呋喃樹脂自硬砂造型具有型芯強(qiáng)度高、尺寸精度高、潰散性好及舊砂回用率高等優(yōu)點(diǎn)，在鑄鋼件造型工藝中應(yīng)用較為廣泛，廣西柳工集團(tuán)有限公司等企業(yè)主要采用呋喃樹脂砂工藝生產(chǎn)鑄鋼件，取得了較好效果。但用呋喃樹脂砂生產(chǎn)不銹鋼鑄件時，因澆注溫度高于普通鑄鋼件，將使呋喃樹脂砂的發(fā)氣量進(jìn)一步加大，如未通過合理措施排出氣體，將導(dǎo)致不銹鋼鑄件產(chǎn)生氣孔等缺陷。為此結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，對采用呋喃樹脂砂生產(chǎn)不銹鋼鋼頂鑄件進(jìn)行了工藝實(shí)踐，取得了較好效果。

1型砂控制

某公司一直采用呋喃樹脂砂批量生產(chǎn)鑄鐵件，回收的舊砂性能參數(shù)為：粒度40~70日所占質(zhì)量百分比為85.0%~90.0%；灼減量為3.8%~4.5%；粉塵量不大于1.0%；發(fā)氣量為17.0~19.0ml/g?？紤]到舊砂回收比率高將導(dǎo)致發(fā)氣量大，而全新砂調(diào)配的型砂硬化時間長，生產(chǎn)效率不高等實(shí)際情況，在原舊砂的基礎(chǔ)上添加50.0%新砂對型砂進(jìn)行調(diào)配。其中，新砂Si0，不小于98.0%，粒度為40~70目，通過調(diào)整無氮樹脂加入量和固化劑加入量后檢測其性能，結(jié)果如表1所示。

由表l可知，樹脂加入量在0.95%~1.05%之間，固化劑加入量為樹脂加入量的40.0%~50.0%時，型砂發(fā)氣量在12.0~14.0ml/g之間，發(fā)氣量控制良好。而樹脂加入量在1.10%，固化劑加入量為樹脂加入量的49.5%時，型砂的發(fā)氣量和舊砂相差不大。因此，對型砂的性能參數(shù)設(shè)定為：新砂加入量50.0%，粒度40—70目，無氮樹脂加入量0.95%~1.05%．固化劑加入量為樹脂的40.0%~50.0%，粉塵量不大于1.0%，灼減量不大于5.0%。

2鑄造工藝設(shè)計及優(yōu)化

ZG230鋼頂?shù)牟馁|(zhì)為ZG20Cr13，是一種典型的馬氏體不銹鋼，鑄件加工后要求各部位磁粉探傷不得有任何缺陷，且不允許采用焊修工藝來保證其質(zhì)量。結(jié)合實(shí)際情況，在鑄造工藝沒計過程中綜合考慮了以下幾個方面：①燃燒室及冷卻腔為重要部位，將其朝下易保證該部位質(zhì)量；②底注可保證充型過程平穩(wěn)，防止鋼液二次氧化的效果較好；③鑄件重約25kg，采用1模2件和保溫冒口以提高出品率；③采用封閉一開放式澆注系統(tǒng)可避免產(chǎn)生沖刷現(xiàn)象和減少氧化渣量；⑤燃燒室處壁厚較薄，在高溫作用下，底部放置冷鐵易造成雞爪紋、裂紋等缺陷，容易導(dǎo)致加工余量不足，故將冷鐵放置在鑄件側(cè)面，位于兩冒口中間位置。

采用MAGMA軟件對其凝固過程進(jìn)行模擬分析，結(jié)果表明，鑄件部位出現(xiàn)縮孔縮松缺陷的傾向較小，縮孔缺陷主要集中在澆道和冒口中，如圖1所示；鑄件基本遵循如圖2所示的“冷鐵部位一冒口下部區(qū)域一冒口”的凝固順序。

3鑄造缺陷及分析

3.1噴濺現(xiàn)象

澆注溫度高于l590℃的工藝方案均出現(xiàn)了冒口處金屬液噴濺的現(xiàn)象，導(dǎo)致鑄件出現(xiàn)大片氣孔（見圖3）。經(jīng)對整個工藝過程分析得知，金屬液噴濺主要是鑄型和泥芯發(fā)氣量大造成的。鋼水溫度高，樹脂在高溫鋼水作用下迅速分解和燒損，澆注過程發(fā)氣量大，凝固時氣體溶解度下降，體積迅速嘭脹。而冒口處溫度較高且凝固較晚，在其他部位凝固時，氣體從低溫處往高溫處浮出使得冒口下面氣壓急劇增大，較終導(dǎo)致氣孔較大。在保證澆注時間的前提下，將澆注溫度控制在1550N1570℃范圍內(nèi)消除了金屬液噴濺的現(xiàn)象。

3.2冷卻腔兩側(cè)氣孔

在澆注溫度低于1540℃的工藝方案中，鑄件解剖后發(fā)現(xiàn)冷卻腔兩側(cè)處滯留了大量氣孔（見圖4）。分析認(rèn)為該氣孔主要為侵入性氣孔，形成的主要原因與澆注溫度和鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān)，澆注溫度過低時，凝固時間短，金屬液中的氣體來不及上浮而滯留在鑄件底部；此外，冷卻腔外壁出現(xiàn)氣孔處是由于其結(jié)構(gòu)為彎曲形狀，該處的垂直上部為鑄型內(nèi)壁，對氣體的上浮有一定阻礙作用。通過適當(dāng)提高澆注溫度和縮短澆注時間，將澆注溫度控制在1550~1570℃范圍內(nèi)，消除了冷卻腔兩側(cè)氣孔缺陷。

3.3支撐面頂部氣孔

在澆注時間很過20s的工藝方案中，鑄件支撐面頂部易出現(xiàn)氣孔缺陷（見圖5）。經(jīng)分析，該缺陷與澆注時間過長有關(guān)，因樹脂采用有機(jī)粘結(jié)劑，在澆注后發(fā)氣量較大，并且在短期內(nèi)達(dá)到峰值，當(dāng)鑄型大量發(fā)氣時，鋼水未能建立足夠的靜壓力防止氣體的侵入。此外，澆注后樹脂的分解會產(chǎn)生一定熱量，砂型的散熱性差，凝固過程中的溫度梯度小，形成順序凝固相對困難，在未完全實(shí)現(xiàn)順序凝固條件下，氣體難以完全上浮至頂部或冒口中，一旦滯留位置不在加丁余量范同，加工后就容易出現(xiàn)氣孔缺陷。通過將澆注時間控制在11~15s內(nèi)，有效消除了頂部的氣孔缺陷。

4生產(chǎn)過程控制要點(diǎn)

因鑄件質(zhì)量技術(shù)要求較高，整個過程需嚴(yán)格控制才能保證其質(zhì)量，結(jié)合上述鑄造缺陷及多次試驗(yàn)研究，對呋喃樹脂砂生產(chǎn)不銹鋼鋼頂鑄件的生產(chǎn)控制要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)和分析。

(1)遵循“低溫快澆”原則。由于樹脂采用有機(jī)粘結(jié)劑，澆注后發(fā)氣量大，降低澆注溫度可減少發(fā)氣總量。通過快澆工藝使鋼水快速充滿型腔，在鑄型大量發(fā)氣時，鋼水已經(jīng)建立足夠的靜壓力可減少氣體的侵入；

(2)芯子埋排氣繩、上箱扎氣孔并留出通道引出砂芯的氣，整個過程中，砂芯基本被鋼液完全包覆，遇高溫發(fā)氣后，如沒有合理排出氣體將導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷；

(3)澆注時及時引火，降低型腔內(nèi)氣壓。當(dāng)界面壓力很過金屬靜壓時，氣體通過擴(kuò)散侵入金屬液．及時引火可有效降低型腔內(nèi)氣壓；

(4)起模后2h刷鋯英粉醇基涂料4—5遍。樹脂砂高溫潰散性好，對涂料的涂刷質(zhì)量要求高，涂刷層不致密或涂料附著力不強(qiáng)易造成沖砂或粘砂缺陷。刷涂4~5遍保證一定厚度涂料層可減少因樹脂分解產(chǎn)生的氣體侵入到金屬液中；

(5)冷鐵使用前進(jìn)行拋丸處理。使用鋯英粉醇基涂料時，冷鐵部位不易點(diǎn)燃，很易在冷鐵部位生成表面氣孔；

(6)冒口切割采用電焊條切割或砂輪片切割，因鉻含量較高而導(dǎo)致熔點(diǎn)較高，采用普通的氣割冒口難以進(jìn)行；

(7)落砂溫度控制在200℃以下。馬氏體不銹鋼在冷卻過程中伴隨著相變的發(fā)生，鑄件冷卻至200℃左右時，大部分馬氏體相變基本完成，此后的冷卻過程因體積收縮或相變體積膨脹造成的殘余應(yīng)力變化很小，可減輕鑄件變形。

5結(jié)論

(1)在原舊砂基礎(chǔ)上將型砂工藝參數(shù)控制為：新砂加入量50,0%．粒度40~70目；無氮呋喃樹脂加入量0.95%~1.05%；固化劑加入量為樹脂的40.0%~50.0%；粉塵量不大于1.0%；灼減量不大于5.0%，可滿足不銹鋼鑄件生產(chǎn)的要求，

(2)鑄件的較佳澆注溫度為1550-1570℃。澆注溫度過高時易出現(xiàn)金屬液噴濺現(xiàn)象，導(dǎo)致鑄件出現(xiàn)大片氣孔和縮孔縮松缺陷，澆注溫度過低時，鑄件的冷卻腔兩側(cè)處易出現(xiàn)氣孔缺陷。

(3)澆注時間很過20s時，易在鑄件支撐面頂部出現(xiàn)氣孔缺陷，將澆注時間控制在11~15s范圍內(nèi)，頂部的氣孔缺陷基本能夠消除。