Anwendung von Plattierungssand im Guss

Der Plattierungssandguss hat in der Gießereibranche eine lange Tradition und die Gussproduktion ist ebenfalls recht umfangreich. Die Herstellung von Präzisionsstahlgussteilen im Plattierungssandguss ist jedoch mit zahlreichen Problemen verbunden: klebriger Sand (Narbenbildung), Kaltseigerung und Porosität. Wie diese Probleme gelöst werden können, wird weiter untersucht.

 

Kenntnisse und Verständnis von beschichtetem Sand (beschichteter Sand gehört zum Typ organischer Bindemittel, Kernsand)

 

(1) Eigenschaften von beschichtetem Sand: geeignete Festigkeitseigenschaften; gute Fließfähigkeit, klare Kontur des Sandtyps und des Sandkerns, dichte Organisation und die Fähigkeit, komplexe Sandkerne herzustellen; gute Oberflächenqualität des Sandtyps (Kern), Oberflächenrauheit bis zu Ra = 6,3 – 12,5 μm und Maßgenauigkeit bis zum Niveau von CT7 – CT9; gute Fräsbarkeit und das Gussstück lässt sich leicht reinigen.

 

(2) Anwendungsbereich: Beschichteter Sand kann sowohl zur Herstellung von Gussformen als auch von Sandkernen verwendet werden, und die Formen oder Kerne aus beschichtetem Sand können sowohl miteinander als auch mit anderen Sandformen (Kernen) kombiniert werden. Er kann nicht nur für Schwerkraftguss oder Niederdruckguss verwendet werden, sondern auch für Eisensandguss und Schleuderguss im Warmverfahren. Er kann nicht nur bei der Herstellung von Gusseisen und Nichteisenlegierungen, sondern auch bei der Herstellung von Stahlgussteilen verwendet werden.

 

Die Herstellung von beschichtetem Sand

 

1. Zusammensetzung des beschichteten Sandes

Besteht im Allgemeinen aus feuerfesten Materialien, Bindemittel, Härter, Schmiermittel und speziellen Zusatzstoffen.

 

(1) Feuerfestes Material ist der Hauptbestandteil von Filmsand. Anforderungen an feuerfeste Materialien sind: hohe Feuerfestigkeit, geringe flüchtige Bestandteile, mehr abgerundete Partikel, Feststoffe usw. Im Allgemeinen wird natürlicher Quarzsand zum Waschen verwendet. Anforderungen an Quarzsand sind: Hoher SiO2-Gehalt (Gusseisen und Nichteisenlegierungen erfordern mehr als 90 %, Stahlguss mehr als 97 %); Schlammgehalt von nicht mehr als 0,3 % (für Waschsand) – [Schlammgehalt von mit Wasser gewaschenem Sand liegt unter den Anforderungen von; Partikelgrößenverteilung ① der benachbarten Siebzahl 3 bis 5; abgerundete Partikelform, Winkelfaktor sollte nicht mehr als 1,3 betragen; Säureverbrauchswert von nicht weniger als 5 ml.

 

(2) Als Bindemittel wird üblicherweise Phenolharz verwendet.

 

(3) Als Härter wird üblicherweise Urotropin verwendet; als Schmiermittel wird üblicherweise Calciumstearat verwendet. Seine Funktion besteht darin, das Verklumpen des beschichteten Sandes zu verhindern und die Fließfähigkeit zu erhöhen. Die Hauptfunktion von Additiven besteht darin, die Leistung des beschichteten Sandes zu verbessern.

 

(4) Der Grundanteil des beschichteten Sandes. Zutaten. Anteil (Massenanteil, %). Beschreibung: Rohsand 100 % Scheuersand, Phenolharz 1,0 – 3,0 % des Rohsandgewichts, Urolithiopharmin (wässrige Lösung 2) 10 – 15 % des Harzgewichts, Calciumstearat 5 – 7 % des Harzgewichts, Additive 0,1 – 0,5 % des Originalsandgewichts. 1:2) 10 – 15 % des Harzgewichts, Calciumstearat 5 – 7 % des Harzgewichts, Additive 0,1 – 0,5 % des Originalsandgewichts. ～Additive 0,1 bis 0,5 % des Originalsandgewichts.

 

2. Herstellungsprozess von beschichtetem Sand

 

Es gibt hauptsächlich drei Arten von Herstellungsverfahren für beschichteten Sand, nämlich das Kaltbeschichtungsverfahren, das Warmbeschichtungsverfahren und das Heißbeschichtungsverfahren. Derzeit wird für die Herstellung von beschichtetem Sand fast immer das Heißbeschichtungsverfahren angewendet. Beim Heißlaminierungsverfahren wird der Rohsand auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, dann mit Harz, wässrigem Urotropin und Calciumstearat vermischt und gerührt und nach dem Abkühlen zerkleinert und gesiebt. Der Mischvorgang unterscheidet sich aufgrund der unterschiedlichen Formeln. Derzeit gibt es viele Arten von inländischen Produktionslinien für Laminiersand, darunter etwa 2.000 bis 2.300 halbautomatische Produktionslinien mit manueller Beschickung und fast 50 computergesteuerte automatische Produktionslinien, die die Produktionseffizienz und Produktstabilität effektiv verbessert haben. Die automatisierte visuelle Produktionslinie der XX Foundry Co., Ltd. beispielsweise verfügt über eine auf 0,1 Sekunde genaue Steuerung der Zufuhrzeit und eine auf 1/10 °C genaue Steuerung der Heiztemperatur. Der Sandmischstatus kann per Video beobachtet werden. Die Produktionseffizienz erreicht 6 Tonnen/Stunde.

 

3. Hauptprodukttypen von beschichtetem Sand

 

(1) Gewöhnlicher Typ von beschichtetem Sand Gewöhnlicher beschichteter Sand, d. h. traditioneller beschichteter Sand, besteht normalerweise aus Quarzsand, thermoplastischem Phenolharz, Urolithiophosphat und Calciumstearat ohne relevante Zusatzstoffe, und die Menge des hinzugefügten Harzes ist unter bestimmten Festigkeitsanforderungen normalerweise relativ hoch, und er weist nicht die Eigenschaften hoher Temperaturbeständigkeit, geringer Ausdehnung und geringer Ausgasung auf, die ihn für die Gussproduktion mit weniger anspruchsvollen Anforderungen geeignet machen.

 

(2) Hochfester und gasungsarmer Laminiersand Eigenschaften: hohe Festigkeit, geringe Ausdehnung, gasungsarm, langsame Gasung, Antioxidationsmittel Einführung: Hochfester und gasungsarmer Laminiersand ist ein neueres Produkt von gewöhnlichem Laminiersand, das durch Hinzufügen der entsprechenden Eigenschaften der „Additive“ und Übernahme eines neuen Formulierungsprozesses so hergestellt wurde, dass die Harzdosis erheblich reduziert wurde und seine Festigkeit 30 % oder mehr höher ist als die von gewöhnlichem Laminiersand. Seine Festigkeit ist um mehr als 30 % höher als die von gewöhnlichem beschichtetem Sand und die Gasungsmenge ist deutlich reduziert und die Gasungsgeschwindigkeit kann verlangsamt werden, sodass er besser an die Anforderungen der Gussproduktion angepasst werden kann. Diese Art von beschichtetem Sand eignet sich hauptsächlich für Gusseisenteile, kleine und mittelgroße Gussstahlteile und die Produktion von legiertem Stahlguss. Derzeit gibt es drei Serien dieser Art von beschichtetem Sand: GD-1 hochfester und gasungsarmer beschichteter Sand; GD-2 ist ein hochfester, beschichteter Sand mit geringer Ausdehnung und geringer Ausgasung; GD-3 ist ein hochfester, beschichteter Sand mit geringer Ausdehnung und geringer Ausgasung, mit einem Antioxidationsmittel beschichtet.

 

(3) Hochtemperaturbeständiger (Typ) beschichteter Sand (Typ ND) Eigenschaften: hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Festigkeit, geringe Ausdehnung, geringe Ausgasung, langsame Ausgasung, leichtes Zerfallen, Oxidationsbeständigkeit Einführung: Hochtemperaturbeständiger beschichteter Sand ist ein neuer Typ beschichteter Sand mit hervorragender Hochtemperaturleistung (hohe Festigkeit bei hoher Temperatur, lange Wärmebeständigkeit, geringe Wärmeausdehnung, geringe Ausgasung) und umfassender Gießleistung, hergestellt durch eine spezielle Prozessformel. Diese Art beschichteter Sand eignet sich besonders für komplexe dünnwandige Präzisionsgusseisenteile (wie Motorblöcke oder Zylinderköpfe von Autos usw.) und die hohen Anforderungen bei der Herstellung von Stahlgussteilen (wie Behälterwinkel und Bremsverzögerung von Zügen; Teile der Behälterhülle usw.) und kann klebrigen Sand, Verformungen, thermische Rissbildung und Porosität und andere Gussfehler wirksam vermeiden. Derzeit gibt es vier Serien dieses Filmsandes: VND-1, hochtemperaturbeständiger Filmsand. ND-2: hochtemperaturbeständiger, beschichteter Sand mit geringer Ausdehnung und geringer Ausgasung. ND-3: hochtemperaturbeständiger, beschichteter Sand mit geringer Ausdehnung und geringer Ausgasung, mit Antioxidantien beschichtet. ND-4: hochtemperaturbeständiger, hochfester, beschichteter Sand mit geringer Ausdehnung und geringer Ausgasung.

 

(4) Leicht kollabierbarer beschichteter Sand weist eine gute Festigkeit auf und ist gleichzeitig bei niedrigen Temperaturen hervorragend kollabierbar, sodass er für die Herstellung von Nichteisenmetallgussteilen geeignet ist.

 

(5) Weitere spezielle Anforderungen an beschichteten Sand Um den Anforderungen verschiedener Produkte gerecht zu werden, wurde eine Reihe spezieller beschichteter Sande entwickelt, wie etwa: beschichteter Sand für Schleuderguss, kaltbeschichteter Sand, nassbeschichteter Sand, Antihaft-Sand, Anti-Äderungs-Sand, Anti-Orangenhaut-beschichteter Sand usw.

 

Der Hauptprozess der Herstellung von Beschichtungssandkernen

 

Heiztemperatur 200–300 °C, Aushärtezeit 30–150 s, Sanddruck 0,15–0,60 MPa. Einfache Kernform, gute Fließfähigkeit des laminierten Sandes ermöglicht niedrigeren Sanddruck, dünne Sandkerne können mit niedrigerer Heiztemperatur gewählt werden, niedrige Heiztemperaturen können die Aushärtezeit entsprechend verlängern usw. Das für den beschichteten Sand verwendete Harz ist Phenolharz. Vorteile des Kernherstellungsverfahrens: geeignete Festigkeitseigenschaften; gute Fließfähigkeit; gute Oberflächenqualität des Sandkerns (Ra = 6,3–12,5 μm); antihygroskopischer Sandkern; gute Führung, einfache Reinigung der Gussteile.

 

1. Gießtemperatur (Formtemperatur)

 

Die Gießtemperatur ist einer der Hauptfaktoren, die die Dicke und Festigkeit der Schalenschicht beeinflussen. Sie wird im Allgemeinen auf 220 bis 260 °C eingestellt und nach den folgenden Grundsätzen ausgewählt: (1) Es muss sichergestellt werden, dass das Harz beim Erweichen und Aushärten ausreichend Wärme erhält.

 

(1) Sorgen Sie für ausreichend Wärme zum Erweichen und Aushärten des Harzes auf dem laminierten Sand.

(2) Sicherstellen, dass die erforderliche Schalendicke erreicht wird und die Oberfläche der Schale (des Kerns) nicht versengt wird;

(3) Versuchen Sie, die Schalen- und Aushärtezeit zu verkürzen, um die Produktivität zu verbessern.

 

2. Sandeinspritzdruck und -zeit

 

Die Sandeinspritzzeit beträgt in der Regel 3 bis 10 Sekunden. Bei zu kurzer Zeit kann die Sandform (der Kern) nicht geformt werden. Der Sandeinspritzdruck beträgt in der Regel etwa 0,6 MPa. Bei zu niedrigem Druck kann es leicht zu unzureichender Schussbildung oder zu Lockerungen kommen.

 

3. Aushärtezeit: Die Dauer der Aushärtezeit hängt hauptsächlich von der Dicke der Sandform (des Kerns) und der Temperatur des Gussstücks ab und beträgt in der Regel 60 bis 120 Sekunden. Ist die Zeit zu kurz, härtet die Schalenschicht nicht vollständig aus und weist eine geringe Festigkeit auf. Ist die Zeit zu lang, verbrennt die Oberflächenschicht des Sandes (des Kerns), was die Qualität des Gussstücks beeinträchtigt. Beispiele für Prozessparameter für beschichtete Sandformteile (Kerne): Anzahl Schalendicke (㎜) Gewicht (kg) Gusstemperatur (℃) Einspritzzeit (s) Aushärtezeit (s) 1 (Führungshülse) DN80-05 8 ~ 10 2,5 ~ 2,6 220 ~ 240 2 ~ 3 60 ~ 80 2 (Ventilkörper) DN05-01 10 ~ 12 3,75 ~ 3,8 240 ~ 260 3 ~ 5 80 ~ 100

 

Probleme und Gegenmaßnahmen bei der Anwendung von beschichtetem Sand

 

Es gibt viele Methoden zur Kernherstellung, die in zwei Kategorien unterteilt werden können: Duroplaste und Kalthärteverfahren. Die Herstellung von Kernen aus beschichtetem Sand gehört zu den Duroplasten. Jede Methode zur Kernherstellung hat ihre eigenen Vor- und Nachteile. Die Wahl der richtigen Methode hängt hauptsächlich von den Qualitätsanforderungen des Produkts, der Komplexität, der Produktionscharge, den Produktionskosten, dem Produktpreis und anderen Faktoren ab. Beschichtete Sandkerne stellen hohe Anforderungen an die Oberflächenqualität der Gussform, sind sehr präzise und können komplexe Sandkerne sehr effektiv formen. Beispiele: Sandkerne für Ansaug- und Auspuffanlagen von Autozylinderköpfen, Wasserlauf-Sandkerne, Öllauf-Sandkerne, Wasserlauf-Sandkerne von Zylinderblöcken, Öllauf-Sandkerne, Ansaugkrümmer, Auspuffkrümmerschalen, Hydraulikventillauf-Sandkerne, Luftkanal-Sandkerne von Autoturboladern usw. Bei der Verwendung von beschichtetem Sand treten häufig Probleme auf, über die hier nur aus Erfahrung berichtet wird.

 

1. Die Methode zur Bestimmung der Festigkeit und Gasungsmenge von laminiertem Sand

Unter der Annahme, dass die Qualität von Rohsand und Harz sicher ist, ist die Menge des zugegebenen Phenolharzes der Schlüsselfaktor für die Festigkeit von laminiertem Sand. Wird mehr Phenolharz zugegeben, erhöht sich die Festigkeit, aber auch die Gasmenge steigt und der Kollaps wird verringert. Daher muss bei der Produktion die Festigkeit des Sandes kontrolliert werden, um die Gasmenge zu verringern und den Kollaps zu verbessern. Bei der Entwicklung von Festigkeitsnormen muss ein Gleichgewicht gefunden werden. Dieses Gleichgewicht soll sicherstellen, dass die Oberflächenqualität des Sandkerns unter Festigkeitsvoraussetzung beim Gießen nicht verformt wird und kein Kernbruch entsteht. Dies gewährleistet die Oberflächenqualität und Maßgenauigkeit der Gussteile, verringert aber auch die Gasmenge, verringert Porositätsdefekte beim Guss und verbessert die Sandkernleistung. Zur Lagerung und Handhabung der Sandkerne können Arbeitsstationsgeräte und Sandkernwagen verwendet werden. Darauf kann ein 10–15 mm dicker Schwamm gelegt werden, um den Sandkernverlust zu verringern.

 

2. Lagerdauer des Sandkerns bei beschichtetem Sand

Jeder Sandkern nimmt Feuchtigkeit auf, insbesondere in der südlichen Region mit relativer Luftfeuchtigkeit. Die Lagerdauer des Sandkerns muss in den Prozessdokumenten festgelegt werden. Durch die Verwendung eines schlanken First-In-First-Out-Produktionsmodus können die Lagermenge und der Lagerzyklus des Sandkerns reduziert werden. Jedes Unternehmen sollte seine eigenen Anlagenbedingungen und lokalen Klimabedingungen berücksichtigen, um die Lagerdauer des Sandkerns zu bestimmen.

 

3. Kontrollieren Sie die Qualität der Lieferung von beschichtetem Sand

Laminiersand muss in der Fabrik von den Qualitätssicherungsinformationen des Lieferanten begleitet werden. Das Unternehmen muss die Probenahme gemäß den Standards der Qualitätssicherung prüfen und vor dem Betreten des Lagers eine qualifizierte Prüfung durchführen. Wenn die Probenahme des Unternehmens von der Qualitätssicherung und den technischen Abteilungen nicht bestanden wird, um die Ergebnisse der Behandlung zu erzielen, muss das Zugeständnis akzeptiert oder an den Lieferanten zurückgegeben werden.

 

4. Bei der Kernherstellung wird festgestellt, dass qualifizierter beschichteter Sand bricht und sich verformt.

Bruch und Verformung des Sandkerns während der Kernherstellung werden üblicherweise auf die geringe Festigkeit des laminierten Sandes zurückgeführt. Tatsächlich treten Brüche und Verformungen des Sandkerns in vielen Produktionsprozessen auf. Um das Problem vollständig zu lösen, muss die Ursache der Störung untersucht werden. Nachfolgend sind die spezifischen Ursachen aufgeführt:

 

(1) Die Formtemperatur und die Verweilzeit während der Kernherstellung hängen davon ab, ob die Dicke der gehärteten Sandkernkruste den Prozessanforderungen entspricht. Die im Prozess angegebenen Prozessparameter müssen einen Bereich haben, der von den Fähigkeiten des Bedieners zur Anpassung abhängt. Die Obergrenze der Formtemperatur kann die Untergrenze der Verweilzeit in der Form annehmen, die Untergrenze der Formtemperatur kann die Obergrenze der Verweilzeit in der Form annehmen. Bediener müssen ständig geschult werden, um ihre Bedienfähigkeiten zu verbessern.

 

(2) Bei der Kernherstellung bleiben Phenolharz- und Sandpartikel an der Form haften, die rechtzeitig entfernt und mit einem Formtrennmittel besprüht werden müssen, da sich sonst immer mehr Partikel ansammeln und der Kern beim Öffnen der Form abgezogen oder verformt wird.

 

(3) Die Federoberstange an der statischen Form der Heißkernkastenform führt bei längerem Arbeiten unter hohen Temperaturen dazu, dass der Kern aufgrund von Elastizitätsverlust bricht oder sich verformt. Die Feder muss rechtzeitig ausgetauscht werden.

 

(4) Die beweglichen und statischen Formen sind nicht parallel oder nicht auf derselben Mittellinie. Wenn die Form unter dem Druck des Zylinders oder Zylinders geschlossen wird, weist das vordere Ende des Positionierungsstifts eine Neigung auf. Die Form wird immer noch fest geschlossen, aber beim Öffnen der Form werden die beweglichen und statischen Formen immer noch in den ursprünglichen Zustand des Sandkernbruchs oder der Verformung zurückversetzt. In diesem Fall läuft der Sand beim Sandschießen weg und die Größe des Sandkerns wird größer. Die Lösung besteht darin, die Parallelität und Koaxialität der Form rechtzeitig anzupassen.

 

(5) Bei der Herstellung von hohlen Sandkernen in der Schalenkernmaschine muss der noch nicht ausgehärtete, umhüllte Sand aus dem Sandkern wiederverwendet werden. Der nicht verwendete umhüllte Sand muss gesiebt und im Verhältnis 3:7 mit dem zu verwendenden Kern vermischt werden, um die Oberflächenqualität und Festigkeit des Schalenkerns zu gewährleisten.