Áp dụng cát phủ nhiệt độ cao cho các bộ phận thép đúc vừa và nhỏ

Tóm tắt: Trong bài viết này, theo đặc tính của cát màng, các vấn đề về chất lượng gặp phải trong quá trình sản xuất cát đúc thép do công ty của tác giả sản xuất được trình bày, phân tích nguyên nhân xuất hiện của chúng và áp dụng các công thức, quy trình khác nhau cho nhiều mục đích khác nhau. tình huống thực tế, để đúc có thể sản xuất được các sản phẩm thép đáp ứng yêu cầu của quá trình cát màng, đặc biệt thích hợp để đúc các loại thép đúc được sản xuất bằng phương pháp đúc đầu tư.

Từ khóa: cát màng; đúc thép; đúc sáp bị mất

Các bộ phận bằng thép đúc có nhiều đặc tính ưu việt như thép cacbon, thép hợp kim thấp, độ bền cao, độ bền cao và khả năng đúc, hàn tốt; và thép đặc biệt có thể đáp ứng khả năng chịu mài mòn, chịu nhiệt, chống ăn mòn, chịu nhiệt độ thấp và các điều kiện làm việc đặc biệt khác. Do đó, các bộ phận thép đúc được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp nặng, khai thác mỏ, vận tải, nhà máy điện, cơ khí, hàng không vũ trụ và nhiều ngành công nghiệp khác. Hiện nay, xét về nhu cầu về các bộ phận thép đúc, hoặc các loại đúc vừa và lớn là chủ yếu, và yêu cầu sản xuất hàng loạt, các loại đúc vừa và nhỏ tương đối nhỏ, nhưng số lượng lớn hơn, thuộc loại có thành mỏng, chính xác, phức tạp. đúc, do đó, nó đóng một vai trò rất quan trọng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau.

Hiện nay, trong sản xuất phôi thép cỡ vừa và nhỏ có khá nhiều phương pháp công nghệ, rất đa dạng và mỗi phương pháp đều có những đặc điểm riêng, mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng. Theo điểm nóng chảy cao của thép đúc, quá trình oxy hóa thép lỏng, tính lưu động của thép kém, co ngót, các bộ phận thép đúc dễ bị đổ đầy, phân tách lạnh, co ngót và suy yếu, nứt và cát và các khuyết tật đúc khác trong các đặc tính tìm kiếm tốt nhất Các bộ phận thép đúc vừa và nhỏ phải có thợ đúc thế giới cần gấp để giải quyết vấn đề kỹ thuật. Từ thực tế sản xuất của Trung Quốc, quy trình sản xuất đúc được áp dụng trong quy trình sản xuất đã được áp dụng theo ba loại phương pháp sau: cát ướt đất sét, cát tự đông cứng nhựa và phương pháp đúc nóng chảy.

(1) Cát ướt đất sét

Cát ướt đất sét, hạn chế lớn nhất là độ bền của cát không cao, dẫn đến phương pháp đúc dễ làm vật đúc tạo ra một số khuyết tật khi đúc. Chẳng hạn như bẫy cát, lỗ cát, lỗ khí, lỗ co ngót, bám dính cát bề mặt, vết nứt, phồng hộp, v.v., số lượng khuyết tật cần hàn để giải quyết một lượng chi phí làm sạch tương đối lớn là rất cao. Vì vậy, căn cứ vào tình hình thế giới, có vẻ như sản lượng cát ướt đất sét của các bộ phận thép không nhiều, với dây chuyền sản xuất khuôn tự động lại càng ít, nên hiện nay cát ướt đất sét chủ yếu được sử dụng để sản xuất các bộ phận bằng gang.

(2) Cát nhựa tự đông cứng

Từ năm 1973, Trung Quốc bắt đầu khám phá ứng dụng cát tự làm cứng nhựa furan, thông qua quá trình tạo mô hình với vật đúc có độ chính xác kích thước và chất lượng bề mặt cao (độ chính xác kích thước CT10 ~ 12, độ nhám bề mặt Ra25 ~ 50um), định tuyến lõi tốt, đúc Làm sạch cát đơn giản, tái tạo cát khô cũ dễ tái sử dụng, tỷ lệ tái chế cao (trên 90%) và các ưu điểm khác. Hiện nay, thép đúc cỡ lớn và vừa ở Trung Quốc đang có những tiến bộ lớn hơn và được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, do hệ số giãn nở nhiệt lớn của cát nhựa nên nhiệt độ nhượng bộ cao không tốt, các bộ phận bằng thép đúc dễ sinh ra vết nứt. Hệ thống chất kết dính chứa S, N và các nguyên tố có hại khác, dễ gây ra hiện tượng cacbon hóa bề mặt thép đúc, thấm lưu huỳnh và tạo ra các vết nứt nhỏ trên bề mặt; độ thoát cát cao, vật đúc dễ bị xốp hoặc khuyết tật N do độ xốp dưới da; Quá trình trộn cát, tạo mẫu, đổ, chà nhám, làm sạch sản sinh ra khí S0, C0 và các loại khí độc hại khác gây ô nhiễm môi trường làm việc. Do đó, quy trình cát sử dụng nhựa furan để sản xuất các bộ phận thép đúc không phải là một lựa chọn lý tưởng, đặc biệt là để sản xuất các máy bơm, van, đầu máy xe lửa, các bộ phận thép đúc cỡ vừa và nhỏ có thành mỏng, kết cấu phức tạp, điều này càng không mong muốn. .

(3) Phương pháp đúc sáp bị mất

Theo yêu cầu của sản phẩm đúc chính xác và quy trình sản xuất, có thể chia thành hai loại: thứ nhất là sử dụng vật liệu khuôn chất lượng cao, khuôn áp suất cao, vỏ Sol silica và silicat ethyl axetat, tẩy sáp bằng hơi nước, khí quyển nhanh hoặc quá trình nấu chảy và đúc chân không, sau đó có một quá trình đúc nóng chảy phổ biến quốc tế. Nó có thể sản xuất vật đúc chính xác cấp CT4 ~ 6, độ nhám bề mặt Ra0.8 ~ 6.3um, chủ yếu được sử dụng để sản xuất máy bay và cánh tuabin khí và các vật đúc đầu tư chất lượng cao khác: hoặc thép không gỉ thông thường, thép hợp kim thấp, thép carbon và các khoản đầu tư khác vật đúc. Kiểu đúc này đòi hỏi trình độ công nghệ và chi phí sản xuất cao hơn và thị phần tổng thể của nó rất nhỏ ở Trung Quốc. Loại thứ hai là sử dụng vật liệu đúc stearat parafin chất lượng thấp, làm khuôn áp suất thấp, vỏ thủy tinh nước, tẩy sáp bằng nước nóng, quá trình rót và nóng chảy trong khí quyển chậm. Nó có thể sản xuất vật đúc với độ chính xác CT7 ~ 9 và độ nhám bề mặt Ra2,5 ~ 25μm, chủ yếu được sử dụng để sản xuất các bộ phận bằng thép cacbon và hợp kim thấp với yêu cầu chất lượng thấp. Do chu kỳ sản xuất ngắn, giá nguyên liệu và phụ liệu thấp, ít đầu tư vào thiết bị nên được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp trong nước như xe hạng nặng, máy kéo, máy móc, thiết bị luyện kim, máy công cụ, máy bơm và van, v.v. Nó hiện đang được sử dụng để thay thế đúc cát ở Trung Quốc. Đây là phương pháp mô hình chính thay thế đúc cát trong sản xuất thép đúc có độ chính xác nhỏ và phức tạp ở Trung Quốc. Tuy nhiên, có những phụ cấp cho quá trình đúc, tiêu thụ năng lượng và nguyên liệu thô, chu kỳ sản xuất dài, ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, hiệu quả sản xuất thấp và các vấn đề khác.

Xét về tình hình sản xuất đúc hiện nay trong việc sản xuất ba loại phương pháp quy trình sản xuất đúc chính xác nhỏ nêu trên, có một số nhược điểm nhất định, các tác giả của bài viết này cho rằng, theo hộp lõi nóng của cát nhựa furan, tính di động kém, hộp lạnh có lõi cát, tính di động tốt, nhưng độ bền ra khỏi hộp thấp và được đề xuất sử dụng quy trình đúc vỏ cát phủ nhựa để tạo ra các vật đúc có độ chính xác nhỏ trong quá trình đúc.

Đúc vỏ được phát triển bởi Đức vào những năm 1940, nhưng là nước đi sau trong nghiên cứu trong nước. So với đúc vỏ cát thông thường, đúc cát ít đầu tư về thiết bị, diện tích nhỏ, sản xuất thuận tiện, hiệu quả sản xuất cao, đúc ít cát, ít bụi tại nơi sản xuất, ít tiếng ồn nên ít gây ô nhiễm môi trường, bề mặt đúc độ hoàn thiện cao, độ chính xác kích thước cao, v.v., trong ngành công nghiệp ô tô của Trung Quốc, các bộ phận bằng gang được sử dụng rộng rãi. Để cải thiện khả năng chịu nhiệt của cát màng, Trung Quốc đã sử dụng cát thô đặc biệt (như cát zircon, cát crom, v.v.) được xử lý thành cát màng đặc biệt để đáp ứng nhu cầu sản xuất. Tuy nhiên, cát zircon, cát crom và các nguyên liệu cát đặc biệt khác khan hiếm, đắt tiền, phải nhập khẩu: Ngoài ra, bề mặt của các bộ phận bằng thép đúc, đặc biệt là ở các lỗ đúc (đầu lõi) trên bề mặt và các góc, xuất hiện các vết vết ren hoặc khuyết tật da nhăn nheo của vật đúc, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng bề mặt vật đúc, hạn chế sử dụng trong sản xuất. Xem xét nhiệt độ rót cao, khả năng chảy kim loại kém và độ co lớn của vật đúc các bộ phận thép nhỏ được sản xuất bằng cát tráng, chúng tôi đã sửa đổi nhựa phenolic để cải thiện khả năng chịu nhiệt, cải thiện tính chất nhiệt và thêm một số vật liệu phụ trợ đặc biệt để làm chậm quá trình phân hủy nhựa, ngăn chặn nhiệt phân hủy do cát tạo ra, cải thiện hơn nữa tính lưu động của cát phủ, tăng cường độ bền nhiệt độ cao và độ ổn định của nó, đồng thời duy trì hàm lượng thấp. Do đó, cát phủ chịu nhiệt độ cao đặc biệt dựa trên thạch anh. Cát đã được phát triển, có hiệu suất nhiệt độ cao tuyệt vời và các đặc tính đúc toàn diện khác, có thể thay thế cát zirconia phủ đắt tiền để sản xuất nhiều loại vật đúc thép có độ chính xác nhỏ phức tạp, giảm đáng kể chi phí để cải thiện năng suất và chất lượng đúc. Cường độ nén ở nhiệt độ cao của cát phủ tăng lên hơn 0,8MPa từ 0,1 ~ 0,2MPa của cát phủ thông thường, thời gian chịu nhiệt tăng lên hơn 150 giây từ 60 ~ 110 giây của cát phủ thông thường, độ bền kéo ở nhiệt độ phòng vượt quá 3,5 MPa, khả năng chịu nhiệt vượt quá 2,0 MPa và lượng thoát khí nhỏ hơn 18 m1/g (xem Bảng 1).