称】《铸造设备与工艺》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】9页(P56-63,68)【关键词】潮模砂;自硬砂;性价比【作者】姜仁华;吴殿杰【作者单位】无锡锡南铸造机械股份有限公司,江苏无锡414142;机械工业第九设计研究院有限公司,吉林长春130011【正文语种】中文【中图分类】TG24主题词:潮模砂;自硬砂;性价比砂型造型工艺在铸件生产过程中是关键工序,它直接影响铸件的质量水平、生产成本、生产效率及环境污染程度。
目前铸造车间最主要的砂型铸造方法为潮模砂(湿型黏土砂)造型工艺和自硬砂造型工艺两大类[1]。
用黏土作为黏结剂潮模砂造型方法生产铸件,是历史悠久的工艺方法,也是应用范围最广的铸造工艺。
尤其大批量的汽车发动机铸件、农用拖拉机铸件多采用潮模砂造型工艺;球铁件主要产品是汽车底盘类铸件(主减速器壳体、差速器壳体、制动器钳体和支架)、发动机曲轴和凸轮轴等。
缸体造型线主要以水平分型气流预紧实加压实的静压线。
尤其是青岛昆格瓦格纳(青岛)的KW静压线、德国HWS公司静压线等发展成熟的静压造型。
汽车、拖拉机底盘保安件等大批量生产的中小铸件一般采用垂直或水平分型造型,如DISA、华佩、新东、亨特和东久造型线等。
上述是目前潮模砂铸造造型工艺的最新代表,都是追求提高砂型紧实的均匀性,从而保证砂型的表面光洁,尺寸精确,内部致密性。
2.1 水平分型静压造型工艺大多数静压线都是用来生产汽车零部件的,少数是用来生产拖拉机或者其他行业铸件的。
据不完全统计,在国内静压线应有300条左右,这个数据包括KW、HWS、BMD以及济南铸锻所、苏铸成套、保定维尔等静压线,并且主要应用在汽车铸件领域。
11 国内水玻璃型砂工艺发展现况水玻璃砂型铸造是我国铸钢件生产的主要方法,据不完全统计,2012年产铸件近800万吨,约占全球铸钢件年产量的60%,同时我国每年要排放水玻璃砂型铸造废旧砂约1500万吨。
水玻璃砂型铸造废旧砂是强碱性固体废弃物,水玻璃砂型铸造废旧砂的排放会造成严重的环境污染。
因此,回收再生,循环利用如此大量的水玻璃砂型铸造废旧砂,是履行节能、环保的绿色铸造的必由之路。
2 水玻璃砂绿色铸造关键技术与装备2.1 水玻璃型砂工艺特点水玻璃砂是目前铸钢行业最普遍使用的方法之一,水玻璃砂有以下特点。
(1生产的铸件精度高质量好水玻璃砂型硬度高、尺寸精度好,生产工艺简单,可生产出类式树脂砂型铸造的高精度、高质量的铸件;还可以克服用树脂砂生产铸钢件时产生热裂纹的缺点。
新型水玻璃砂型(芯)具有强度高、表面稳定性好、粘结剂加入量少等优点,浇注后落砂容易,减少大量的清砂工时,改善清理作业环境,大大减少清理时的粉尘和噪声污染,旧砂的可再生性好。
(2) 生产环境好,对环境污染最轻由于水玻璃工艺的原材料都是无机物,无气味且粉尘量少,故与树脂砂和粘土砂相比,其劳动条件更好,对一线操作人员身体健康更有利。
目前,随着水玻璃砂溃散性差等问题逐步解决,水玻璃旧砂的完全再生回用已成为可能。
采用湿法再生干法回用相结合的方法,可使水玻璃旧砂的回用率达到95%(只有少量旧砂在处理过程中变成泥、灰),从根本上改变了目前水玻璃旧砂在我国大量被废弃的局面,可大大减少铸件废物的排放量。
同时也节约了大量硅砂资源(硅砂属于不可再生资源),为我国铸造工业的绿色可持续发展奠定了基础。
(3)生产成本低,工艺操作性能好与树脂砂相比,水玻璃砂的成本低、对环境的温度和湿度适应摘 要:水玻璃砂绿色铸造关键技术与装备是针对水玻璃砂铸钢行业而研发,一种将废弃的水玻璃砂型铸造旧砂进行回收再生循环利用的砂处理装备。
2005年,国内如锡南铸机首创的基于水玻璃砂绿色铸造关键技术与装备的研制投产,使原来回收循环利用率几乎为零的水玻璃砂型铸造旧砂经过热法再生,循环利用回用率提升至70%~80%已成为现实。
目录第一部分水玻璃基础水玻璃有机酯自硬砂工艺简介 (1)关于水玻璃的几个基本概念 (1)第二部分改性水玻璃改性水玻璃自硬砂的主要性能参数 (3)酯硬化水玻璃硬化机理 (4)影响水玻璃自硬砂硬化特性的主要因素 (5)改性水玻璃自硬砂的材料 (6)改性水玻璃和有机酯固化剂的使用方法 (7)混砂、造型注意事项 (8)常见问题诊断及解决方案 (9)第三部分再生砂水玻璃再生砂的特性 (11)再生砂工艺要点 (11)再生砂水玻璃材料及工艺 (12)常见问题诊断及解决方案 (13)关于水玻璃残留Na2O (14)第一部分水玻璃基础一、水玻璃有机脂自硬砂工艺简介改性水玻璃有机酯自硬砂工艺是一种先进的造型工艺,它克服了传统水玻璃砂加入量高、溃散性差、旧砂回用率低等缺点,是一种符合二十一世纪可持续发展的绿色环保工艺。
我公司顺应时代发展潮流,契合铸造厂家的实际需要,发展和完善了这一重要而先进的生产技术。
水玻璃作为一种铸造粘结剂,引进中国铸造车间已有几十年的历史,其应用工艺也从早期的二氧化碳硬化,发展到固化剂硬化。
二氧化碳硬化法硬化速度快,但硬化过程中稳定性欠佳,常使型砂过吹,厚大砂芯内部难以硬透,导致铸件产生较多的缺陷。
粉状硬化剂硬化法虽然比二氧化碳法有了较大进步,但由于水玻璃容量高达8%以上,浇铸后型砂残留强度高,溃散性差,这使其应用受到限制。
液体硬化剂的使用,由于其水玻璃加入量少、溃散性好、工艺简单等特点,至今已发展成为一种有强大生命力的新型砂型。
它具有以下的工艺特点:1)水玻璃加入量低而砂型强度高。
改性水玻璃的加入量为砂重的2.2~3.0%,型砂抗压强度达2.0~3.6MPa。
2)型砂综合工艺性能好。
冬季硬透性好,硬化性能可调性好。
通过调整水玻璃和固化剂的种类及加入量,容易适应外界环境、铸件生产要求的变化,可完全满足不同工厂造型制芯的工艺要求,能建成生产线大批量生产。
3)可实现水玻璃砂的干法再生回用,回用率≥80%,可以消除水玻璃砂废砂和废水对生态环境的污染。
水玻璃铸造工艺全过程一、模具设计与制作水玻璃铸造工艺需要使用模具来制作铸件,因此模具设计与制作是整个工艺的第一步。
首先,根据产品的形状与尺寸,设计并绘制出铸件的三维模型。
然后,根据模型制作模具的芯腔和型腔。
最后,将芯腔和型腔合并在一起,形成一个完整的模具。
二、模具预处理在使用模具进行铸造之前,需要将模具进行预处理。
预处理的目的是去除模具表面的油污、灰尘等杂质,以及提高模具的耐火性能。
预处理的过程包括清洗、喷涂耐火涂料等操作。
三、熔化铸造金属在铸造过程中使用的金属常常是一些合金材料,如铁、铝、铜等。
首先,将所需合金材料加入熔炉中,并加热至其熔点以上。
然后,通过搅拌或其他方式,在熔化状态下对合金进行混合和熔化,以保证铸件的金属成分均匀一致。
四、铸型将准备好的熔化合金倒入模具中,让合金充分填满整个模具的芯腔和型腔,形成铸件的整体形状。
在铸造过程中,需要控制合金的温度和铸造压力,以确保铸件的质量。
五、冷却与固化在将熔化合金倒入模具之后,等待合金冷却并固化。
冷却和固化的时间与温度取决于合金的性质和铸件的尺寸。
在冷却和固化过程中,合金会逐渐从液态状态转变为固态状态,形成一个完整的铸件。
六、脱模铸件冷却和固化完成后,需要将其从模具中取出。
脱模的过程通常需要使用专用的工具和设备,以避免对铸件造成损害。
脱模后,可以对铸件进行进一步的加工和修整。
七、清理与表面处理脱模后的铸件常常还存在一些杂质和不完整的部分,需要进行清洗和表面处理。
清洗的目的是去除铸件表面的油污、灰尘等杂质,以及之前使用的模具释放剂。
表面处理的目的是提高铸件的光洁度和表面质量,通常使用的方法包括打磨、抛光、酸洗等。
八、热处理与性能测试根据铸件的要求,可以进行热处理以改善其力学性能和材料性能。
热处理的方法包括退火、正火、淬火等。
热处理完成后,还需要对铸件进行性能测试,如硬度测试、拉伸测试等,以检验其质量和可靠性。
以上就是水玻璃铸造工艺的全过程。
水玻璃铸造工艺在现代工业生产中扮演着重要的角色,通过对每个环节的精心控制和优化,可以生产出高质量、高性能的铸件。
水玻璃铸造工艺守则1蜡料制备1. 工艺要求:1.1 蜡液温度:70-90℃,严禁超过90℃。
1.2 稀蜡温度:65-80℃。
1.3 蜡膏保温缸水温:48-50℃。
1.4 蜡膏应搅拌均匀呈糊状,温度控制在45-48℃,其中不允许有颗粒状蜡料。
1.5.1 正常生产采用3、4两种配方,配方5用于压制浇口棒。
1.5.2 在生产过程中必须根据蜡模质量分析结果,适量增加或减少硬脂酸量,冬季的酸值取下限,夏季的酸值取上限。
2 操作程序2.1 启动设备,检查运转是否正常,是否漏水、漏气、漏蜡,有问题应及时排除。
检查保温缸水温是否符合工艺要求。
2.2 按蜡料配比把石蜡、硬脂酸和回收蜡分别称好,加入化蜡槽内,加热至全熔状态,其温度不得超过90℃。
2.3 把蜡液送到蜡膏搅拌机盛蜡槽内。
2.4 将搅蜡缸内加入三分之二的蜡片,启动搅拌机进行搅蜡直至呈糊状蜡料为止。
3 注意事项3.1 稀蜡需用100目筛过滤,去掉杂质后方能使用。
3.2 不允许有影响质量的空气和水分混入蜡膏中。
3.3 化蜡槽和盛蜡槽每月清理两次。
3.4 蜡膏保温缸、搅蜡缸属于压力容器,应定期检查有关紧固件及密封机构的使用情况,发现问题应及时处理,正常工作压力严禁超过0.50MPa。
4 检查项目每班必须测量蜡液温度和保温水温度3-4次,控制在工艺要求范围内并做好原始记录。
蜡模制造1 工艺要求1.1 室温:16-28℃(最高不超过30℃)。
1.2 蜡膏压注温度:45~48℃,压力:0.3~0.5 MPa,保压时间:3~10秒。
1.3 压蜡冷却水温,14~24℃,冷却时间:20~100秒。
1.4蜡模冷却水温,14~24℃,冷却时间:10~60min。
1.5蜡模清洗液温度,20~28℃,清洗液中加入0.01% JFC。
1.6 脱模剂:ZF201.1.7蜡模表面光洁度,形状完整,轮廓清洗,尺寸合格,不允许有缩陷,凸包裂纹等缺陷。
2 操作程序2.1 手工制模2.1.1检查压型的分型面、型腔、脱模机构、定位销、紧固件应完整清洁。
高效自硬砂铸造成套设备研发生产方案一、实施背景随着制造业的快速发展,铸造行业面临着生产效率低下、产品质量不稳定等痛点。
传统砂型铸造工艺受制于技术、设备及工艺水平,无法满足现代制造业对精密、高效、节能、环保的需求。
为了解决这些问题,开展高效自硬砂铸造成套设备的研发与生产显得尤为重要。
二、工作原理高效自硬砂铸造成套设备主要包括以下几部分:1.型砂制备系统:该系统通过精确的配料、搅拌和输送,确保型砂质量稳定。
2.造型线:采用高效、自动的造型设备,提高生产效率。
3.自硬砂处理系统:通过控制自硬砂的化学反应速度,实现快速固化,提高生产周期。
4.浇注与冷却系统:精确控制浇注温度和冷却速度,确保产品成型质量和精度。
5.除尘与环保系统:对生产过程中的粉尘进行收集和处理,实现环保生产。
通过上述系统的协同工作,实现高效、精密、节能、环保的铸造生产。
三、实施计划步骤1.市场调研与需求分析:深入了解客户需求和市场现状,为研发提供数据支持。
2.技术研究与开发:对关键技术进行深入研究,突破技术瓶颈。
3.设备设计与制造:根据技术研究结果,设计制造设备原型。
4.设备测试与优化:在实验条件下对设备进行测试,发现问题并进行改进。
5.工业化生产与推广:将设备投入工业化生产,并进行市场推广。
四、适用范围该设备适用于汽车、航空航天、船舶、机械制造等领域的大中型铸件生产,特别是高精度、复杂形状的铸件。
五、创新要点1.自动化与智能化:通过引入机器人技术和自动化控制,提高设备的智能化水平,减少人工干预。
2.高效自硬砂技术:研究开发新型自硬砂配方,提高生产效率,缩短生产周期。
3.环保与节能:通过引入除尘系统和优化能源利用,实现环保与节能。
4.高精度与高质量:采用先进的浇注和冷却系统,提高产品精度和质量。
六、预期效果预计该设备的研发和推广将带来以下效果:1.提高生产效率:设备自动化和智能化将大幅提高生产效率。
2.降低能耗:优化能源利用和采用高效自硬砂将降低能耗。
水玻璃铸造简介水玻璃铸造是一种常见的铸造工艺,在工业生产中被广泛应用。
水玻璃铸造利用水玻璃作为粘结剂,将砂型与金属熔液进行结合,制造出各种形状的铸件。
本文将介绍水玻璃铸造的工艺步骤、优点及应用领域。
工艺步骤水玻璃铸造主要包括模具制备、砂型制备、浇注和冷却等几个步骤。
1. 模具制备模具是水玻璃铸造的基础,其制备过程主要包括设计、制模和烘干等步骤。
首先,根据产品的形状和尺寸要求,设计模具的结构。
然后,根据设计图纸,进行制模工作,通常使用的材料是铸铁、钢或铝合金等。
制模完成后,需要对模具进行烘干,以确保其内部湿气的排出,以防止在浇注过程中产生气泡。
2. 砂型制备砂型是水玻璃铸造中的关键步骤,其制备过程主要包括砂料选用、调配、造型和干燥等步骤。
首先,根据产品的要求,选用合适的砂料进行调配,通常使用的砂料是石英砂。
然后,将调配好的砂料放入模具中,并进行压实,以获得所需的砂型。
最后,将砂型进行干燥,以提高其强度和耐火性。
3. 浇注浇注是水玻璃铸造中最关键的步骤之一,其过程主要包括熔炼金属、浇注和冷却等步骤。
首先,熔炼金属,根据产品的要求选用合适的金属材料,并将其熔化。
然后,将熔化金属倒入砂型中,等待金属冷却凝固。
最后,将冷却后的铸件取出,并进行处理,如去除表面砂粒、修整尺寸等。
4. 冷却冷却是水玻璃铸造中的最后一个步骤,其主要目的是使铸件冷却,并使其达到所需的硬度和强度。
冷却的时间和方式根据铸件的材料和复杂程度等因素而定。
一般情况下,通过自然冷却或水冷等方式进行冷却。
冷却完成后,铸件就可以进行表面处理和后续加工了。
优点水玻璃铸造相对于其他铸造工艺具有以下优点:1. 成本低水玻璃作为粘结剂成本较低,而且在回收和再利用方面具备一定的可行性,可以降低生产成本。
2. 成型精度高水玻璃铸造制备的砂型具有较高的强度和耐火性,可以实现较高的成型精度,适用于制造一些形状复杂、尺寸精确的铸件。
3. 适用性广水玻璃铸造可以制造各种金属材料的铸件,如铁、铝、铜、锌等,适用性广,可以满足不同行业和领域的需求。
脂硬化水玻璃铸造工艺及流水线装备可行性研究报告
(晋煤集团科技开发计划申报项目)
本项目承担者(科、队)签章:晋煤集团金鼎公司
电话:3667527
本报告撰写人:李胜
电话:3667215
单位技术负责人(签章):杨栋
二○○九年九月二十一日
晋煤集团科技开发计划项目
项目名称:脂硬化水玻璃砂铸造工艺及流水线装备
承担单位:晋煤集团金鼎公司
项目负责人:杨栋
联系电话:3667275
起止年限: 2009 年 5 月至 2010 年 8 月
一、项目提出背景(现状及存在问题)
我国是装备制造业大国,而铸造是装备制造的基础产业。
作为世界第一铸造大国。
铸造又是排污严重的产业,我国每生产1t合格铸件,大约要排放粉尘50Kg,废气1000~2000m3,废渣300kg,废砂1.3~1.5t。
这些固体废弃物中往往含有大量污染物,其中包括:苯、苯酚、呋喃、甲醛、α-苯丙芘、二恶英、NaOH、KOH等。
随着雨水冲刷,有些物质流入地表,破坏土壤结构,造成植被破坏,同时不断渗入地下,污染地下水,给人类的生产、生活造成长久的危害。
同时,铸造又是繁重强体力劳动的产业,铸件70~80%属于单件、小批量生产,大部分铸件不能实现大批量机械化生产,提高劳动生产率,降低劳动强度是铸造技术创新的关键之一。
目前,铸件单件小批量生产主要采用树脂自硬砂和CO2水玻璃砂;铸铁件广泛采用呋喃树脂自硬砂,铸钢件多以CO2水玻璃砂为主。
呋喃树脂用于铸钢件时,生产中释放SO2、甲醛等有毒有害物质,由于硫的渗入,铸件易产生热裂、表面微裂纹等缺欠,因此,该工艺生产铸钢件时受到一定限制。
从长远考虑,高耗能、高污染的物质将逐步被替代。
CO2水玻璃砂已在我国应用几十年,是一种传统的铸造技术,尽管其溃散性差、旧砂不能再生回用、生产铸件质量粗糙,但由于其来源广,价格便宜,无毒无味,我们企业生产铸钢件一直采用该工艺。
今天,随着矿山机械的自动化程度越来越高,要求矿山机械铸钢件优质、重载、安全,铸件材质由普通碳素钢上升
为B级钢、C级钢。
铸件质量直接影响机械装备的质量和市场竞争力。
因此,金鼎公司为了提高铸件综合质量,满足集团公司内部需求以及逐步适应市场外部环境的发展,需要研究新的铸造工艺和装备,采用先进的脂硬化水玻璃砂工艺替代CO2水玻璃砂工艺进行铸件生产,以提高铸件的表面和内在质量,降低工人劳动强度,改善作业环境。
二、项目立项的必要性及市场需求分析
过去我公司铸造使用的工艺为传统CO2水玻璃砂工艺。
该工艺劳动环境差,劳动强度大,车间粉尘浓度超标;铸件质量较差;设备设施投入简单,属于小作坊式生产;很难实现砂回收处理,更难实现机械化生产,混砂、造型、打箱、清理都是人工操作,需要大量的劳动力,生产效率低。
使用脂硬化水玻璃砂铸造工艺及流水线装备后可实现铸件高效率、高质量、低成本、环保型、自动化的生产模式,实现刮板机中部槽和支架柱窝等一系列产品的高端化生产,为大型刮板机和高端支架制造提供支持,因此,有必要研究脂硬化水玻璃砂铸造工艺及流水线装备,促进煤机制造健康高效发展。
三、相关领域国内外技术现状、发展趋势及国内现有工作基础
脂硬化水玻璃砂铸造工艺是国内二十世纪九十年代中后期发展起来的新型先进铸造技术,是对传统落后、停滞不前的普通水玻璃砂铸造工艺的一次重大技术突破。
自2004年以来,特别是在铁道部机车铸钢件的生产取得了突破性的进展,现在铁道部生产车辆铸钢件的企业70%以上均采用脂硬化水玻璃技术。
该技术应用在矿山机械铸钢件生产属于先例,随着矿山机械对铸件产品的要求越来越高,传统的CO2水玻璃砂工艺必定被淘汰,取而代之的脂硬化水玻璃砂铸造工艺在矿山机械制造上必定会得到推广应用。
四、项目目标、主要研究内容、技术指标
主要研究内容:
1、脂硬化水玻璃砂设备在铸造砂回收系统的应用,实现铸造型砂的循
环利用;
2、脂硬化水玻璃砂设备在铸造自动流水线上的生产和应用,实现机械化作业生产,提高生产效率;
3、脂硬化水玻璃砂设备在铸造模具、模板、工装等方面的推广应用。
技术指标:项目目标:
1、系统粉尘排放量:≤100mg/Nm3;
2、噪声:≤80dB;
3、旧砂再生回用率:≥85%
4、再生砂微粉含量:≤0.3%(200目以下)
5、残留NaO含量:≤0.5%
五、项目实施方案、技术关键(包括技术难点、创新点)
铸造脂硬化水玻璃砂成套设备实施方案:
1、砂回收处理系统:从落砂机→振动输送机→一级磁选→斗式提升机→砂斗→振动给料机→振动破碎再生机→二级磁选→斗式提升机→焙烧炉加热→斗式提升机→离心再生机→冷却去灰装置→斗式提升机→砂斗→砂温冷却器→气力输送装置。
2、自动流水线系统:气力输送装置→砂斗→混砂机→振实台+机动辊道→机动辊道→翻箱起模机→修型→下芯→刷涂料→表干→合箱浇注。
六、项目计划进度
2009年5-6月完成项目调研方案确定;
2009年6-12月完成图纸设计、材料准备、设备制造等;
2009年12-2010年3月完成设备安装,调试;
2010年3-5月完成各类铸件产品批量生产;
七、投资概算(资金使用明细)(单位:万元)
八、经济效益和社会效益分析
(一)手工造型CO2水玻璃砂工艺经济分析(现有工艺):
1、原材料成本分析:
(1)新砂费用230元/吨,按每吨铸件一般需要3吨砂,没有砂回收,则吨铸件费用:为230元/吨×3吨×100%(新砂)=690元;
(2)水玻璃价格1000元/吨,加入量8%-10%
则吨铸件费用为:3吨×8%×1000=240元;
(3)粘土价格300元/吨,加入量1%-2%
则吨铸件费用为:3吨×2%×300=18元;
(4)CO2催化剂价格:1500元/吨,吨铸件使用CO2 催化剂16千克,则吨铸件费用为:3吨×0.016×1500=72元;
2、工资成本:由于该工艺纯手工制造,效率较低,人均效率较低,吨铸件工资成本为1470元;(以前车间70人,年产铸件1400吨)
那么每吨铸件CO2硬化水玻璃砂工艺铸件造型原材料工资总成本为:2490元。
(二)自动造型脂硬化水玻璃砂成套设备工艺经济分析(新工艺):
1、原材成本分析:
(1)新砂费用400元/吨,按每吨铸件一般需要3吨砂,进入再生系统后、可以回收使用85%;
则吨铸件新砂费用:为400元/吨×3吨×(1-85%)(新砂)=180元;
(2)改性水玻璃价格2000元/吨,加入量1.8%-3%则吨铸件改性水玻璃费用为:3吨×3%×2000=180元;
(3)硬化剂的价格:1.8万元/吨,加入量为水玻璃加入量的(15%—20%)即砂子的0.4%-0.5%则吨铸件硬化剂费用为:3吨×0.5%×18000=270元;
2、工资成本:该工艺能实现机械化控制,人均效率较高,吨铸件工资成本为1100元;(目前车间50人,年产铸件3000吨)。
那么每吨铸件酯硬化水玻璃砂工艺造型原材料工资总成本为:1730元。
从上面两种造型运行成本来看,新工艺成本要比现有工艺成本每吨铸件低760元。
如果按照年铸件产量3000吨计算,每年可以节约成本760×3000=228万元。
脂硬化水玻璃砂能大大提高铸件表面质量和内在质量,减轻了工人的劳动强度,改善了工人的劳动环境。
产品附加值高、质量好,能够为我公司刮板机产业以及其它高端产品生产提供重要的支持和保障,具有良好的经济效益和社会效益。
九、推广应用范围、前景及市场分析
新工艺在铸钢件生产中应用范围广,适合生产各类大、中、小型铸件,车间生产面貌可以显著改善,铸件浇注后,溃散性好,干法落砂容易。
作为一项新型铸造工艺,它聚集多种工艺优点:
1、铸件内质量较好,不容易产生裂纹;
2、自动化程度较高,可以实现机械化混砂、造型,操作简单,提高生
产效率,降低工人的劳动强度;
3、绿色环保、环境污染小,劳动环境好;
4、溃散性较好,清砂容易。
所以,脂硬化水玻璃砂铸造工艺及流水线装备具有广阔的市场潜力。