我國(guó)砂型鑄造工藝與造型材料技術(shù)發(fā)展回顧

1、!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!““““紀(jì)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(jīng)走過(guò)!“個(gè)年頭，在此期間刊登了大量有關(guān)砂型鑄造工藝和造型材料方面的文章，對(duì)我國(guó)的砂型鑄造工藝和造型材料技術(shù)進(jìn)步起了重要的作用。!“年后的今天再來(lái)回顧雜志所刊登的有關(guān)主要文章，可以對(duì)我國(guó)鑄造行業(yè)中砂型鑄造工藝和造型材料技術(shù)的發(fā)展所走過(guò)的道路有一個(gè)清晰的了解，同時(shí)對(duì)于今后我國(guó)砂型鑄造工藝和造型材料技術(shù)的發(fā)展也會(huì)有一個(gè)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(jì)占所有鑄件產(chǎn)量的2“

4、3以上，在我國(guó)建國(guó)初期這個(gè)比例還要高得多。#“世紀(jì)!“4’“年代，我國(guó)許多地方開(kāi)展了對(duì)鑄造用原材料的資源調(diào)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(jī)部東北綜合工業(yè)試驗(yàn)所的《我國(guó)鑄造用砂初步介紹》〔#〕，大連工學(xué)院的《使用七棵樹(shù)砂配砂方案的研究》〔5〕，丁鴻遠(yuǎn)的《我國(guó)酸性陶土在翻砂工作中的應(yīng)用》〔%〕，中科院東北分院長(zhǎng)春綜合研究所的《東北天然硅砂與膨潤(rùn)土介紹

5、》〔!〕，以及袁燁的《煤粉型砂的使用》〔’〕。在這個(gè)時(shí)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(rùn)土?！澳甏?，我國(guó)一些鑄造廠(chǎng)開(kāi)始使用活化膨潤(rùn)土，&(’!年《鑄造》第&期上發(fā)表了沈陽(yáng)拖拉機(jī)廠(chǎng)的《活化膨潤(rùn)土型砂在生產(chǎn)上的應(yīng)用》〔2〕文章；在&(2’年《鑄造》第5期上刊登了南京曙光機(jī)械廠(chǎng)的《活化膨潤(rùn)土砂造型（表干型）生產(chǎn)工藝》〔〕的文章。我國(guó)的天然鈉基膨潤(rùn)土最早在浙江省臨安縣的平山發(fā)現(xiàn)并開(kāi)采，結(jié)束了我國(guó)無(wú)天然鈉基膨潤(rùn)

6、土的歷史。&(22年《鑄造》第#期發(fā)表了臨安平山鈉質(zhì)膨潤(rùn)土聯(lián)合試驗(yàn)小組的《浙江省臨安縣平山鈉質(zhì)膨潤(rùn)土在高壓造型生產(chǎn)線(xiàn)上的試驗(yàn)及應(yīng)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(kāi)采了天然鈉基膨潤(rùn)土。但是，由于我國(guó)天然鈉基膨潤(rùn)土的礦床少，開(kāi)采也比2!#O%PQR9%PQ.5STTS鑄造CD79E!F萬(wàn)方數(shù)據(jù)型柴油機(jī)鑄鐵件上的應(yīng)用》〔!“〕、朱焱等的《關(guān)于呋喃樹(shù)脂自硬砂型工藝設(shè)計(jì)參數(shù)的確定》〔!#〕、于樹(shù)

7、謙的《呋喃樹(shù)脂砂舊砂再生系統(tǒng)》〔!$〕和尚淑珍的《大型鑄件呋喃樹(shù)脂自硬砂用水基涂料的研究》〔%&〕等?！?世紀(jì)$&年代自硬樹(shù)脂砂的粘結(jié)劑種類(lèi)逐漸增多，由原來(lái)的以呋喃樹(shù)脂一種發(fā)展到堿性酚醛、甲階酚醛樹(shù)脂、()()（酚醛脲烷樹(shù)脂）等各種樹(shù)脂粘結(jié)劑，包括用于鋁合金鑄件的易潰散性樹(shù)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(shù)脂砂的研制與應(yīng)用》〔%〕等。!“#芯砂’&世紀(jì)&.&年代制芯粘結(jié)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(kāi)始在一些鑄造廠(chǎng)應(yīng)用，以取代植物油和谷類(lèi)粘結(jié)劑。熱芯盒工藝在&年代中后期開(kāi)始在一些汽車(chē)廠(chǎng)應(yīng)用，&年代開(kāi)始大量應(yīng)用。由于呋喃!型樹(shù)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(wú)氮呋喃樹(shù)脂，以及酚醛呋喃樹(shù)脂，滿(mǎn)足了生產(chǎn)薄壁鑄件的需要。$年我國(guó)開(kāi)始研究用酚醛樹(shù)脂覆膜砂制造殼芯和殼型的技術(shù)，’&世紀(jì)&年代開(kāi)始用于生產(chǎn)，至今已有多種覆膜砂用于各種鑄件的生產(chǎn)。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(guó)的覆膜砂廠(chǎng)如今有大小幾十個(gè)。’&世紀(jì)“&年代我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)國(guó)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(qiáng)度高、反應(yīng)速度快、潰散性好等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)的汽車(chē)行業(yè)使用越來(lái)越普遍。《鑄造》雜志刊登了一系列有關(guān)冷芯盒工藝等應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的交流文章，例如李宗猛的《溫芯盒工藝的研究和應(yīng)用》〔%’〕、劉增林的《用冷芯盒樹(shù)脂砂芯生產(chǎn)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(chē)鑄件生產(chǎn)中的應(yīng)用》〔%%〕等?！?世紀(jì)#&.$&年代，制芯用粘結(jié)劑的種類(lèi)越來(lái)越多，例如“0)、#0)、12’硬化堿性酚醛樹(shù)脂、12’硬化聚丙烯酸鈉等，以適應(yīng)對(duì)砂芯性能和環(huán)境保護(hù)越來(lái)越高的要求?！惰T造》雜志刊登邱士珍的《氣硬堿性樹(shù)脂砂的研究》〔%〕是這方面研究的一個(gè)例子。!“$涂料我國(guó)在’&世紀(jì)&.&年代，砂型、砂芯涂料技術(shù)還處于一個(gè)較低的水平，許多鑄造廠(chǎng)使用抖干石墨粉來(lái)防止?jié)裆罢惩列偷蔫T件粘砂，即使使用涂料也是工廠(chǎng)自己配制

11、，很少有商品涂料供應(yīng)。研究單位對(duì)鑄造涂料的人力物力投入也很少，《鑄造》雜志只在$年刊登了一篇《鋯砂涂料抗粘砂的實(shí)驗(yàn)研究》〔%〕的文章。相隔&年之后的$“年《鑄造》第期才刊登了第二篇有關(guān)涂料的文章楊有德的《鋯英粉涂料在高錳鋼（$0!）鑄件上的應(yīng)用》〔%“〕。進(jìn)入#&年代，在《六五》計(jì)劃期間，國(guó)家機(jī)械工業(yè)部組織清華大學(xué)、沈陽(yáng)鑄造研究所、沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)、上海交通大學(xué)、北京內(nèi)燃機(jī)廠(chǎng)、沈陽(yáng)重型機(jī)器廠(chǎng)、沈陽(yáng)拖拉機(jī)廠(chǎng)等一些單位對(duì)鑄造涂料進(jìn)行深入研究，開(kāi)

12、發(fā)出一批性能先進(jìn)的涂料，使我國(guó)的鑄造涂料技術(shù)達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)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(yīng)用》〔%$〕，尚淑珍的《大型鑄鐵件呋喃樹(shù)脂砂用水基涂料的研究》〔%&〕和葉孔容的《高壓造型用醇基涂料的研究與應(yīng)用》〔&〕等文章，將型砂鑄造涂料的研究和應(yīng)用推向了一個(gè)空前的高水平。$&年代，涂料技術(shù)又有了新的發(fā)展，一些外國(guó)著名廠(chǎng)商進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，對(duì)我國(guó)的涂料技術(shù)起到

13、了積極的推動(dòng)作用。與此同時(shí)，一種全新概念的涂料———非占位涂料的研究和應(yīng)用也在我國(guó)一些研究和應(yīng)用單位展開(kāi)，《鑄造》雜志發(fā)表了袁壽民的《轉(zhuǎn)移性涂料的研究》〔〕和宋會(huì)宗等的《非占位涂料技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況》〔’〕等一些文章。近年來(lái)一些鑄造工作者又開(kāi)展了消失模鑄造涂料的研究和應(yīng)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(chǎng)檢測(cè)》〔!〕和石晶玉的《消失模鑄造涂料性能測(cè)試方法的研究進(jìn)展》〔%〕等。%砂型鑄造工藝%“!砂型鑄造方法’&世紀(jì)&.“

14、&年代，我國(guó)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(jiǎn)單的震擊、壓實(shí)機(jī)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(kāi)始，特別是在#&年代之后，隨著對(duì)高精度薄壁鑄件（例如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋等）質(zhì)量要求的不斷提高，粘土濕型砂采用高密度造型緊實(shí)的越來(lái)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(chǎn)則基本淘汰了粘土砂干型，代之以呋喃樹(shù)脂自硬

15、砂，大大減少了環(huán)境污染和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，也提高了鑄件質(zhì)量。在鑄鋼件的生產(chǎn)中，不少工廠(chǎng)采用自硬樹(shù)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(chǎng)仍然采用水玻璃砂，其中主要包括12’水玻璃砂工藝和有機(jī)酯自硬水玻璃砂工藝。%“%澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是鑄造工藝的重要組成部分，鑄件質(zhì)量的好壞直接與澆注系統(tǒng)開(kāi)設(shè)的恰當(dāng)與否有關(guān)。所以《鑄造》雜志從創(chuàng)刊開(kāi)始就重視發(fā)表與澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)的文章，例如$!年第&期刊登楊景祥的《介紹幾種灰鑄鐵鑄件