我國砂型鑄造工藝與造型材料技術發(fā)展回顧

1、!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!““““紀念《鑄造》創(chuàng)刊!“年收稿日期：#““#$“%$5%“001&“““%，240）8@&#$(#：A#40&’’“$，#4“&B%01(
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’$%(“&&；B%01B#“$0&；$“=0“H《鑄造》雜志從&(!#年&“月

3、&日創(chuàng)刊到今年已經走過!“個年頭，在此期間刊登了大量有關砂型鑄造工藝和造型材料方面的文章，對我國的砂型鑄造工藝和造型材料技術進步起了重要的作用。!“年后的今天再來回顧雜志所刊登的有關主要文章，可以對我國鑄造行業(yè)中砂型鑄造工藝和造型材料技術的發(fā)展所走過的道路有一個清晰的了解，同時對于今后我國砂型鑄造工藝和造型材料技術的發(fā)展也會有一個很好的啟示。!造型材料!“!粘土型砂粘土型砂至今一直是砂型鑄造使用的主要造型材料，據(jù)統(tǒng)計占所有鑄件產量的2“

4、3以上，在我國建國初期這個比例還要高得多。#“世紀!“4’“年代，我國許多地方開展了對鑄造用原材料的資源調查，這期間《鑄造》雜志刊登了一些介紹粘土砂所用的原砂、粘土、煤粉的文章。例如陳宗棠的《華中天然粗黃砂的使用情況》〔&〕，一機部東北綜合工業(yè)試驗所的《我國鑄造用砂初步介紹》〔#〕，大連工學院的《使用七棵樹砂配砂方案的研究》〔5〕，丁鴻遠的《我國酸性陶土在翻砂工作中的應用》〔%〕，中科院東北分院長春綜合研究所的《東北天然硅砂與膨潤土介紹

5、》〔!〕，以及袁燁的《煤粉型砂的使用》〔’〕。在這個時期粘土砂造型主要用的是天然粘土砂、石英砂和水洗砂，普通粘土和鈣基膨潤土。’“年代，我國一些鑄造廠開始使用活化膨潤土，&(’!年《鑄造》第&期上發(fā)表了沈陽拖拉機廠的《活化膨潤土型砂在生產上的應用》〔2〕文章；在&(2’年《鑄造》第5期上刊登了南京曙光機械廠的《活化膨潤土砂造型（表干型）生產工藝》〔〕的文章。我國的天然鈉基膨潤土最早在浙江省臨安縣的平山發(fā)現(xiàn)并開采，結束了我國無天然鈉基膨潤

6、土的歷史。&(22年《鑄造》第#期發(fā)表了臨安平山鈉質膨潤土聯(lián)合試驗小組的《浙江省臨安縣平山鈉質膨潤土在高壓造型生產線上的試驗及應用》〔(〕的文章。在此之后，吉林省劉房子、遼寧凌源、新疆托克遜和遼寧建平也先后發(fā)現(xiàn)和開采了天然鈉基膨潤土。但是，由于我國天然鈉基膨潤土的礦床少，開采也比2!#O%PQR9%PQ.5STTS鑄造CD79E!F萬方數(shù)據(jù)型柴油機鑄鐵件上的應用》〔!“〕、朱焱等的《關于呋喃樹脂自硬砂型工藝設計參數(shù)的確定》〔!#〕、于樹

7、謙的《呋喃樹脂砂舊砂再生系統(tǒng)》〔!$〕和尚淑珍的《大型鑄件呋喃樹脂自硬砂用水基涂料的研究》〔%&〕等。’&世紀$&年代自硬樹脂砂的粘結劑種類逐漸增多，由原來的以呋喃樹脂一種發(fā)展到堿性酚醛、甲階酚醛樹脂、()()（酚醛脲烷樹脂）等各種樹脂粘結劑，包括用于鋁合金鑄件的易潰散性樹脂等。這方面的文章有孟爽芬的《大型薄壁鋁合金鑄件用易潰散冷硬樹脂砂的研制與應用》〔%〕等。!“#芯砂’&世紀&.&年代制芯粘結劑除了主要使用粘土、水玻璃、植物油之外，

8、亞硫酸鹽紙漿廢液、葉巖殘油、合脂也開始在一些鑄造廠應用，以取代植物油和谷類粘結劑。熱芯盒工藝在&年代中后期開始在一些汽車廠應用，&年代開始大量應用。由于呋喃!型樹脂的高含氮量，容易造成鑄件的氣孔缺陷，所以又出現(xiàn)了中氮、低氮及無氮呋喃樹脂，以及酚醛呋喃樹脂，滿足了生產薄壁鑄件的需要。$年我國開始研究用酚醛樹脂覆膜砂制造殼芯和殼型的技術，’&世紀&年代開始用于生產，至今已有多種覆膜砂用于各種鑄件的生產。例如用于鋁合金鑄件的易潰散覆膜砂，濕態(tài)

9、覆膜砂、離心鑄造用覆膜砂等，全國的覆膜砂廠如今有大小幾十個?！?世紀“&年代我國開始引進國外的冷芯盒制芯工藝，主要有三乙胺和二氧化硫吹氣硬化工藝。由于冷芯盒工藝具有砂芯強度高、反應速度快、潰散性好等優(yōu)點，在我國的汽車行業(yè)使用越來越普遍?！惰T造》雜志刊登了一系列有關冷芯盒工藝等應用經驗的交流文章，例如李宗猛的《溫芯盒工藝的研究和應用》〔%’〕、劉增林的《用冷芯盒樹脂砂芯生產缸體件缺陷的防止措施》〔%!〕和劉琦的《高濕環(huán)境下冷芯盒制芯工藝的

10、優(yōu)化及其在轎車鑄件生產中的應用》〔%%〕等?！?世紀#&.$&年代，制芯用粘結劑的種類越來越多，例如“0)、#0)、12’硬化堿性酚醛樹脂、12’硬化聚丙烯酸鈉等，以適應對砂芯性能和環(huán)境保護越來越高的要求?！惰T造》雜志刊登邱士珍的《氣硬堿性樹脂砂的研究》〔%〕是這方面研究的一個例子。!“$涂料我國在’&世紀&.&年代，砂型、砂芯涂料技術還處于一個較低的水平，許多鑄造廠使用抖干石墨粉來防止?jié)裆罢惩列偷蔫T件粘砂，即使使用涂料也是工廠自己配制

11、，很少有商品涂料供應。研究單位對鑄造涂料的人力物力投入也很少，《鑄造》雜志只在$年刊登了一篇《鋯砂涂料抗粘砂的實驗研究》〔%〕的文章。相隔&年之后的$“年《鑄造》第期才刊登了第二篇有關涂料的文章楊有德的《鋯英粉涂料在高錳鋼（$0!）鑄件上的應用》〔%“〕。進入#&年代，在《六五》計劃期間，國家機械工業(yè)部組織清華大學、沈陽鑄造研究所、沈陽工業(yè)大學、上海交通大學、北京內燃機廠、沈陽重型機器廠、沈陽拖拉機廠等一些單位對鑄造涂料進行深入研究，開

12、發(fā)出一批性能先進的涂料，使我國的鑄造涂料技術達到或接近國際先進水平。在這期間，《鑄造》雜志發(fā)表了王慕榮的《砂型涂料的流變特性及觸變性的研究》〔%#〕、程寬中的《醇基涂料的研究和應用》〔%$〕，尚淑珍的《大型鑄鐵件呋喃樹脂砂用水基涂料的研究》〔%&〕和葉孔容的《高壓造型用醇基涂料的研究與應用》〔&〕等文章，將型砂鑄造涂料的研究和應用推向了一個空前的高水平。$&年代，涂料技術又有了新的發(fā)展，一些外國著名廠商進入中國市場，對我國的涂料技術起到

13、了積極的推動作用。與此同時，一種全新概念的涂料———非占位涂料的研究和應用也在我國一些研究和應用單位展開，《鑄造》雜志發(fā)表了袁壽民的《轉移性涂料的研究》〔〕和宋會宗等的《非占位涂料技術的國內外發(fā)展概況》〔’〕等一些文章。近年來一些鑄造工作者又開展了消失模鑄造涂料的研究和應用，發(fā)表的文章有佟天夫的《氣化模鑄造涂料性能的現(xiàn)場檢測》〔!〕和石晶玉的《消失模鑄造涂料性能測試方法的研究進展》〔%〕等。%砂型鑄造工藝%“!砂型鑄造方法’&世紀&.“

14、&年代，我國砂型鑄造中小件主要采用濕型粘土砂，其中大部分是手工造型，少量采用簡單的震擊、壓實機器造型，高壓、擠壓（射壓）造型只占很小的比例。大件采用干型粘土砂，鑄鋼件則以12’水玻璃砂為主。從“&年代開始，特別是在#&年代之后，隨著對高精度薄壁鑄件（例如汽車發(fā)動機缸體、缸蓋等）質量要求的不斷提高，粘土濕型砂采用高密度造型緊實的越來越多，例如高壓造型、氣沖造型、靜壓造型、擠壓造型。大型鑄鐵件的生產則基本淘汰了粘土砂干型，代之以呋喃樹脂自硬

15、砂，大大減少了環(huán)境污染和工人的勞動強度，也提高了鑄件質量。在鑄鋼件的生產中，不少工廠采用自硬樹脂砂工藝代替粘土砂干型或水玻璃砂型，但還有半數(shù)以上的工廠仍然采用水玻璃砂，其中主要包括12’水玻璃砂工藝和有機酯自硬水玻璃砂工藝。%“%澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)的設計是鑄造工藝的重要組成部分，鑄件質量的好壞直接與澆注系統(tǒng)開設的恰當與否有關。所以《鑄造》雜志從創(chuàng)刊開始就重視發(fā)表與澆注系統(tǒng)設計有關的文章，例如$!年第&期刊登楊景祥的《介紹幾種灰鑄鐵鑄件