中小型鋳鋼部品への高温コーティング砂の塗布

要約: この記事では、フィルムサンドの特性に従って、著者の会社が製造する鋳鉄砂の製造で遭遇する品質問題を紹介し、その発生理由を分析し、さまざまな配合とプロセスを採用しています。これにより、フィルムサンドプロセスの要件を満たす鋼製品を鋳造することができます。フィルムサンドプロセスは、インベストメント鋳造によって製造される鋼鋳物の鋳造に特に適しています。

キーワード: フィルムサンド; 鋼鋳物; ロストワックス鋳造

鋳鋼部品は、炭素鋼、低合金鋼、高強度、高靭性、優れた鋳造性、溶接性など、多くの優れた特性を備えています。 および特殊鋼は、耐摩耗性、耐熱性、耐食性、耐低温性およびその他の特殊な作業条件を満たすことができます。 したがって、鋳鋼部品は、重荷重、鉱山、輸送、発電所、機械工学、航空宇宙、その他多くの産業で広く使用されています。 現在、鋳鋼部品、つまり主に中・大型鋳物の需要と量産需要の観点から見ると、中・小型鋳物は比較的少ないですが、量が多く、薄肉、精密、複雑な部品に属します。鋳物としてさまざまな産業分野で非常に重要な役割を果たしています。

現在、中小型鋼鋳造部品の製造には非常に多くの技術方法があり、それらは非常に多様であり、それぞれに独自の特徴があり、それぞれに長所と短所があります。 鋳鋼の高融点、溶鋼の酸化、鋼の流動性の低下、収縮によると、鋳鋼部品は充填不足、低温偏析、収縮と弱化、亀裂や砂、その他の鋳造欠陥が発生しやすく、最適な特性を求めます。中小型鋳鋼部品の技術的鍵を解決するために、世界中の鋳造労働者が緊急に必要とされているはずです。 中国の実際の鋳造生産プロセスから、粘土湿砂法、樹脂自硬性砂法、溶融鋳造法という3種類の方法で製造工程が適用されています。

(1) 粘土の湿った砂

粘土湿砂の最大の限界は、砂の強度が高くないため、鋳物に鋳物欠陥が生じやすい成形方法です。 砂トラップ、砂穴、空気穴、シュリンクホール、表面砂の付着、亀裂、箱の膨らみなど、溶接が必要な欠陥の数が多く、比較的多額の洗浄コストがかかります。 したがって、世界情勢を見ると、鋼部品の粘土湿砂の生産はそれほど多くはなく、自動成形生産ラインの生産量はさらに少ないため、現在は粘土湿砂が主に鋳鉄部品の生産に使用されているようです。

(2) 自己硬化性レジンサンド

1973年以来、中国はフラン樹脂自硬性砂の応用を模索し始め、高い寸法精度と表面品質（寸法精度CT10～12、表面粗さRa25～50um）の鋳物による造形プロセスを通じて、コアルーティングが良好で、鋳造工場砂の洗浄が簡単、古い乾燥砂の再生が容易、リサイクル率が高い（90％以上）などの利点があります。 現在、中国の大中型鋳鋼品はますます進歩しており、広く使用されています。 しかし、レジンサンドは熱膨張係数が大きいため、コンセッションの高温が悪く、鋳鋼部品に亀裂が発生しやすくなります。 バインダー系には S、N、その他の有害な元素が含まれており、鋳鋼表面の浸炭、硫黄の浸透、表面の微小亀裂を容易に引き起こします。 砂のガス放出が多く、鋳物は気孔や皮下の気孔によって引き起こされる窒素欠陥が発生しやすくなります。 砂の混合、造形、流し込み、研磨、洗浄のプロセスでは、作業環境を汚染する S2、C2、その他の有害なガスが発生します。 したがって、フラン樹脂を使用して鋳鋼部品を製造するサンドプロセスは、特に薄肉で構造的に複雑なポンプ、バルブ、機関車、小型および中型の鋳鋼部品の製造には理想的な選択肢ではなく、さらに望ましくないことです。 。

(3) ロストワックス鋳造法

精密鋳造製品と生産プロセスの要件に応じて、2つのカテゴリーに分けることができます。1つ目は、高品質の金型材料、高圧金型、ゾルシリカおよびケイ酸酢酸エチルシェルの使用、蒸気脱蝋、急速大気または真空溶解および鋳造プロセス、その後、国際共通の溶解鋳造プロセスがあります。 CT4〜6レベルの精密鋳物、表面粗さRa0.8〜6.3umを生産でき、主に航空機およびガスタービンブレードおよびその他の高品質インベストメント鋳物の製造に使用されます：または一般的なステンレス鋼、低合金鋼、炭素鋼およびその他の投資品鋳物。 この種の鋳物は高度な技術と生産コストを必要とするため、中国での全体のシェアは小さいです。 2 番目のカテゴリーは、低品質のステアリン酸パラフィン成形材料の使用、低圧成形、水ガラスシェル、熱水脱蝋、大気中でのゆっくりとした溶解および注入プロセスです。 精度レベルCT7～9、表面粗さRa2.5～25μmの鋳物を製造でき、主に品質要件の低い炭素鋼および低合金鋼部品の製造に使用されます。 生産サイクルが短く、原材料や副資材の価格が低く、設備への投資が少ないため、大型車両、トラクター、機械、冶金装置、工作機械、ポンプ、バルブなどの国内産業で広く使用されています。 現在、中国では砂型鋳物の代替として使用されています。 これは、中国における小型精密で複雑な鋼鋳物の製造において、砂型鋳造に代わる主要な造形方法です。 ただし、鋳造加工、エネルギーと原材料の消費、長い生産サイクル、深刻な環境汚染、低い生産効率などの問題は考慮されます。

現在の鋳造生産を考慮すると、上記 3 種類の小型精密鋳造プロセス方法の生産には、一定の欠点があると、この記事の著者は、フラン樹脂砂のホットコアボックスによると、可動性が悪く、砂中子を使用したコールドボックスは、可動性は良好ですが、箱から出した状態では強度が低いため、樹脂コーティング砂殻鋳造プロセスを使用して、鋳造プロセスの小型精密鋳物を製造することを提案しました。

シェル鋳造は 1940 年代にドイツによって開発されましたが、国内での研究は後発でした。 従来の砂殻鋳造と比較して、砂型鋳造は設備投資が少なく、設置面積が小さく、生産が便利で、生産効率が高く、砂の使用量が少なく、生産現場の粉塵や騒音が少ないため、環境や鋳肌への汚染がほとんどありません。仕上げが高く、寸法精度が高いなど、中国の自動車産業では鋳鉄部品が広く使われています。 フィルムサンドの耐熱性を向上させるために、中国では生産ニーズに合わせて特殊なフィルムサンドに加工した特殊な生砂（ジルコン砂、クロマイト砂など）を採用しています。 しかし、ジルコン砂やクロマイト砂などの特殊な砂原料は希少で高価であり、輸入に頼っています。また、鋳鋼部品の表面、特に表面や角の鋳造穴（中子頭）には、表面の外観が悪化します。糸の跡やしわのある皮の鋳造欠陥。鋳造表面の品質に重大な影響を及ぼし、生産での使用が制限されます。 高い注湯温度、不良な金属流動性、コーティングされた砂で製造された小型鋼部品の鋳物の大きな収縮を考慮して、フェノール樹脂を改質して耐熱性を向上させ、熱特性を改善し、特殊な補助材料を追加して鋳造速度を遅くしました。樹脂の分解を抑制し、砂から発生する分解熱を抑え、コーティングサンドの流動性をさらに向上させ、高温強度とその安定性を高め、低含有量を維持するための石英をベースとした特殊な耐高温コーティングサンドです。優れた高温性能とその他の包括的な鋳造特性を備えた砂が開発され、高価なコーティングされたジルコニア砂を置き換えて、さまざまな複雑な小型精密鋼鋳物を製造でき、コストを大幅に削減して鋳造歩留まりと品​​質を向上させることができます。 コーティングサンドの高温圧縮強度は通常のコーティングサンドの0.1～0.2MPaから0.8MPa以上に増加し、耐熱時間は通常のコーティングサンドの60～110秒から150秒以上に増加し、室温での強度引張強さは3.5を超えます。 MPa、耐熱性は2.0MPaを超え、ガス発生量は18m1/g未満です（表1参照）。