大型水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪重量通常可達(dá)到幾百噸，如三峽轉(zhuǎn)輪總重達(dá)450噸。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的制造工藝通常為上冠、下環(huán)、葉片焊接形成。而其主要的三大構(gòu)件均為鑄造成型，其葉片材質(zhì)為0Cr13Ni5Mo馬氏體不銹鋼，單件重量高29噸。在開展鑄造三峽葉片等大型水輪機(jī)產(chǎn)品化過程中，為實(shí)際生產(chǎn)作好技術(shù)儲備與支持，我們特開展了堿性酚醛樹脂砂在13-5不銹鋼鑄件生產(chǎn)上應(yīng)用的研究工作。
1 堿性酚醛樹脂的特點(diǎn)。堿性酚醛樹脂為英Borden公司于20世紀(jì)80年代研制開發(fā)，近些年發(fā)展很快，越來越受到很多鑄造廠家的關(guān)注，相對其它樹脂粘結(jié)劑，具有五個(gè)方面優(yōu)點(diǎn)。
1.1 游離甲醛低，固化劑無氣味，無腐蝕性，利于工人操作。
1.2 樹脂及固化劑中不含N、P、S等有害元素，不會在鑄件表面產(chǎn)生滲P、S現(xiàn)象，減少了由其產(chǎn)生的氣孔、裂紋等鑄造缺陷，同時(shí)，避免產(chǎn)生有害氣體，減少了環(huán)境污染。
1.3 發(fā)氣量較少，且發(fā)氣速度較低。
1.4 對原砂要求較低，受原砂酸堿性影響較小，適應(yīng)性較強(qiáng)。
1.5 砂型硬化速度較快，硬透性好，常溫硬化強(qiáng)度較高，抗拉強(qiáng)度可達(dá)到0.9MPa。
2 混制設(shè)備。在不銹鋼鑄件生產(chǎn)過程中，型砂混制設(shè)備選用25噸高性能攪攏式連續(xù)混砂機(jī)，日本進(jìn)口液料泵，配有確瞬時(shí)流量計(jì)，攪攏高速旋轉(zhuǎn)帶動攪拌刀片，其具有液料供給確可控、混制均勻、幾乎無頭尾砂等特性，非常適合堿性酚醛樹脂砂的混制。
3 混制工藝：原砂40/70、50/100兩種不同格原砂混合使用，全部選用新砂，含水量<0.2%含泥量<0.2%，灼燒減量<0.5%，SiO2含量>97%福建東山石英砂。通常工藝確定為樹脂加入量為1.3~1.8%，固化劑加入量為樹脂的25%~30%，常溫下，可以滿足使用要求。鑄件表面光潔，無氣孔、裂紋，無粘砂、夾砂等現(xiàn)象。
4 幾個(gè)實(shí)際影響型砂強(qiáng)度的因素及措施。
4.1 環(huán)境溫度的影響。北方冬季氣溫降低，隨溫度的降低，鑄造專用樹脂的粘度增加，由25℃時(shí)的100mPa.S加到10℃時(shí)的260mPa.S。因此，冬季廠房溫度較低時(shí)，需要對樹脂桶進(jìn)行加熱使樹脂溫度保持在25℃~30℃之間，有利于樹脂與固化劑的反應(yīng)。使砂型具有較高的強(qiáng)度。4.2 新砂質(zhì)量及新砂與舊砂混合比例的影響。實(shí)驗(yàn)表明，隨舊砂的加入量的增加，型砂終強(qiáng)度不斷降低，因此，在實(shí)際試制過程中，全部選用新砂。新砂顆粒度及粒度、角形系數(shù)對型砂強(qiáng)度影響很大，含水量、含泥量也很大程度影響型砂終了強(qiáng)度。4.3 固化劑種類的影響。不同季節(jié)，溫度不同，快速固化劑與低速固化劑對固化時(shí)間及型砂強(qiáng)度均有較大的影響。因此，要選擇適合的固化劑來調(diào)整型砂硬化初強(qiáng)度與較終強(qiáng)度，實(shí)際生產(chǎn)可根據(jù)具體溫度變化，不斷調(diào)整固化劑種類來滿足型砂強(qiáng)度要求。
5 操作控制要點(diǎn)。
5.1 嚴(yán)格控制模型表面質(zhì)量，做到平整、光潔。
5.2 保證原砂質(zhì)量，逐項(xiàng)嚴(yán)格檢驗(yàn)粒度、含水量、含泥量。
5.3 工人操作時(shí)要隨樹脂砂的填充，逐層用力搗緊。
5.4 造型時(shí)，如有損壞決不能修復(fù)，單塊重新制作。
5.5 周邊留有足夠的出氣孔，便于排氣，砂箱周遍要留有氣孔。
5.6 涂料噴涂要均勻，噴涂后馬上引燃烘烤。|
5.7 記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，便于分析總結(jié)。通過近六個(gè)月的不斷摸索，現(xiàn)已成功制造出多件0Cr13Ni5Mo馬氏體不銹鋼上冠、葉片等鑄件，鑄件表面及內(nèi)部質(zhì)量很好，達(dá)到相應(yīng)水輪機(jī)不銹鋼鑄件技術(shù)條件，取得了很好的效果。
1 堿性酚醛樹脂的特點(diǎn)。堿性酚醛樹脂為英Borden公司于20世紀(jì)80年代研制開發(fā)，近些年發(fā)展很快，越來越受到很多鑄造廠家的關(guān)注，相對其它樹脂粘結(jié)劑，具有五個(gè)方面優(yōu)點(diǎn)。
1.1 游離甲醛低，固化劑無氣味，無腐蝕性，利于工人操作。
1.2 樹脂及固化劑中不含N、P、S等有害元素，不會在鑄件表面產(chǎn)生滲P、S現(xiàn)象，減少了由其產(chǎn)生的氣孔、裂紋等鑄造缺陷，同時(shí)，避免產(chǎn)生有害氣體，減少了環(huán)境污染。
1.3 發(fā)氣量較少，且發(fā)氣速度較低。
1.4 對原砂要求較低，受原砂酸堿性影響較小，適應(yīng)性較強(qiáng)。
1.5 砂型硬化速度較快，硬透性好，常溫硬化強(qiáng)度較高，抗拉強(qiáng)度可達(dá)到0.9MPa。
2 混制設(shè)備。在不銹鋼鑄件生產(chǎn)過程中，型砂混制設(shè)備選用25噸高性能攪攏式連續(xù)混砂機(jī)，日本進(jìn)口液料泵，配有確瞬時(shí)流量計(jì)，攪攏高速旋轉(zhuǎn)帶動攪拌刀片，其具有液料供給確可控、混制均勻、幾乎無頭尾砂等特性，非常適合堿性酚醛樹脂砂的混制。
3 混制工藝：原砂40/70、50/100兩種不同格原砂混合使用，全部選用新砂，含水量<0.2%含泥量<0.2%，灼燒減量<0.5%，SiO2含量>97%福建東山石英砂。通常工藝確定為樹脂加入量為1.3~1.8%，固化劑加入量為樹脂的25%~30%，常溫下，可以滿足使用要求。鑄件表面光潔，無氣孔、裂紋，無粘砂、夾砂等現(xiàn)象。
4 幾個(gè)實(shí)際影響型砂強(qiáng)度的因素及措施。
4.1 環(huán)境溫度的影響。北方冬季氣溫降低，隨溫度的降低，鑄造專用樹脂的粘度增加，由25℃時(shí)的100mPa.S加到10℃時(shí)的260mPa.S。因此，冬季廠房溫度較低時(shí)，需要對樹脂桶進(jìn)行加熱使樹脂溫度保持在25℃~30℃之間，有利于樹脂與固化劑的反應(yīng)。使砂型具有較高的強(qiáng)度。4.2 新砂質(zhì)量及新砂與舊砂混合比例的影響。實(shí)驗(yàn)表明，隨舊砂的加入量的增加，型砂終強(qiáng)度不斷降低，因此，在實(shí)際試制過程中，全部選用新砂。新砂顆粒度及粒度、角形系數(shù)對型砂強(qiáng)度影響很大，含水量、含泥量也很大程度影響型砂終了強(qiáng)度。4.3 固化劑種類的影響。不同季節(jié)，溫度不同，快速固化劑與低速固化劑對固化時(shí)間及型砂強(qiáng)度均有較大的影響。因此，要選擇適合的固化劑來調(diào)整型砂硬化初強(qiáng)度與較終強(qiáng)度，實(shí)際生產(chǎn)可根據(jù)具體溫度變化，不斷調(diào)整固化劑種類來滿足型砂強(qiáng)度要求。
5 操作控制要點(diǎn)。
5.1 嚴(yán)格控制模型表面質(zhì)量，做到平整、光潔。
5.2 保證原砂質(zhì)量，逐項(xiàng)嚴(yán)格檢驗(yàn)粒度、含水量、含泥量。
5.3 工人操作時(shí)要隨樹脂砂的填充，逐層用力搗緊。
5.4 造型時(shí)，如有損壞決不能修復(fù)，單塊重新制作。
5.5 周邊留有足夠的出氣孔，便于排氣，砂箱周遍要留有氣孔。
5.6 涂料噴涂要均勻，噴涂后馬上引燃烘烤。|
5.7 記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，便于分析總結(jié)。通過近六個(gè)月的不斷摸索，現(xiàn)已成功制造出多件0Cr13Ni5Mo馬氏體不銹鋼上冠、葉片等鑄件，鑄件表面及內(nèi)部質(zhì)量很好，達(dá)到相應(yīng)水輪機(jī)不銹鋼鑄件技術(shù)條件，取得了很好的效果。
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