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铸造粘结剂的发展动向

更新时间:2019-04-16 16:13:21点击次数:819次
造型制芯所用的各种粘结剂中,粘土是历史悠久、应用广泛的粘结剂。说其历史悠久,可追溯到几千年前;论其应用广泛,则可说世界各地无一处不用。尤其应该提到的是,在各种化学硬化的粘结剂蓬勃发展的今天,粘土仍是铸造行业中重要的粘结剂,其用量之大,是任何其他粘结剂都无法与之比拟的。

造型制芯所用的各种粘结剂中,粘土是历史悠久、应用广泛的粘结剂。说其历史悠久,可追溯到几千年前;论其应用广泛,则可说世界各地无一处不用。尤其应该提到的是,在各种化学硬化的粘结剂蓬勃发展的今天,粘土仍是铸造行业中重要的粘结剂,其用量之大,是任何其他粘结剂都无法与之比拟的。据报道,美国生产的钢、铁铸件中,用粘土粘结的湿型砂造型的约占80%,我国目前可能还多于80%。不过,本文中将不涉及粘土,只讨论用于制芯和自硬砂造型的“合成粘结剂”。

铸造生产有5000多年历史,而人工合成粘结剂的应用只不过是近五、六十年的事。1944年,德国的J.Croning用酚醛树脂作粘结剂的壳型铸造工艺。上世纪40年代后期,东欧各国和前苏联广泛采用水玻璃粘结砂。这两项工艺,以“化学硬化”的新概念,使广大铸造业界同仁耳目为之一新。以后,新的粘结剂体系层出不穷,造型材料及相关的工艺方法进入了一个崭新的时代。

近十多年来,铸造行业面对着两个方面的挑战,一是对铸件质量的要求不断提高;再就是环境保护和清洁生产方面的要求日趋严格。在各种化学硬化粘结剂竞相发展而且使用日益广泛的今天,从上述两方面看来,其不能尽如人意之处,也就越来越被重视。针对这些问题,各主要工业,在对现有粘结剂作重大改进和开发新型粘结剂方面,都作了大量研究工作,新的成果也不断问世。值得提出的是,近年来出现了多种水溶性的新型粘结剂,其硬化方式是脱水硬化而不是化学硬化,用“化学硬化粘结剂”一词已不足以概括这类粘结剂,所以前面用了“合成粘结剂”。

一、对粘结剂的要求

这里,想从保证铸件质量和环保两方面简单地说一下当前对粘结剂的要求。

⒈ 保证铸件质量

为适应对铸件质量的要求,粘结剂应具有以下特点:

⑴ 硬化快,且易于脱模,并具有足够的强度,以保证铸件的尺寸精度,力求不产生冲砂、掉砂等铸造缺陷。

⑵ 浇注过程中不析出能导致铸件产生气孔的气体。例如,含氮量应按铸件的材质控制,避免形成氮针孔。

⑶ 不析出能使铸件产生表面缺陷的物质,例如,采用尿烷冷芯盒树脂或自硬树脂,有时铸件上会产生“光亮碳”缺陷。在这方面也要不断改进。

⑷ 减少或消除树脂硬化剂系统中的含硫量,以避免球墨铸铁件因表面渗硫而球化不良。

⑸ 落砂容易,特别是由芯子形成的复杂内腔中不能残留砂子,以确保铸件的清洁度。

特别值得注意的是:对铝合金铸件的需求不断增长已是不争的事实。尤其是汽车行业中,为减轻车辆的自重,很多重要铸件的材质已由铸铁改为铝合金,其中有壁薄而内腔复杂的铸件,如缸体、缸盖等。目前,制造这类铸件时,内腔芯砂的清理是一个难题。无论是采用冷芯盒、热芯盒工艺制芯,或用壳芯,浇注的金属的热量都不足以使芯砂的粘结剂溃散到易于落砂。如采用强力振动落砂,有导致铸件变形甚至损坏的危险;如将带芯子的铸件再次加热使芯子溃散,则费时、耗能,对铸件质量也有不良的影响。所以,研制适用于铝合金铸件的型芯粘结剂,也是当前各工业国铸造行业都十分重视的热点。

⒉ 环保和清洁生产方面的要求

铸造生产历来是机械工业中劳动条件恶劣、安全隐患较多、事故及职业病频发的工种,也是废气、烟尘和工业垃圾排放量甚大的工种。

1990年初,德国在欧洲颁布了严格的环境保护法规,使人们开始关注采用尿烷树脂冷芯盒工艺时,在制芯、芯子储存、浇注、冷却及落砂等工序中产生的胺类和苯、甲苯、二甲苯等有害气体。

2001年,美国环保局,为控制有害气体对空气的污染,制订了“MACT标准”,“MACT”的含义是“可能达到的控制技术”。这项标准随即引起了铸造业界人士的极大关注,有人认为:“在此后的10~15年中,MACT标准对铸造厂的冲击将是广泛而深刻的”。由于事关重大,美国铸造学会的“环境、卫生及安全分委员会”随即于8月召开了会议,研究及商讨有关问题。美国的这一举措,必将影响到其他地方。这对于加强有关粘结剂的研究当然有很大的推进作用。

当今世界上的两家粘结剂制造厂商,美国的Ashland公司和德国的H。A。公司,都已将原有产品的改进和新产品的研究开发置于非常重要的地位。

(编辑:kailinzc)
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