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国内覆膜砂行业现状及发展趋势

发布者:联袂铸造 发布时间: 2017-12-18

1.发展历史
        覆膜砂是由德国克洛宁博士于二次大战期间发明的,其工艺过程是将粉状的热固性酚醛树脂与原砂机械混合,加热时固化。后发展成用热塑性酚醛树脂加潜伏性固化剂(乌洛托品)和润滑剂通过一定的覆膜工艺配制成覆膜砂,当覆膜砂受热时包覆在砂粒表面的树脂熔融,在乌洛托品分解出的亚甲基的作用下,熔融的树脂由线性结构迅速转变成不熔融的体型结构,从而使覆膜砂固化成型。
        我国的覆膜砂技术始于20世纪50年代中期,60年代曾经一度停用。进入80年代,由于汽车工业的迅速发展和机械产品出口的需要,对铸件的质量提出了更高的要求,从而促进了覆膜砂生产和应用技术的快速发展[1]。1986年济南铸造锻压技术研究所首先开发出了新型覆膜砂生产技术,树脂加入量由80年代初的6~10%下降到3~4%,接近同期国际先进水平。90年代初期全国各地的覆膜砂厂迅速发展起来,新产品、新技术不断涌现,到21世纪,我国覆膜砂行业的年产销量已经达到90万吨以上,广泛用于汽车缸体、缸盖、进气歧管,各类管件、泵体等各种复杂铸件的生产。
2.生产现状
        据统计我国目前有覆膜砂生产企业近千家,年生产能力大多在1000吨以下,年生产能力在1万吨以上的不足10家。各厂技术水平和检测手段差别较大,下面我们从覆膜砂的原材料、生产设备、生产工艺及检测等方面论述覆膜砂生产的现状。
2.1原辅材料
2.1.1骨料
        骨料是构成覆膜砂的主体,对骨料的要求是:耐火度高,挥发物少,颗粒自身强度高,一般选用天然硅砂,这主要是由于其储量丰富,价格便宜,能满足铸造要求。只有特殊要求的铸件才采用特种砂(如锆砂、铬铁矿、陶粒砂、磁铁矿砂等)作为覆膜砂的骨料。对硅砂的一般要求是:
        A.SiO2:铸铁及有色铸造用砂要求在90%以上,铸钢件要求在98%以上。
        B.偏酸性砂优于偏碱性砂。
        C.含泥量<0.3%。
        D.粒度分布:宜采用3筛集中,5筛分散度。
        E.粒形:尽可能选用圆整性好的硅砂,角形系数一般应小于1.3。
        通常硅砂通过二级擦洗即可满足要求,但为提高覆膜砂性能,可将硅砂酸洗或进行高温活性处理(900-1200℃培烧)。
2.1.2 粘结剂
        目前普遍采用酚醛类树脂作为粘结剂, 酚醛类树脂有固体和液体,热固体与热塑性之分,通常采用热塑性固态酚醛树脂,对其性能要求是:
        A.聚合速度(热板法):25-75S
        B.软化点(环球法):90-105℃
        C.流动性(斜板法):60-110mm
        D.游离酚含量(溴化法):≤4%
        粘结剂的性能对覆膜砂的质量有重要影响,人们一直在致力于研究如何提高酚醛树脂的性能,国外已开发出不同性能的专用树脂,如高强度低发气树脂、易溃散树脂等,也有采用改性聚酯树脂替代酚醛树脂的报道,但未得到全面推广,至今仍普遍采用改性酚醛树脂。我国近年来在覆膜砂专用酚醛树脂的研究开发方面发展较快,山东化工厂、青岛化工厂、济南圣泉股份有限公司等相继开发出了高强度酚醛树脂,快聚速酚醛树脂、易溃散酚醛树脂等,但与发达国家相比,尚有一定差距。
2.1.3固化剂、润滑剂、添加剂
        覆膜砂常规的固化剂是乌洛托品,其加入量是树脂的5%-20%。为满足一些特殊要求(如防脱壳、快聚速等),一些企业开发出了特种固化剂。
        润滑剂的作用是防止结块,并提高覆膜砂的流动性及脱模性.主要有硬脂酸钙、硬脂酸铣铵等。润滑剂应尽量选用熔点高的产品,以防止覆膜砂在使用过程中产生脱壳现象。
        添加剂的主要作用是改善覆膜砂的性能.目前广泛使用的添加剂主要有耐高温添加剂、易溃散添加剂、增强增韧添加剂、防粘砂添加剂和湿态添加剂等。许多覆膜砂厂都有独特的添加剂配方,添加剂的性能对特种覆膜砂的生产具有重要作用,是目前覆膜砂市场的核心竞争力之一。
2.2生产工艺及设备
        覆膜砂的混制方法经历了干混法、冷覆膜法、温覆膜法、热覆膜法4个阶段,目前覆膜砂的生产几乎都是采用热覆膜法。
        热法覆膜工艺是先将原砂加热到一定温度,然后分别与树脂、乌洛脱品水溶液和硬脂酸钙混合搅拌,经冷却破碎和筛分而成。由于配方的差异,混制工艺有所不同。
        典型的热法覆膜工艺如下:
        目前国内覆膜砂生产线的种类很多,手工加料的半自动生产线约有2000~2300条,电脑控制的全自动生产线也已经有将近50条,有效提高了生产效率和产品稳定性。例如北京仁创铸造有限公司的自动化可视生产线,其加料时间控制精确到0.1秒,加热温度控制精确到1/10℃,并且可以通过视频时时观察混砂状态,生产效率达到6吨/小时。
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