Aplicación de arena recubierta a alta temperatura a piezas pequeñas y medianas de acero fundido

Resumen: En este artículo, de acuerdo con las características de la arena de película, se presentan los problemas de calidad encontrados en la producción de arena de fundición de acero producida por la empresa del autor, se analizan las razones de su aparición y se adoptan varias fórmulas y procesos para diversos situaciones prácticas, de modo que se puedan producir productos de acero fundido que cumplan con los requisitos del proceso de película de arena, que es especialmente adecuado para fundir piezas de acero producidas mediante fundición a la cera perdida.

Palabras clave: película de arena; fundición de acero; fundición a la cera perdida

Las piezas de acero fundido tienen muchas propiedades excelentes, como acero al carbono, acero de baja aleación, alta resistencia, alta tenacidad y buen rendimiento de fundición y soldadura; y el acero especial puede cumplir con condiciones de trabajo resistentes al desgaste, al calor, a la corrosión, a bajas temperaturas y otras condiciones de trabajo especiales. Por lo tanto, las piezas de acero fundido se utilizan ampliamente en industrias pesadas, minería, transporte, plantas de energía, ingeniería mecánica, aeroespacial y muchas otras industrias. En la actualidad, en términos de la demanda de piezas fundidas de acero, o piezas fundidas medianas y grandes principalmente, y los requisitos de producción en masa, las piezas fundidas pequeñas y medianas son relativamente pequeñas, pero la cantidad es mayor y, al pertenecer a piezas complejas, de precisión y de paredes delgadas. Las piezas fundidas, por tanto, desempeñan un papel muy importante en diversos campos industriales.

Actualmente, en la producción de piezas fundidas de acero de pequeñas y medianas dimensiones existen bastantes métodos tecnológicos, son muy diversos y cada uno de ellos tiene sus propias características, cada uno con sus propias ventajas y desventajas. De acuerdo con el alto punto de fusión del acero fundido, la oxidación del acero líquido, la mala fluidez del acero, la contracción, las piezas de acero fundido son propensas a llenado insuficiente, segregación en frío, contracción y debilitamiento, grietas y arena y otros defectos de fundición en las características de búsqueda de lo mejor. Piezas pequeñas y medianas de acero fundido, debe haber trabajadores de fundición mundial que se requieran urgentemente para resolver la clave técnica. Desde la producción actual de China, el proceso de producción de fundición se aplica en el proceso de producción y se ha aplicado en los siguientes tres tipos de métodos: arena húmeda de arcilla, arena autoendurecible de resina y método de fundición por fusión.

(1) Arena húmeda de arcilla

Arena húmeda de arcilla, la mayor limitación es que la resistencia de la arena no es alta, lo que hace que el método de moldeo sea fácil de hacer que las piezas fundidas produzcan algunos defectos de fundición. Como trampas de arena, orificios de arena, orificios de aire, orificios de contracción, adhesión de arena a la superficie, grietas, hinchazón de cajas, etc., la cantidad de defectos que deben soldarse para hacer frente a una cantidad relativamente grande de costos de limpieza es alta. Por lo tanto, según la situación mundial, parece que la producción de piezas de acero con arena húmeda de arcilla no es mucha, con la producción de la línea de producción de moldeo automático es incluso menor, por lo que en la actualidad la arena húmeda de arcilla se utiliza principalmente para la producción de piezas de hierro fundido.

(2) Arena de resina autoendurecible

Desde 1973, China comenzó a explorar la aplicación de arena autoendurecible de resina de furano, a través del proceso de modelado con piezas fundidas de alta precisión dimensional y calidad superficial (precisión dimensional CT10 ~ 12, rugosidad superficial Ra25 ~ 50um), el enrutamiento del núcleo es bueno, fundición La limpieza de la arena es sencilla, la regeneración de la arena seca vieja es fácil de reutilizar, la tasa de reciclaje es alta (más del 90%) y otras ventajas. En la actualidad, las piezas de fundición de acero de tamaño grande y mediano en China están logrando mayores avances y se utilizan ampliamente. Sin embargo, debido al gran coeficiente de expansión térmica de la arena resinosa, la alta temperatura de la concesión es mala y es fácil que las piezas de acero fundido produzcan grietas. El sistema aglutinante contiene S, N y otros elementos nocivos, que fácilmente provocan la carburación de la superficie del acero fundido, la penetración de azufre y microfisuras en la superficie; la desgasificación de arena es alta, la fundición es propensa a sufrir porosidad o defectos de N causados ​​por la porosidad subcutánea; El proceso de mezcla de arena, modelado, vertido, lijado, limpieza produce S0, C0 y otros gases nocivos que contaminan el ambiente de trabajo. Por lo tanto, el proceso de arena que utiliza resina de furano para producir piezas de acero fundido no es una opción ideal, especialmente para la producción de bombas, válvulas, locomotoras y piezas de acero fundido de tamaño pequeño y mediano con paredes delgadas y estructuralmente complejas, lo cual es aún más indeseable. .

(3) Método de fundición a la cera perdida

Según los requisitos de los productos de fundición de precisión y el proceso de producción, se puede dividir en dos categorías: la primera es el uso de material de molde de alta calidad, molde de alta presión, cáscara de sílice sol y silicato de acetato de etilo, desparafinado con vapor, atmósfera rápida o Proceso de fundición y fundición al vacío, luego existe un proceso de fundición por fusión común internacional. Puede producir piezas fundidas de precisión de nivel CT4~6, rugosidad superficial Ra0.8~6.3um, utilizadas principalmente para producir palas de turbinas de gas y aviones y otras piezas fundidas de inversión de alta calidad: o acero inoxidable en general, acero de baja aleación, acero al carbono y otras inversiones. piezas fundidas. Este tipo de fundición requiere un mayor nivel de tecnología y costos de producción, y su participación general es pequeña en China. La segunda categoría es el uso de material de moldeo de estearato parafínico de baja calidad, fabricación de moldes a baja presión, cáscara de vidrio soluble, desparafinado con agua caliente, proceso atmosférico lento de fusión y vertido. Puede producir piezas fundidas con un nivel de precisión CT7~9 y rugosidad superficial Ra2,5~25μm, utilizadas principalmente para producir piezas de acero al carbono y de baja aleación con bajos requisitos de calidad. Debido al corto ciclo de producción, los bajos precios de las materias primas y materiales auxiliares y la menor inversión en equipos, se utiliza ampliamente en industrias nacionales como vehículos pesados, tractores, maquinaria, equipos metalúrgicos, máquinas herramienta, bombas y válvulas, etc. Actualmente se utiliza para reemplazar la fundición en arena en China. Es el principal método de modelado que reemplaza la fundición en arena en la producción de piezas fundidas de acero complejas y de pequeña precisión en China. Sin embargo, se tienen en cuenta el procesamiento de piezas fundidas, el consumo de energía y materias primas, los largos ciclos de producción, la grave contaminación ambiental, la baja eficiencia de producción y otros problemas.

En vista de la producción de fundición actual en la producción de los tres tipos anteriores de métodos de proceso de producción de fundición de precisión pequeña, existen ciertas desventajas, los autores de este artículo, según la caja de núcleo caliente de arena de resina de furano, la movilidad es pobre, En la caja fría con núcleo de arena, la movilidad es buena, pero fuera de la caja la resistencia es baja, y se propuso utilizar el proceso de fundición con revestimiento de resina en cáscara de arena para producir pequeñas piezas fundidas de precisión del proceso de fundición.

La fundición de conchas fue desarrollada por Alemania en la década de 1940, pero llegó tarde a la investigación nacional. En comparación con la fundición convencional en arena, la fundición en arena tiene menos inversión en equipos, ocupa poco espacio, producción conveniente, alta eficiencia de producción, fundición con menos arena, menos polvo en el sitio de producción, ruido y, por lo tanto, tiene poca contaminación para el medio ambiente y la superficie de fundición. el acabado es alto, la alta precisión dimensional, etc., en la industria automotriz de China, las piezas de hierro fundido se utilizan ampliamente. Para mejorar la resistencia al calor de la película de arena, China ha adoptado arena cruda especial (como arena de circón, arena de cromita, etc.) procesada en película de arena especial para satisfacer las necesidades de producción. Sin embargo, la arena de circón, la arena de cromita y otras materias primas de arena especiales son escasas, caras y dependen de las importaciones: Además, la superficie de las piezas de acero fundido, especialmente en los orificios de fundición (cabeza del núcleo) en la superficie y las esquinas, la apariencia de marcas de hilo o defectos de fundición de piel arrugada, que afectan gravemente la calidad de la superficie de la fundición, limitando su uso en producción. Teniendo en cuenta la alta temperatura de vertido, la escasa fluidez del metal y la gran contracción de las piezas fundidas de pequeñas piezas de acero producidas por arena recubierta, hemos modificado la resina fenólica para mejorar su resistencia al calor, mejorar sus propiedades térmicas y agregar algunos materiales auxiliares especiales para ralentizar el proceso. descomposición de la resina, suprime el calor de descomposición generado por la arena, mejora aún más la fluidez de la arena recubierta, mejora la resistencia a altas temperaturas y su estabilidad y mantiene un contenido bajo, por lo tanto, arena recubierta especial resistente a altas temperaturas a base de cuarzo. Se ha desarrollado arena, que tiene un excelente rendimiento a altas temperaturas y otras características integrales de fundición, puede reemplazar la costosa arena de circonio recubierta para producir una variedad de piezas fundidas de acero de precisión pequeñas y complejas, lo que reduce en gran medida los costos para mejorar el rendimiento y la calidad de la fundición. La resistencia a la compresión a alta temperatura de la arena recubierta aumenta a más de 0,8 MPa desde 0,1 ~ 0,2 MPa de arena recubierta ordinaria, el tiempo de resistencia al calor aumenta a más de 150 s desde 60 ~ 110 s de arena revestida ordinaria, la resistencia a la tracción a temperatura ambiente supera los 3,5 MPa, la resistencia al calor supera los 2,0 MPa y la cantidad de desprendimiento de gas es inferior a 18 m1/g (consulte la Tabla 1).