Aplicación de recubrimiento de arena de alta temperatura en piezas de acero fundido pequeñas y medianas

Resumen: De acuerdo con las características de la arena de película, este artículo presenta los problemas de calidad encontrados en la arena de fundición de acero producida por la empresa del autor, analiza las causas de ellos y adopta varias fórmulas y procesos para diferentes situaciones prácticas para que se puedan producir piezas fundidas de acero que cumplan con los requisitos del proceso de arena de película, que es especialmente adecuado para la fundición de inversión de piezas fundidas de acero.

Palabras clave: arena de película; fundición de acero; fundición de precisión; fundición de precisión

Las piezas de acero fundido poseen excelentes propiedades, como el acero al carbono, el acero de baja aleación, alta resistencia, alta tenacidad y buenas propiedades de fundición y soldadura. Los aceros especiales ofrecen resistencia al desgaste, al calor, a la corrosión y a bajas temperaturas, entre otras condiciones de trabajo especiales. Por lo tanto, se utilizan ampliamente en la industria pesada, la minería, el transporte, las centrales eléctricas, la maquinaria, la industria aeroespacial y muchas otras. Actualmente, dada la demanda de piezas de acero fundido, principalmente piezas de fundición medianas y grandes, y los requisitos de producción en masa, las piezas de fundición pequeñas y medianas son relativamente pequeñas, pero se producen en mayor cantidad, y pertenecen a piezas de fundición de paredes delgadas, de precisión y complejas, por lo que desempeñan un papel muy importante en diversos sectores industriales.

En la actualidad, en la producción de piezas fundidas de acero de tamaño pequeño y mediano, los métodos tecnológicos son bastante numerosos y diversos, y cada uno de ellos tiene sus propias características, cada una con sus propias ventajas y desventajas. De acuerdo con el alto punto de fusión del acero fundido, la oxidación del acero líquido, la baja fluidez del acero, la contracción, las piezas de acero fundido son propensas a la subfusión, la segregación en frío, la contracción y el debilitamiento, las grietas y la arena y otros defectos de fundición en las características de la búsqueda de las mejores piezas de acero fundido de tamaño pequeño y mediano deben ser los trabajadores de fundición del mundo que necesitan resolver urgentemente la clave técnica. Desde el proceso de producción de fundición real de China se aplica en el proceso de producción se ha aplicado en los siguientes tres tipos de métodos: arena húmeda de arcilla, arena autocurable de resina y método de fundición por fusión.

(1) Arena húmeda de arcilla

La principal limitación de la arena húmeda arcillosa reside en su baja resistencia, lo que facilita la aparición de defectos en las piezas fundidas durante el moldeo. Como trampas de arena, agujeros de arena, cavidades de aire, retracción, acumulación de arena superficial, grietas, hinchamiento de la caja, etc., la cantidad de defectos que requieren soldadura y los costos de limpieza son elevados. Por lo tanto, a nivel mundial, la producción de piezas de acero con arena húmeda arcillosa es escasa, y la producción en líneas de producción de moldeo automático es aún menor. Por lo tanto, actualmente, la arena húmeda arcillosa se utiliza principalmente para la producción de piezas de hierro fundido.

(2) Arena de resina autocurable

Desde 1973, China comenzó a explorar la aplicación de arena autocurable de resina de furano, debido al proceso de modelado con piezas fundidas de alta precisión dimensional y calidad de superficie (precisión dimensional CT10 ~ 12, rugosidad superficial Ra25 ~ 50um), enrutamiento de núcleos es bueno, limpieza de arena de fundición es fácil, la regeneración de arena seca vieja es fácil de reutilizar, la tasa de reutilización es alta (más del 90%) y otras ventajas. En la actualidad, las fundiciones de acero grandes y medianas de China en más progreso y amplia aplicación. Sin embargo, debido al alto coeficiente de expansión térmica de la resina de arena, el bajo rendimiento a alta temperatura, las piezas de acero fundido son fáciles de producir grietas. El sistema aglutinante contiene S, N y otros elementos dañinos, causa fácilmente la carburación de la superficie del acero fundido, la penetración de azufre, microgrietas superficiales; la desgasificación de arena es grande, la fundición es propensa a defectos de porosidad o N causado por porosidad subcutánea; Los procesos de mezcla, modelado, vertido, lijado y limpieza con arena producen SO, CO y otros gases nocivos que contaminan el entorno de trabajo. Por lo tanto, el proceso de arena con resina de furano para producir piezas de acero fundido no es la opción ideal, especialmente para la producción de bombas, válvulas, locomotoras y piezas de acero fundido de paredes delgadas y estructura compleja, lo cual resulta aún más indeseable.

(3) Método de fundición de precisión

Según los requisitos del producto y el proceso de producción, la fundición de precisión se divide en dos categorías: la primera utiliza material de molde de alta calidad, molde de alta presión, sol de sílice y carcasa de acetato de etilo de silicato, desparafinado con vapor, fundición y vertido rápidos en atmósfera o al vacío, es decir, el proceso de fundición por fusión general internacional. Permite producir piezas fundidas con una precisión de nivel CT4-6 y una rugosidad superficial de Ra0,8-6,3 μm, utilizadas principalmente para producir álabes de turbinas de gas y aeronaves, así como otras piezas fundidas de alta calidad para la inversión, como acero inoxidable, acero de baja aleación, acero al carbono y otras piezas fundidas de alta aleación. Este tipo de fundición requiere un mayor nivel de tecnología y costos de producción, y en China, su proporción es pequeña. La segunda categoría utiliza material de moldeo de estearato de parafina de baja calidad, fabricación de moldes de baja presión, carcasa de vidrio soluble, desparafinado con agua caliente y fundición y vertido lentos en atmósfera. Permite producir piezas fundidas con un nivel de precisión CT7-9 y una rugosidad superficial de Ra2,5-25 μm, utilizadas principalmente para piezas de acero al carbono y de baja aleación con bajos requisitos de calidad. Con un ciclo de producción más corto, bajos precios de materias primas y auxiliares, y una menor inversión en equipos, se utiliza ampliamente en industrias nacionales como la de vehículos pesados, tractores, maquinaria, equipos metalúrgicos, máquinas herramienta, bombas y válvulas, etc. Actualmente, se utiliza para reemplazar la fundición en molde de arena en China. Es el principal método de modelado para reemplazar la fundición en molde de arena en la producción de piezas de acero de precisión pequeñas y complejas en China. Sin embargo, presenta limitaciones en el proceso de fundición, consumo de energía y de materias primas, ciclos de producción largos, alta contaminación ambiental, baja eficiencia de producción y otros problemas.

En vista de la producción actual de fundición en la producción de los tres tipos de producción anteriores de métodos de proceso de fundición de precisión pequeña, existen ciertas deficiencias, los autores de este artículo, de acuerdo con la movilidad de la caja de arena de resina de furano con núcleo de caja caliente es deficiente, la movilidad de la caja de arena con núcleo de caja fría es buena, pero la resistencia fuera de la caja es baja, y propusieron el uso del proceso de fundición de cáscara de arena recubierta de resina, para producir piezas fundidas de proceso de fundición de precisión pequeña.

La fundición en cáscara se desarrolló en Alemania en la década de 1940, pero su investigación nacional es tardía. En comparación con la fundición en arena convencional, la fundición en cáscara requiere una menor inversión en equipos, abarca un área de producción pequeña y conveniente, tiene una alta eficiencia de producción, utiliza menos arena, genera menos polvo en la planta de producción, reduce el ruido y, por lo tanto, la contaminación ambiental, y ofrece piezas con un alto acabado superficial y alta precisión dimensional. En la industria automotriz china, las piezas de hierro fundido se han utilizado ampliamente. Para mejorar la resistencia térmica de la arena de película, China ha adoptado arenas especiales (como arena de circón, arena de cromita, etc.) procesadas en arena de película especial para satisfacer las necesidades de producción. Sin embargo, la arena de circón, la arena de cromita y otras arenas especiales son escasas, caras y dependen de las importaciones. Además, la superficie de las piezas de acero fundido, especialmente en la perforación del núcleo (cabeza) en la superficie y las esquinas, presenta marcas de flujo o defectos de fundición de piel arrugada, que afectan gravemente la calidad superficial de la pieza fundida y limitan su aplicación en la producción. De acuerdo con la alta temperatura de vertido, la baja fluidez del metal y la gran contracción de fundición de pequeñas piezas de acero fundido producidas por arena revestida, modificamos la resina fenólica para mejorar su resistencia al calor, mejorar sus propiedades térmicas al mismo tiempo y agregar algunos materiales auxiliares especiales para ralentizar la descomposición de la resina, inhibir la descomposición del calor generado por la arena, para mejorar aún más la fluidez de la arena revestida, para mejorar la resistencia a altas temperaturas y su estabilidad, y para mantener un bajo nivel de gas, así desarrollamos una arena revestida especial resistente a altas temperaturas a base de arena de cuarzo, que tiene un excelente rendimiento a altas temperaturas y otro rendimiento de fundición integral, puede reemplazar la costosa arena revestida de arena de circonio para producir una variedad de fundiciones de acero de precisión pequeñas y complejas, reduciendo significativamente el costo de mejorar el rendimiento y la calidad de las fundiciones. La resistencia a la compresión de alta temperatura de la arena revestida resistente a altas temperaturas aumenta de 0,1 ~ 0,2 MPa a más de 0,8 MPa, el tiempo de resistencia al calor aumenta de 60 ~ 110 s a más de 150 s, y la resistencia a la tracción a temperatura ambiente es más de 3,5 MPa, la resistencia al calor es más de 2,0 MPa y la cantidad de gasificación es inferior a 18 m1/g (ver Tabla 1).