搜索
华中科技大学硕士学位论文IIAbstractTri-ethylamineColdBoxCore-makingProcess,withthefeaturesofmoreefficiency,energysaving,goodcastingsurfacequality,accuratedimension,goodcorecollapsibility,hasbeenwidelyusedinautomobiles,internalcombustionengines,tractor,engineeringmachinery,rollingstock,brakepump.However,thehighusageamountofresin,lowperformanceandbadstorageofsandcoreleadtothehighscraprateinproductionprocessofsomeFoundryEnterprise.Therefore,furtherstudiesontheseproblemscanprovidetechnicalsupportforoptimizationofTri-ethylamineColdBoxCore-makingProcess,enhancingsandcoreperformanceandreducingproductioncost,whichhaveimportantrealisticsignificance.Inthispaper,combiningtheproductionpracticeofNo.1FoundryPlant,DongfengmotorCo.,Ltd(hereinaftercalled:No.1FoundryPlant),reasonsforthehighusageamountofresinandlowefficiencyofcore-makingwereanalyzed.Furthermore,effectsofprocessconditionsforsandcoreperformanceofTri-ethylamineColdBoxbasedonactualproductionwerestudied.Finally,severalimprovementmeasuresofISOCUREofNo.1FoundryPlantwereproposed,andtheresultsachievedareasfollows.ThroughanalyzingqualityofrawmaterialsandproductionprocessofTri-ethylamineColdBoxCore-makingofNo.1FoundryPlant,highwatercontentoftherawsandandthecompressedairisidentifiedasthemainreasonforhighusageamountofresin.Theeffectoftheamountofaddedresinonsandcoreperformancewasstudied.Theresultsshowedthattheinitialstrengthandthe24hfinalstrengthofsandcoreincreasedwiththeincreaseofamountofadditionofresin,thegasevolutionindicatethesamevariationtendency.Whentheamountofaddedresinis1.8%,he24hfinalstrengthreachthemaximumattheratiooftwocomponentsis50:50,andtheinitialstrengthreachesitsmaximumattheratioof55:45.Itisalsocanbeseenthatthetensilestrengthofsandcorehasgoodstabilitywhentheratioisbetween50:50and55:45.Andthen,researchofwater-basedpaint,environmentalhumidityandtemperatureonstrengthandfractureofsandcorewerealsoexplored.Theresultsshowedthatthewater-basedpaintmadethe24hfinalstrengthdecreasesignificantly,butthedeclinerate华中科技大学硕士学位论文IIIdecreasedwiththeincreaseamountofaddedresin;thestrengthofcorepaintedduringstoragetime1-6hwaslowerthanthatofimmediatepaintedcoreandpaintedafterstorage24h.Intheenvironmentofroomtemperatureandhighhumidity,thecorestrengthdecreasedsignificantlyduetohighhumiditywiththeextensionofstoragetime.Intheenvironmentof40℃andRH100%,thesandcorereachesitsmaximumstrengthwithin5h,andthenthestrengthdeclinedrapidlywiththeextensionofstoragetime.Theresinbindingbridgeshowedcohesive-fracture-dominatedcompoundfractureintheenvironmentofroomtemperatureandlowhumidity,While,theresinbindingbridgeshowedtheadhesivefracturebecauseofmoisture-inducedcracksinhighhumidityenvironment.Basedonthese,severalimprovementsfortherawwatercontent,sandmulling,compressedairdryer,dipcoatingandheating,processandtoolingparametersandsandcorestoragehavebeenproposedtoreducetheusageamountofresinandincreaseefficiencyofcore-making.Keywords:Tri-ethylamine;Coldbox;Processparameters;Water-basedcoating;Environmenthumidity;Corestrength;Corefracture独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文11绪论1.1三乙胺法冷芯盒制芯工艺概述1.1.1引言三乙胺法冷芯盒制芯工艺是美国亚什兰油脂化学公司1968年发明的一种新型制芯工艺技术，它是继20世纪40年代的壳型工艺，50年代的CO2自硬工艺，60年代的热芯盒工艺之后的在铸造技术上的又一次历史性突破和飞跃[1]。在此之后，国外陆续开发了其它冷芯盒法：SO2法，包括呋喃/SO2法、环氧树脂/SO2法、酚醛树脂/SO2法、自由基法（FRC）；低毒气体硬化法，主要指酚醛树脂/酯法；无毒气体硬化法，包括钠水玻璃/CO2法、聚丙烯酸纳/CO2法、酚醛树脂/CO2法、呋喃树脂/压缩空气法[2]。尽管有这么多冷芯盒法制芯工艺，但三乙胺法仍在国内外铸造行业中占主导地位[3]。三乙胺法冷芯盒制芯工艺在美国又称为ASHLAND工艺或ISOCURE工艺，它具有高效、节能、铸件表面质量好、铸件尺寸精度高、砂芯溃散性好等优点，适用于较精密铸件的生产[4~7]。因此，一经问世就在国际上引起强烈反响并得到了迅猛发展和应用，深受铸造厂家的重视和欢迎，特别是大批量生产的汽车、拖拉机、内燃机等行业[8~12]。1.1.2原理及工艺流程三乙胺法冷芯盒制芯工艺的粘结剂由两部分组成：组份Ⅰ是液态酚醛树脂，组份Ⅱ是液态聚异氰酸脂，催化剂为叔胺，可用三乙胺、二甲基乙胺、异丙基乙胺和三甲胺，以三乙胺应用昀广。硬化原理为：酚醛树脂（组份Ⅰ）+聚异氰酸脂（组份Ⅱ）催化剂尿烷华中科技大学硕士学位论文2化学反应式如式（1-1）所示[13]：（1-1）三乙胺法冷芯盒制芯工艺流程[14,15]是利用粘结剂（组份Ⅰ液态酚醛树脂和组份Ⅱ液态聚异氰酸脂）与砂子混合后吹射并舂实于芯盒，然后以干燥的压缩空气或氮气为载体，导入雾化的催化剂三乙胺，使型芯在芯盒中快速硬化，达到满足工艺要求的砂芯[16]，昀后用干燥的压缩空气或氮气对三乙胺进行清洗，而三乙胺尾气通过尾气净化洗涤装置处理后排入大气，工艺流程图如图1-1所示。图1-1三乙胺法制芯工艺流程图1.2国内外研究现状1.2.1国外的研究现状三乙胺法冷芯盒制芯工艺具有众多优点，特别是其无需加热，硬化速度快，铸件表面质量好，尺寸精度高，不仅满足了用户对铸件质量日益提高的严格要求，同时又满足了铸件生产厂商生产的低成本、高效率的目标。三乙胺法冷芯盒制芯工艺自70年代以来，在美国和西欧等工业发达国家的汽车、拖拉机等行业中逐步得到广华中科技大学硕士学位论文3泛的应用[17-24]。1971年有15个国家，165家工厂采用该工艺，其中美国有20家，20世纪70年代末，美国已经发展到380家公司，20世纪80年代，该工艺在美国铸造厂已占有绝对的主导地位，仅树脂消耗每月达2000-3000吨之多[14]；英国用三乙胺法冷芯盒工艺制芯占所有气硬冷芯盒工艺中使用比例的85%，而德国在1997/1998年度，用于三乙胺冷芯盒的芯砂用量已达到总芯砂用量的57%[25]。随着应用的不断扩大，三乙胺法冷芯盒制芯工艺得到不断的发展与完善，美国、德国、意大利、西班牙、日本等工业发达国家对三乙胺法冷芯盒工艺配套设备，如射芯机、气体发生器、芯砂混砂机、空气干燥器、砂加热冷却器、废弃净化装置等进行了深入的研究，为三乙胺法冷芯盒制芯技术在世界范围内的广泛应用提供了有利的前提条件和保障。其中，德国成功试验了一种加温冷芯盒法，通过在芯盒内部通入温水使芯盒温度保持在40~80℃，这种方法使冷芯盒砂芯在恒温的状态下均匀固化，大幅度改善了普通冷芯盒砂芯的反强度梯度[22-23]；美国亚什兰公司开发的ISOMAX树脂技术，使冷芯盒砂芯的性能得到了很大提高[26-28]；日本的Sintokogio公司创立的Q-ATSU法，依靠真空吸入砂子，使硬化气体不会逸入空气中，极大地改善了工作环境。据文选资料介绍，采用三乙胺法冷芯盒制芯工艺技术生产的砂芯，其产量占所有工艺生产砂芯总量的90%，说明它占住着当今制芯技术的主流地位[29