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树脂芯砂的再生应用研究

作　者: 刘晓东
导　师: 姜青河；张传海
学　校: 山东大学
专　业: 材料工程
关键词: 树脂旧砂旧砂再生工艺性能制芯经济效益
分类号: TG221
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

我厂的主导产品是框架、226B机体及欧Ⅱ、欧Ⅲ机体,以上铸件砂芯都极为厚大,浇注落砂后型砂中混入比例极高的芯砂(其中许多为没有烧结的芯砂经滚筒筛磨碎进入系统),虽然通过混制后作为旧砂补充到型砂中去,但仍有大量的废砂排出。而潍柴动力股份有限公司共有3个铸造厂,年产铸件25万吨以上,按砂铁比9：1计算每年需用砂230万吨,每年排放旧砂近30万吨。这不仅是对自然资源的巨大浪费,而且对环境也造成了极大污染,为此开展旧砂再生技术的研究,是降低铸件生产成本、减少环境污染和节约资源的一项重要措施,对铸造行业的可持续发展具有十分重要的意义。目前,树脂旧砂再生分为完全再生和不完全再生两种情况。不完全再生是通过砂处理系统,经过筛分、机械摩擦等方式去除旧砂中的部分泥分,从而改善旧砂工艺性能的一种再生工艺,这时再生砂的泥分含量仍然较高,芯砂混入对型砂性能的影响没有得到消除,再生砂仅能重新用于粘土砂系统以改善旧砂的工艺性能,从而减少铸造生产过程中的新砂加入量和旧砂的排放量。完全再生就是通过再生,不但要改善再生砂的粒度分布,而且要使再生砂中的微粉含量达到等于或低于同种新砂的水平,同时部分或全部消除芯砂混入对型砂性能的影响,最终将再生砂用于制芯。本课题采用理论分析和实验研究相结合的方法,在深入了解旧砂再生技术国内外发展现状的基础上,对车间产生的树脂芯砂的性质及其再生机理进行了详细分析,采用筛分、破碎、机械摩擦、除尘、焙烧、水洗和烘干等工艺对旧砂进行再生。通过对再生砂常温性能测试,评价旧砂再生工艺对冷(热)芯盒砂完全再生的可行性；通过对再生砂用于混制冷(热)芯盒砂时的铸造工艺性能的研究,确定再生砂对冷(热)芯盒砂工艺的适应性。本课题通过与杭州澄源铸造材料厂合作,对我厂的树脂旧砂进行了再生,并开展了相关试验研究,实验结果表明：1、我厂的树脂旧砂再生方法为筛分、破碎、机械摩擦、除尘,800℃温度焙烧、水洗和烘干,再生处理可以使再生砂的含泥量、灼减量、水分等性能低于新砂,且粒度集中性提高。2、再生砂用于混制冷芯盒树脂砂时,随着再生砂加入比例的提高,冷芯盒树脂砂抗拉强度呈递增趋势,发气量呈递减趋势。用100%再生砂制冷芯盒砂芯,在冷芯盒树脂加入量为1.45%情况下,可以获得比使用原砂、树脂加入量为1.70%时高的强度,同时降低砂芯发气量。3、陶瓷砂与再生砂按照质量比6：4混制热芯盒水套芯树脂砂,树脂加入量为1.8%,固化剂加入量为0.8%的情况下,满足产品生产与技术要求。4、经粗略估算,旧砂再生项目在潍柴开展后年可产生经济效益2500万元。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-11
第1章绪论  11-20
  1.1 选题的意义  11-12
    1.1.1 采用旧砂再生技术可提高铸件质量  11
    1.1.2 采用旧砂再生技术是提高经济效益的有效手段  11-12
    1.1.3 节约原砂矿产资源要求旧砂再生使用  12
    1.1.4 环境保护需求旧砂再生技术  12
  1.2 旧砂再生技术的发展概况  12-15
    1.2.1 旧砂再生技术的发展  12-13
    1.2.2 国外旧砂再生的发展  13-14
    1.2.3 我国旧砂再生的发展  14-15
    1.2.4 旧砂再生技术的发展趋势  15
  1.3 旧砂再生工艺方法及特点  15-17
    1.3.1 干法再生工艺  16
    1.3.2 湿法再生工艺  16
    1.3.3 热法再生工艺  16-17
    1.3.4 组合式再生工艺  17
  1.4 部分旧砂的再生工艺方法  17-19
    1.4.1 粘土砂  17-18
    1.4.2 自硬树脂砂  18-19
    1.4.3 冷(热)芯盒树脂砂  19
  1.5 本课题研究的主要内容  19-20
第2章树脂旧砂的再生方法及性能检测  20-28
  2.1 树脂旧砂的再生  20-23
    2.1.1 树脂旧砂的来源  20-21
    2.1.2 树脂旧砂的再生方法  21-22
    2.1.3 树脂旧砂再生工艺流程  22-23
  2.2 再生砂性能检测  23-27
    2.2.1 含水量的检测  23-24
    2.2.2 含泥量的检测  24-25
    2.2.3 粒度的测定  25-26
    2.2.4 灼减量的检测  26-27
    2.2.5 发气量的检测  27
  2.3 本章小结  27-28
第3章再生砂用于冷芯制芯工艺试验  28-36
  3.1 再生砂混制冷芯盒树脂砂  28-31
    3.1.1 性能检测方法  28
    3.1.2 再生砂混制冷芯盒树脂砂的性能  28-31
  3.2 再生砂冷芯盒制芯试验  31-34
    3.2.1 冷芯盒混砂  31-32
    3.2.2 冷芯盒制芯  32-33
    3.2.3 浸涂涂料及烘干  33
    3.2.4 砂芯研箱  33
    3.2.5 铸件划线及解剖  33-34
  3.3 试验结论  34-36
第4章再生砂用于热芯制芯工艺试验  36-44
  4.1 再生砂混制热芯盒树脂砂  36-37
    4.1.1 试验方法  36
    4.1.2 再生砂混制热芯盒树脂砂的性能  36-37
  4.2 再生砂热芯盒制芯试验  37-43
    4.2.1 试验参数及性能检测  37-38
    4.2.2 毛坯水套内腔质量  38-39
    4.2.3 变形及缩尺  39-42
    4.2.4 理化检验结果  42
    4.2.5 加工情况和气密性试验结果  42-43
  4.3 试验结论  43-44
第5章经济效益核算及未来发展展望  44-46
  5.1 间接经济效益  44
  5.2 直接经济效益  44
  5.3 未来发展展望  44-46
第6章结论  46-47
致谢  47-48
参考文献  48-49
附录  49-50
学位论文评阅及答辩情况表  50

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