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摘要：铸件的沉涨箱问题在呋喃树脂砂工艺铸造生产中较为常见，对高温流动性较好的铸铁产品而言此问题尤为严重，若在工序操作中不采取有效措施加以管控，常常会产生批量的铸件沉涨箱问题。本文结合笔者在呋喃树脂砂工艺铸造生产中多年的实践经验，分析和总结解决铸件沉涨箱问题的有效的管控措施，希望能对同行业铸造人员有所启发和帮助。
关键词：沉涨箱；树脂砂；铸件
前言
发生沉涨箱缺陷铸件的特点是在铸件分型面处存在厚大披缝，一般厚度超过2个毫米（见图1）。厚大的披缝会增加大量的铸件清理难度，严重厚大的披缝还会影响铸件尺寸精度，直接导致废品的产生。本单位生产中应用25吨单臂式混砂机、翻转起模机等造型设备，手工下芯，行车合箱等呋喃树脂砂造型工艺，生产汽车底盘类中小型铸件产品，在多年的生产实践中，铸件沉涨箱问题较为常见，下面就该问题的具体原因和防控措施予以探讨分析。
一、呋喃树脂砂工艺铸造生产中铸件沉涨箱问题的原因分析
1.工装模具、砂箱与砂温之间温度差异的影响。
在其他生产条件温度的情况下，呋喃树脂砂的固化反应速度受砂温影响较大，砂温越高固化反应速度越快，砂温越低固化反应速度越慢[1]。在实际生产中，当工装模具和砂箱的表面温度和砂温一致时，为最理想状态，通过微调型砂中树脂和固化剂的配比即可使型砂固化反应正常，砂型质量稳定。但在实际生产中，往往受到季节变化和工作条件变动的影响，模具和砂箱的表面温度和砂温会存在较大的差异，一种情况为当工装和砂箱温度低于砂温时，与工装和砂箱接触的一部分树脂砂固化反应会变慢，按正常的生产节拍起模时，该部分型砂因未完全固化导致砂型强度较低，使砂型发生沉箱，沉箱的砂型（见图2）在铁水浇注后会直接造成铸件的沉涨箱缺陷。另一种情况为党砂箱温度高于砂温时，在实际生产中因砂箱的循环使用，落砂后不久的砂箱表面温度往往较高，若直接用于造型灌箱，会造成与砂箱接触的型砂固化反应过快，砂子酥脆强度低，也会在浇注时导致铸件沉涨箱缺陷。
图2 汽车桥壳产品的砂型沉箱问题图片
2.受砂型紧实度的影响
砂型在灌箱过程中一般通过使用机械震实台振动和人工木棒捣实的方式对型砂做紧实处理，若紧实度低，型砂内部的型砂则较为松散，会导致砂型强度低。强度低的砂型在浇注过程中，受铁水静压力和凝固过程中石墨化膨胀的压力的作用，砂型会沿垂直于分型面的方向发生退让，此情况将会导致铸件沉涨箱问题的发生。
3.砂型起模时间过早的影响
在实际生产中，约1吨重的呋喃树脂砂砂型，从灌满砂箱到起模的间隔时间在10-18分钟内。一般采取用3-4″的铁钉扎向砂型内部，若铁钉扎不进去，则视为砂型固化反应满足起模要求，可以立即起模，否则需继续等待砂型固化。若为了加快生产节拍，人为的起模过早，则会导致起模时砂型强度达不到起模要求，实砂型起模后发生沉箱，直接造成铸件发生沉涨箱问题。
4.砂型不合理使用封箱泥膏的影响
在人工下芯合箱工序，在合箱前为了防止铁水在浇注过程中从分型面处发生炮火，会在砂型分型面边缘挤上一圈封箱泥膏。若封箱泥膏过厚，或因未及时合箱导致封箱膏发生风干固化，则会使合箱后上下砂型分型面间隙变大，从而造成铸件沉涨箱缺陷。
5.受合箱卡不紧实的影响
为了防止铁水在浇注过程中发生涨箱炮火，一般在合箱后将上下砂箱用箱卡紧固，若箱卡松动，紧实不到位，会使砂型在浇注后受铁水压力和铸铁石墨化膨胀压力的影响，在分型面处抬高上砂型，从而导致铸件沉涨箱缺陷。
二、解决铸件沉涨箱问题的具体对策
针对呋喃树脂砂工艺铸造生产中铸件沉涨箱问题产生的各类原因，笔者结合多年在生产实践中对各解决措施的反复探索验证情况，总结出以下具体解决对策：
1.根据温度条件变化对工装磨具和砂箱进行预热或冷却处理[2]
为减少温度波动对砂型沉箱问题的产生的影响，灌箱前需用红外测温仪测量所用工装和砂箱的表面温度，当工装和砂箱温度低于砂温10℃以上时，在砂型灌箱前对工装表面和砂箱进行预热处理，具体方法可以向工装表面喷洒酒精，点燃后依靠酒精燃烧后放出的热量对工装预热，或在工装和砂箱表面使用加热棒加热。当砂箱温度高于砂温10℃以上时，可以通过向工装表面洒水或压缩空气吹气的方式给砂箱降温，最总保证工装模具温度、砂箱温度与砂温之间的差异不大于10℃。
2.增加砂型紧实强度
在灌箱完成后通过加大震实台震实强度、增加震实次数、加强人工捣实操作等方法提升砂型紧实度，从而提高型砂强度，防止起模后砂型沉箱。
3.严格控制砂型起模时机
在每扇砂型起模前，严格执行用3-4″的铁钉扎型砂的检测方法来控制砂型起模时机，避免因过早起模而造成砂型沉箱。
4.控制封箱泥条厚度并快速合箱
在应用呋喃树脂砂工艺中小型铸件的生产中，经验证，封箱泥条的理想宽度和厚度均为1厘米左右，且在使用封箱泥条后应立即合箱，避免因封箱泥条长时间暴漏在空气中，发生风干硬化，在合箱时垫高上箱造成合箱不严，直接导致铸件沉涨箱问题。
5.增加合箱卡的紧实度
在确保上下砂型合箱合严密后，用专用铁锤将所有合箱卡锤砸至牢固紧实的状态，并在砸紧箱卡后人工手动检验各箱卡是否紧实。
三、结语
对于铸件产品的沉涨箱问题，往往在呋喃树脂砂工艺铸造生产中反复发生，每次发生的原因也各不相同。但是，通过在工序质量管控中扎实的开展各项管控措施，可以对该问题做到有效的预防。值得注意的是，预防呋喃树脂砂工艺铸造生产中铸件沉涨箱问题是一项需长期坚持的质量管理工作。
参考文献：
[1]陈铭，徐兴莉，温兴雷，呋喃树脂砂生产铸铁件过程控制.黑龙江冶金[J] 2015.08.33-36
[2]姚青；陈文斌；李俊峰；；呋喃树脂砂在铸造生产中的应用及质量控制；中国机械工程学会第十一届全国铸造年会论文集[C]；2006年
论文作者:岳克志,张广,王传永
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/26
标签：砂型论文; 铸件论文; 呋喃论文; 封箱论文; 工装论文; 型砂论文; 沉箱论文; 《防护工程》2018年第32期论文;