大型鑄鋼件造型工藝探討

蘇毅

摘 要： 隨著市場經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展，鑄造行業(yè)獲得了較大的發(fā)展空間，其在市場規(guī)模擴(kuò)大的同時，技術(shù)手段不斷提高，行業(yè)的發(fā)展逐漸進(jìn)入到了新的階段，因此其發(fā)展方向產(chǎn)生了一定的變化。在追求經(jīng)濟(jì)效益的同時，對節(jié)能、環(huán)保、優(yōu)質(zhì)以及高效方面提高重視程度。通過對這一生產(chǎn)需求予以適應(yīng)，在實際生產(chǎn)過程中，需要合理化以及經(jīng)濟(jì)化，對其中的鑄造工藝予以滿足。本文通過對大型鑄鋼件造型工藝進(jìn)行分析，對其中使用到的工藝予以探討，根據(jù)工藝的實際使用情況，進(jìn)行優(yōu)化和提高，促進(jìn)鑄造工藝的發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 大型鑄鋼件;造型工藝;質(zhì)量

【中圖分類號】TG242 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.31.228

在重型裝備的生產(chǎn)中大型鑄鋼件是其中十分重要的部分，在實際生產(chǎn)中，其使用范圍也較為廣泛，例如在電力、冶金以及石油化工方面均有涉獵。伴隨著技術(shù)手段的逐漸提高，大型鑄鋼件的使用質(zhì)量以及產(chǎn)量逐年提高，并且趨勢十分明顯，其具有這種優(yōu)勢主要是我國對大型鑄鋼件的重視程度逐漸增加，對設(shè)備的工藝技術(shù)予以提高，加強(qiáng)企業(yè)管理等。在其實際生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)工藝主要分為兩個部分，也就是造型工藝以及砂再生工藝，這兩種工藝具有十分重要的聯(lián)系，通過工藝的合理化選擇，可以對鑄件的質(zhì)量以及生產(chǎn)效率等產(chǎn)生直接的影響。

1 關(guān)于常用工藝分析

在常用的造型工藝中主要劃分為三種，也就是呋喃樹脂砂、酯硬化水玻璃砂以及堿酚醛樹脂砂，這幾種造型工藝在大型鑄鋼件生產(chǎn)中使用范圍較大，現(xiàn)階段并沒有哪一種工藝可以對這幾種造型工藝實現(xiàn)完全取代[1]。這幾種工藝可以對鑄鋼件的生產(chǎn)質(zhì)量予以保證。從單一方面進(jìn)行分析，使用堿酚醛樹脂砂以及呋喃樹脂砂的使用表面粗糙度與酯硬化水玻璃砂相比，具有優(yōu)越性，在表面裂紋方面，使用堿酚醛樹脂砂以及酯硬化水玻璃砂優(yōu)于呋喃樹脂砂。針對大型鑄鋼件的表面裂紋問題可以通過對系統(tǒng)澆筑、冷鐵等工藝予以相關(guān)改進(jìn)，并且使用這幾種工藝都可以實現(xiàn)有效解決。針對舊砂再生回用，使用堿酚醛樹脂砂以及酯硬化水玻璃砂可以將其維持在65%左右，通過現(xiàn)階段研究可以了解到，在技術(shù)層面較難予以實現(xiàn)，使用呋喃樹脂砂可以將回收率提升至92%，在這三者中，這一工藝的回收率是最高的，因此使用呋喃樹脂砂工藝在廢砂排放量上是最少的。

2 關(guān)于三種造型工藝的優(yōu)勢與劣勢分析

2.1 關(guān)于呋喃樹脂砂分析

通過對我國的具體生產(chǎn)過程，對這一造型工藝予以分析，首先是呋喃樹脂砂，其主要的優(yōu)勢主要在三個方面[2]。使用這一造型工藝對鑄件的尺寸把握具有優(yōu)勢，精確度較高，鑄件的外觀質(zhì)量也會得到相應(yīng)的提高;其次是使用這一造型工藝，具有較強(qiáng)的流動性，型砂在經(jīng)過工藝生產(chǎn)之后緊實度較高，存在較好的潰散性，鑄件可以實現(xiàn)較好的清洗，其中勞動強(qiáng)度較低。這一工藝還具有較為獨特性的優(yōu)勢，其再生砂較為容易，但并不是僅存在優(yōu)勢，其還具有一定的劣勢，這一造型工藝的使用，對環(huán)境的影響較大，在造型過程中會澆筑現(xiàn)場，不利于環(huán)境凈化。在實際生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生較大的刺激性氣味。針對這一情況，現(xiàn)階段，我國正在積極開發(fā)環(huán)保型的呋喃樹脂砂，降低對環(huán)境的負(fù)面影響。在樹脂中含有氮以及氮化合物，在實施澆筑之后會分解出原子氮鑄件逐漸進(jìn)入到金屬液中。在冷凝過程中，融入氣體，并且不能及時析出，會導(dǎo)致鑄件形成針孔。使用這一造型工藝會有較為明顯的鋼鑄件熱裂傾向，其型砂的退讓性較差，效果較其他兩種具有不確定性。

2.2 關(guān)于堿酚醛樹脂砂分析

這一造型工藝技術(shù)的優(yōu)勢為不會導(dǎo)致鋼鑄件出現(xiàn)表面滲硫或者是滲磷的現(xiàn)象，主要原因是其固化劑以及粘結(jié)劑中并不存在S、N、P等元素;在實際使用過程中，使用堿酚醛樹脂砂可以防止鑄件出現(xiàn)毛刺以及熱裂的現(xiàn)象，提高鑄件表面的質(zhì)量。這一工藝技術(shù)的使用產(chǎn)生的刺激性氣味較呋喃樹脂砂較小，因此并不會對環(huán)境造成較大的影響，在實施澆筑時，不會出現(xiàn)SO2等有害物體;這一技術(shù)的適用性較強(qiáng)，在普通硅砂中可以予以使用，也可以用于橄欖石砂等。這一技術(shù)使用額缺點為其強(qiáng)度較低，并且其含有的堿性較高，在澆筑過程中會生成熔點較低的硅酸，這種熔融的硅酸鹽會黏在沙粒上，在去除過程中難度較高，并且舊砂難以再生，對舊砂的回收率造成較為嚴(yán)重的影響。

2.3 關(guān)于酯硬化水玻璃砂分析

這一造型技術(shù)的主要優(yōu)勢為在其實際使用過程中，環(huán)保能力較強(qiáng)，在實施澆筑時，并不會產(chǎn)生有害氣體，其使用也可以防止毛刺以及熱裂情況的出現(xiàn)，因此可以大幅度的提高鑄件表面的質(zhì)量。這一造型技術(shù)的使用不會對粘結(jié)劑以及固化劑中的N、S、P予以更換，因此并不會出現(xiàn)滲硫或者是滲磷現(xiàn)象的出現(xiàn)。這一技術(shù)使用的缺點為在水玻璃處于高溫環(huán)境時會逐漸結(jié)成硬塊，其中的潰散性并不好，在鑄件內(nèi)部的舊砂進(jìn)行清理時，工作難度較大，因此對鑄件表面的清砂工作工作量會予以增加。其次是由于硬塊的形成，其中存在較多的硬塊舊砂，因此其進(jìn)入再生系統(tǒng)存在局限性，這也導(dǎo)致這一造型技術(shù)的回收率較低。這三種造型工藝進(jìn)行比較，其中酯硬化水玻璃砂的回收率是最低的。因此，在針對這一細(xì)節(jié)進(jìn)行工藝造型技術(shù)選擇時，需要排除酯硬化水玻璃砂，對其他技術(shù)進(jìn)行有效考慮。

總結(jié)：隨著鑄造行業(yè)的發(fā)展，在大型鑄鋼件的生產(chǎn)中，使用的造型工藝具有十分重要的影響。因此在實際生產(chǎn)中需要對造型工藝進(jìn)行不斷的改進(jìn)和完善，對其中存在的問題予以解決，選擇更具優(yōu)勢的造型工藝。通過本文對這三種造型工藝技術(shù)予以分析，其中呋喃樹脂砂、堿酚醛樹脂砂以及酯硬化水玻璃砂各具優(yōu)勢，在實際施工過程中需要選擇更適合的工藝技術(shù)，以此促進(jìn)鑄件質(zhì)量的提高，促進(jìn)大型鑄鋼件生產(chǎn)效率提高。通過合理化、科學(xué)化以及環(huán)保化的造型工藝選擇，對成本更低的造型工藝予以使用，將其進(jìn)行推廣，可以促進(jìn)鑄造行業(yè)的順利發(fā)展，并且賦予其綠色環(huán)保特征。

參考文獻(xiàn)

[1] 林明，何福善，廖燦毅，等.大型卡環(huán)鑄鋼件鑄造工藝數(shù)值模擬研究[J].機(jī)電技術(shù)，2017，No.115（06）：85-87.

[2] 向青春，張偉，邱克強(qiáng)，等.基于DOE的大型下架體鑄鋼件鑄造工藝優(yōu)化研究[J].機(jī)械工程學(xué)報，2017，53（006）：88-93.