鋳造におけるクラッド砂の応用

鋳造業界におけるコーティング砂型鋳造の歴史は非常に長く、鋳物の生産量も非常に多いです。 しかし、コーティングされた砂型鋳造を使用する場合、精密鋼鋳物の製造は、砂の付着 (傷)、低温偏析、気孔などの多くの問題に直面します。 これらの問題をどのように解決するかは、まだ明らかになっていません。

まず、フィルムサンドについての知識と理解（フィルムサンドは有機バインダー、コアサンドの一種です）

(1)コーティングサンドの特徴：適度な強度特性。 流動性が良く、砂で作られており、砂中子の輪郭は明確で緻密な組織であり、複雑な砂中子を作成できます。 砂（中子）の表面品質、表面粗さRa=6.3～12.5μmまで、寸法精度はCT7～CT9レベルまで。 フライス加工は良好で、鋳物は掃除が簡単です。

(2) 適用範囲: コーティング砂は鋳型および砂中子の製造に使用でき、コーティング砂型または中子は相互に、または他の砂型 (中子) と組み合わせて使用​​できます。 金属系の重力鋳造や低圧鋳造だけでなく、砂鉄鋳造や熱間遠心鋳造にも使用できます。 鋳鉄および非鉄合金鋳物の製造だけでなく、鋳鋼部品の製造にも使用できます。

次に、コーティングサンドの準備

1. コーティングサンドの組成

原則として、耐火物、結合剤、硬化剤、潤滑剤、特殊添加剤で構成されています。

(1) 耐火物はコーティングサンドの主要部分です。 耐火物に求められる条件は、耐火性が高いこと、揮発性物質が少ないこと、粒子が丸く、硬いことなどです。 通常、天然スクレーパー珪砂が使用されます。 珪砂の要件: 高 SiO2 含有量 (鋳鉄および非鉄合金鋳物には 90% 以上、鋼鋳物には 97% 以上が必要)。 汚れ含有量 0.3% 以下 (スクレーパー砂) - [水洗い砂の汚れ含有量は規定未満です。 粒度 ①隣接する3～5個のふるい数の分布。 丸い粒子の場合、角度係数は 1.3 以下である必要があります。 酸消費量は少なくとも5mlです。

(2) バインダーとしては通常フェノール樹脂が使用されます。

(3) ヘキサミンは通常、硬化剤として使用されます。 ステアリン酸カルシウムは潤滑剤として一般的に使用され、その機能はコーティングされた砂の凝集を防ぎ、流動性を高めることです。 添加剤の主な役割は、コーティングされた砂の性能を向上させることです。

（４）コーティングサンドの基本配合成分 配合割合（質量分率、％） 内容：原砂 １００ スクラブサンド、フェノール樹脂 原砂重量比 １．０～３．０、ウロリチオリン酸（水溶液２） 重量比 １０～１５ 樹脂、カルシウムステアリン酸塩 樹脂の重量に対して 5 ～ 7、添加剤 原砂の重量に対して 0.1 ～ 0.5。1:2) 樹脂の重量に対して 10 ～ 15、ステアリン酸カルシウム 樹脂の重量に対して 5 ～ 7、添加剤 0.1 ～ 0.5オリジナルの砂です。 ～元の砂の重量の 0.1 ～ 0.5% の添加剤。

2. コーティングサンドの製造工程

コーテッドサンドの製造方法には主にコールドコーティング、ウォームコーティング、ホットコーティングの3種類があり、現在コーテッドサンドの製造にはホッ​​トコーティング法がほとんど使用されています。 ホットラミネート法は、生砂を一定温度に加熱し、樹脂、メテナミン水溶液、ステアリン酸カルシウムをそれぞれ混合・混練し、冷却後粉砕・ふるい分けする方法です。 配合の違いにより混合方法が異なります。 現在、国内には多くの種類のラミネートサンド生産ラインがあり、約2000〜2300の手動ローディング半自動生産ラインと約50のコンピューター制御の自動生産ラインがあり、生産効率と製品の安定性を効果的に向上させています。 例えば、○○ファウンドリ株式会社の自動ビジュアル生産ライン。 0.1秒精度の供給時間制御、1/10℃精度の加熱温度制御を備え、砂の混合状況をビデオで観察できるため、生産効率は1時間あたり6トンに達します。

3. コーティングサンドの主な製品種類

(1) 通常タイプのコーティングサンド 通常のコーティングサンド、すなわち伝統的なコーティングサンドは、通常、添加剤を含まないケイ砂、熱可塑性フェノール樹脂、ウロリチオリン酸、ステアリン酸カルシウムで構成されており、特定の強度要件の下では通常、添加される樹脂の量が比較的多く、高温耐性、耐低温性などの特性がありません。膨張性とガス排出量が少ないため、要件がそれほど厳しくない鋳造生産に適しています。

(2) 高強度・低エアレーション積層砂 特徴：高強度、低膨張、低アウトガス、遅いアウトガス、酸化防止剤 はじめに：高強度・低エアレーション積層砂は、通常の積層砂の新しい製品です。 添加剤の追加と新たな配合プロセスにより、樹脂投入量を大幅に削減し、従来の積層砂に比べ強度が30％以上向上しました。 通常のコーティングサンドに比べて強度が30％以上高く、ガス発生量を大幅に低減し、ガス発生速度を遅くすることができるため、鋳物生産のニーズに適しています。 このタイプのコーティング砂は、主に鋳鉄部品、中小型鋼鋳物、合金鋳鋼の製造に適しています。 現在、このタイプのコーティングサンドには 3 つのシリーズがあります。GD-1 高強度および低ガスコーティングサンドです。 GD-2 高強度、低膨張、低ガスコーティング砂。 GD-3 は、酸化防止剤コーティングを施した高強度、低膨張、低ガスの砂です。

(3) 高温耐性（タイプ）コーテッドサンド（NDタイプ） 特徴：耐高温性、高強度、低膨張、低アウトガス、遅いアウトガス、易分解性、酸化防止剤 紹介：高温耐性コーテッドサンドは新しいタイプです。特殊配合技術により優れた高温特性（高温高強度、長耐熱時間、低熱膨張、低ガス放出）と総合的な鋳造特性を備えたコーティングサンドです。 この種類のコーティングされた砂は、複雑な薄肉精密鋳鉄部品 (自動車のエンジン ブロック、シリンダー ヘッドなど) や、生産要件の高い鋳鋼部品 (コンテナのコー​​ナーや電車のブレーキ、船体の部品など) に特に適しています。部品など）、砂の付着、変形、熱亀裂、気孔、その他の鋳造欠陥を効果的に除去できます。 このフィルムサンドには現在 4 つのシリーズがあります: VND-1 高温耐性フィルムサンド。 ND-2 高温耐性低膨張、低ガス放出砂 ND-3 高温耐性低膨張、低ガス放出酸化防止コーティング砂 ND-4 高温耐性高強度底部低膨張、低ガス放出コーティング砂。

(4)易分散性コーテッドサンド 強度が高く、低温分散性に優れ、非鉄金属鋳物の製造に適しています。

(5) さまざまな製品のニーズに適応するための砂膜のその他の特別な要件。遠心鋳造砂膜、冷砂膜、湿式砂膜、粘着防止砂などの一連の特殊な砂膜の開発。 、抗静脈ペイント、抗セルライトサンドフィルムなど。

第三に、フィルムサンドコアの基本的な製造プロセス

加熱温度200～300℃、硬化時間30～150秒、サンド圧力0.15～0.60MPa。 シンプルな中子形状、コートサンドの流動性の良さを利用してより低いサンド圧力を選択可能、薄い中子でより低い加熱温度を選択可能、加熱温度により硬化時間を適切に延長可能等。 サンドコーティングに使用される樹脂はフェノール樹脂です。 コアプロセスの利点: 適切な強度特性。 良好な流動性。 砂中子の表面品質が良好 (Ra = 6.3-12.5 μm)。 砂中子の抗吸湿性。 良好なフライス加工、お手入れが簡単な鋳物。

1.鋳造（金型）温度

鋳造温度はシェル層の厚さと強度に影響を与える主な要因の1つであり、一般に220〜260℃に制御され、次の原則に従って選択されます。

(1) コーティングサンドが樹脂を軟化させて重合させるのに十分な熱を確実に与えること。

(2) 必要な厚さのシェルが形成され、シェルの表面タイプ (コア) が焼けていないことを確認します。

(3) 生産性を向上させるために、殻むきと養生の時間を短縮するように努めてください。

2.砂の注入圧力と時間 砂の注入時間は通常3〜10秒で制御されますが、時間が短すぎると砂（コア）を形成できません。 砂の注入圧力は通常約0.6MPaです。 圧力が低すぎると、アンダーショットやルーズ現象が発生しやすくなります。

3. 凝固時間: 凝固時間の長さは主に砂 (中子) の厚さと鋳造モデルの温度に依存し、一般に 60 ～ 120 秒の範囲です。 時間が短すぎると、シェル層が完全に硬化せず、強度が低くなります。 時間が長すぎると、砂（中子）表層が燃えやすくなり、鋳物の品質に影響を与えます。 コーティング砂型鋳造（中子）のプロセスパラメータ例： No. シェル厚さ（㎜） 重量（kg） 鋳物温度（℃） 砂注入時間（s） 凝固時間（s） 1（ガイドスリーブ） DN80-05 8～10 2.5 ～ 2.6 220～240 2～3 60～80 2（バルブ本体） DN05-01 10～12 3.75～3.8 240～260 3～5 80～100

第四に、コーティングサンドの応用とその対策

中子の製造方法には多くの種類があり、大きく分けて熱硬化法とコールドソリッド法の2つに分けられ、砂塗り中子の製造は熱硬化法の範疇に属します。 どのような種類のロッド製造方法にも独自の長所と短所があり、どのロッド製造方法を選択するかは、主に製品の品質要件、複雑さ、生産バッチ、生産コスト、製品価格、およびその他の要因によって決まります。 鋳造キャビティの表面品質の要件は高く、寸法精度の要件も高く、コーティングされた砂中子を使用する複雑な砂中子型は非常に効果的です。 例：自動車エンジンシリンダーヘッド入口および排気砂中子、水路砂中子、油路砂中子、シリンダーブロック水路砂中子、油路砂中子、インテークマニホールド、排気マニホールドシェル砂中子、油圧バルブランナー砂中子、自動車エアパスターボチャージャーの砂中子など。 しかし、コーティングされた砂を使用すると、しばしばいくつかの問題に遭遇しますが、ここでは経験に基づいて 1 つまたは 2 つだけお話します。

1. 砂の強度と、砂の強度に影響を与える一定の重要な要因を前提とした元の砂の品質と樹脂の品質におけるガス量の決定は、主に添加されたフェノール樹脂の量から得られます。 フェノール樹脂を多く添加すると強度は上がりますが、ガス量が多くなり脆性が低下します。 そのため、製造時にはガス量を減らし破壊性を高めるために砂の強度を管理する必要があり、強度基準を立てる際には均衡点を見つける必要があります。 このバランスは、砂中子の表面品質を確保し、強度を前提として注入時に中子の変形や破壊を引き起こさないようにするためです。 したがって、鋳物の表面品質と寸法精度を確保するだけでなく、ガスの量を減らし、鋳物の気孔欠陥を減らし、中子砂の性能を向上させます。 砂中子の保管、加工プロセスは、ワークステーション装置、砂中子カート、および厚さ10mm〜15mmのスポンジの上で使用でき、砂中子の損失率を減らすことができます。

2. 被覆砂中子の保管期間 砂中子は湿気を吸収するため、特に相対湿度の高い南部地域では、砂中子は工程文書に指定され、リーン生産の先入れ先出し方式で保管する必要があります。生産を停止し、砂中子の保管量と保管期間を削減し、砂中子の保管量を削減します。 技術文書に砂中子の貯蔵寿命を規定し、「先先先先」の原則に従った無駄のない生産の使用を通じて砂中子の量と貯蔵寿命を短縮する必要があります。 各施設は、独自のプラント条件と地域の気候条件を組​​み合わせて、砂中子の保管期間を決定する必要があります。

3. 供給される積層砂の品質管理 積層砂は、供給者および企業の品質保証情報を添付し、検査のためのサンプリング基準に従って、倉庫に入る前に適格であることを確認する必要があります。 サンプルテスト企業が品質保証と技術部門の処理結果を確認できなかった場合、受け入れまたはサプライヤーに返品することになります。

4. コア内の適格なコーティング砂がコアの亀裂とコアの変形に見られます。亀裂とコアの変形は通常、コーティング砂の強度が低いためであると考えられます。 実際、砂中子の破壊と変形には多くの製造プロセスが含まれます。 異常事態が発生した場合、問題を解決するには真の原因を究明する必要があります。 具体的な理由は次のとおりです。

(1) コアを作成する際の金型温度と、プロセス要件を満たすためのコアスキンの凝固厚さに関連する金型内の滞留時間。 ここで指定されるプロセスパラメータには一定の範囲が必要であり、この範囲はオペレータのスキルに依存する必要があります。 金型温度が上限の場合は保持時間を下限、金型温度が下限の場合は保持時間を上限とすればよい。 オペレーターは、操作スキルを向上させるために継続的なトレーニングを受ける必要があります。

(2) 中子を作るときに、フェノール樹脂と砂の粒子が金型に落ちます。時間内に取り除き、離型剤をスプレーする必要があります。そうしないと、それらはどんどん蓄積し、中子が剥がれたり、変形したりすることがあります。型が開いた状態です。

(3) スタティックホットコアボックス金型のスプリングトップバーは、高温条件下で長時間使用すると、弾力性が失われ、中子が折れたり変形したりする可能性があります。 スプリングは適時に交換する必要があります。

(4) 可動金型と静止金型が平行または同一中心線上にない場合、シリンダーまたはエアシリンダーの圧力下で金型を閉じると、ロックピンの先端に傾斜期間があり、金型は依然として傾いたままになります。金型はしっかりと閉じられていますが、金型を開くと、金型の可動性と静的性が依然として元の状態に戻り、中子が破損したり変形したりすることがあります。 この場合、砂を打ち込むと砂が逃げてしまい、砂中子のサイズが大きくなってしまいます。 解決策は、形状の平行度と位置合わせをタイムリーに調整することにあります。

（5）中空砂中子製造機のコアシェルでは、砂中子から未硬化のコーティングサンドを再利用し、ふるいにかけ、未使用のコーティングサンドを3：7の比率で中子を使用して混合する必要があります。砂中子のシェル表面の品質と強度を確保するため。