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呋喃树脂在集装箱角件的应用

时间:2019-12-07 16:08:53   tags:

我们使用呋喃树脂砂生产形状复杂、精度要求高的铸件积累了一定经验,但在集装箱角件(材质为ZG15Mn)生产中使用呋喃树脂,结果铸件拐角处却出现裂纹。经我们多次试验分析认为:呋喃树脂中硫是导致产生裂纹的主要因素。采用原砂100+树脂1.8+固化剂35%~40%(占树脂量)配制的芯砂能消除角件裂纹缺陷,并且砂芯强度能满足生产过程的要求。

一、试验过程及分析

1、提出问题

集装箱角件内壁要求凹陷铸字,精度在0~1.5mm内变动。我们选用呋喃自硬砂和CO2水玻璃砂。CO2水玻璃砂起摸时铸字容易损坏,而且清砂困难;呋喃树脂在树脂加人量为2.0%~2.5%时,制成的泥芯字迹清晰,铸件清砂容易。但是,细清后呋喃树脂生产的角件铸件拐角处有很多的裂纹,而水玻璃砂没有裂纹产生。

2、试验内容及分析

针对角件上出现的裂纹我们解剖取样,发现裂纹断口暗色,有氧化迹象。借助电镜分析裂纹断口和裂纹附近表面,从裂纹断口上能看到成网状的硫化物,其含S量为3%;从裂纹附近表面反映在表面有富硫晶体存在,其S含量为27%,而材质中的S含量为0.02%,断口和裂纹附近表面都说明在出现裂纹表面存在一个富硫层,这个富硫层使铸件表层机械强度降低。而富硫层中的硫主要来源于型砂,型砂中的固化荆对甲苯磺酸含有硫,对甲苯磺酸在高温下分解产生S渗透到铸件表层。

我们分别按:原砂100%+呋喃树脂1.8%经过2到3分钟转化成40%(占树脂量)固化剂,1min后,出砂和原砂100%十白泥105%十水玻璃9%,经过5分钟后,出砂的工艺配砂制成φ30mm×50mm试样,在高温型砂试验仪上升温到1000℃时,送人试样保温3min,观察和测定其抗压强度。

现象中可以这样认为:呋喃树脂在保温(加热)时试样表面掉砂是由于膨胀引起的,反映了呋喃树脂膨胀比C02水玻璃砂大,变形大;而CO2水玻璃砂试样的熔化现象说明了它的密度小,加热时体积要收缩。结果说明呋喃树脂的高温强度大于水玻璃砂。因此,在相同条件下,呋喃树脂型比水玻璃砂型在高温时有较大的抵抗阻力,对用呋喃树脂生产的铸件就易产生裂纹,而水玻璃砂就可能不会出现裂纹。从以上试验分析可以认为,集装箱角件产生裂纹是由于呋喃树脂高温退让性差,收缩阻力大,固化剂中含硫在高温时分解渗入最近表面形成硫脆所致。

二、措施和效果

找到了引起集装箱角件产生裂纹的原因,我们在工艺上采取措施。在不变动呋喃树脂砂配置工艺的情况下,把泥芯中间挖空,减少泥芯壁厚,结果裂纹数量和大小显著降低,但裂纹还时有发生,铸件质量不稳定。对此我们又采取降低型砂中树脂和固化剂含量的办法。经过多次试验后,我们认为在集装箱角件生产上采用呋喃树脂加入量1.7%~1.8%固化剂占树脂重的35%~40%时,型砂既能满足造型强度要求,也能保证铸件不产生裂纹缺陷。经过220多件的生产验证,采用树脂加入量1.8%时铸件没有产生裂纹现象。

三、结论

1、采用呋喃树脂砂型生产铸钢件,产生裂纹的主要原因是型砂中对甲苯磺酸固化剂含s使铸件表层渗硫形成硫脆和呋喃树脂型高温退让性差引起的。

2、集装箱角件采用呋喃树脂型生产时,树脂加入量为1.7%~1.8%,固化剂加入量为35%~40%配方为宜。


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