潘鳳英，扈廣麒，郭永斌

（共享裝備股份有限公司，寧夏銀川750021）

微波技術(shù)在樹脂砂芯涂層烘干過程中的應(yīng)用

潘鳳英，扈廣麒，郭永斌

（共享裝備股份有限公司，寧夏銀川750021）

通過試驗(yàn)驗(yàn)證微波烘干技術(shù)可應(yīng)用到施涂砂芯的烘干過程，與傳統(tǒng)砂芯涂層烘干技術(shù)相比，微波烘干技術(shù)有烘干效率高，且砂芯表面抗拉強(qiáng)度高于傳統(tǒng)烘干技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

微波烘干；施涂砂芯；抗拉強(qiáng)度；烘干效率

微波烘干就是通過一個(gè)微波發(fā)生器產(chǎn)生微波能，再把該微波能輸送到微波加熱器中，加熱器中的物料受到微波的作用，其內(nèi)部的分子被極化，從而引起分子間的摩擦而產(chǎn)生熱量，也即微波烘干是通過被烘干物體分子熱運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)烘干，是一種由內(nèi)向外的烘干方法。

在樹脂砂芯表面涂覆一層涂料，主要是為了改善砂芯表面質(zhì)量，避免由于砂芯表面質(zhì)量不良造成的鑄件表面粗糙、機(jī)械粘砂、化學(xué)粘砂等鑄件表面問題。

在砂芯表面涂覆涂料是必不可少的。但涂料中的水分會(huì)造成砂芯表面強(qiáng)度下降，致使型芯在澆筑時(shí)容易出現(xiàn)嗆火，造成鑄件表面粘砂、氣孔、夾渣等各類缺陷。如何能快速、徹底的將施涂砂芯烘干，是鑄造行業(yè)亟待解決的問題。

本文闡述如何將微波烘干技術(shù)應(yīng)用到鑄造砂芯烘干中。

1　微波烘干在施涂砂芯烘干中的試驗(yàn)方案

a）樣塊規(guī)格：φ40 mm×40 mm的圓柱臺(tái)形，每5個(gè)為一組；

b）型砂種類：機(jī)械再生砂；

c）輔料配比：樹脂加入量：再生砂質(zhì)量的0.98%、固化劑加入量：再生砂質(zhì)量的45%；

d）涂料種類：2102號(hào)、波美度75；

e）施涂方式：刷涂；

f）評(píng)價(jià)指標(biāo)：砂芯表層溫度（℃）、抗壓強(qiáng)度（MPa）、水分含量（%）、高溫爆裂等級(jí)；

g）微波烘干參數(shù)：微波功率（9 kW/18 kW/ 27kW）、固化時(shí)間（60s~135s）；

h）試驗(yàn)方案：①制作三組試塊，其中一組不施涂、兩組施涂；②對(duì)兩組施涂的試塊分別采用常規(guī)150℃烘箱烘干和步驟g）中的微波參數(shù)烘干；③采用相同的方式檢測(cè)三組砂芯的抗拉強(qiáng)度、水分含量及高溫爆裂等級(jí)。

2　試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1抗拉強(qiáng)度

1）未施涂砂芯的平均抗拉強(qiáng)度為4MPa；

2）150℃烘箱烘干的施涂砂芯的平均抗拉強(qiáng)度為4.35MPa；

3）按照步驟g）中的微波參數(shù)微波烘干的施涂砂芯的平均抗拉強(qiáng)度為5.3MPa.

從以上數(shù)據(jù)可知，微波烘干較未施涂砂芯使得砂芯的抗拉強(qiáng)度提升了24.5%，較烘箱烘干使得施涂砂芯的抗拉強(qiáng)度提升了17.9%.

因此，微波烘干在砂芯抗拉強(qiáng)度指標(biāo)上處于最優(yōu)勢(shì)。

2.2高溫爆裂等級(jí)

高溫爆裂等級(jí)是衡量砂芯澆注過程耐高溫時(shí)間性的重要指標(biāo)。高溫爆裂等級(jí)越高，也即砂芯的耐高溫時(shí)間性越好，鑄件也越不容易出現(xiàn)夾砂、粘砂等缺陷。通過minitab的因子主效應(yīng)分析知，在不同高溫爆裂等級(jí)下，砂芯抗拉強(qiáng)度與砂芯澆注過程耐高溫時(shí)間成線性正相關(guān)關(guān)系，也即隨著抗拉強(qiáng)度的增加，高溫爆裂等級(jí)也隨之提升。而從另一方面說，就是隨著高溫爆裂等級(jí)的提升，砂芯抗拉強(qiáng)度的作用逐漸顯著。具體分析如圖1所示，其中橫軸為抗拉強(qiáng)度、縱軸為耐高溫時(shí)間，分別分析了1~4級(jí)高溫爆裂等級(jí)下耐高溫時(shí)間與抗拉強(qiáng)度的主效應(yīng)關(guān)系。

2.3水分含量

2.3.1抗拉強(qiáng)度與水分含量的關(guān)系

對(duì)式（1）進(jìn)行一次求導(dǎo)可找出水分含量的極值點(diǎn)，即當(dāng)水分含量為0%~0.04%時(shí)，抗拉強(qiáng)度達(dá)到最佳值。具體如圖2水分含量與抗拉強(qiáng)度關(guān)系圖所示。

2.3.2表層溫度與水分含量的關(guān)系

對(duì)式（2）進(jìn)行一次求導(dǎo)可找出表層溫度的極值點(diǎn)，即當(dāng)表層溫度為72℃~92℃時(shí)，砂芯的水分含量可控制在0%~0.04%以內(nèi)。如圖3所示為水分含量與表層溫度關(guān)系圖。

2.2.4烘干效率

通過采用施涂前后重量對(duì)比的方法，測(cè)得刷涂后試塊含水量在4.82 g左右，占未刷涂砂芯重量的5.63%.

采用微波烘干將施涂砂芯水分含量控制在0.04%以內(nèi)，通過minitab軟件計(jì)算可知微波烘干的效率為0.09kg/kW·h.

3　微波烘干工藝確定

圖1　高溫爆裂等級(jí)與抗拉強(qiáng)度主效應(yīng)圖

通過對(duì)多組試塊采用不同微波參數(shù)進(jìn)行烘干，得到了如下規(guī)律，即低功率、長(zhǎng)時(shí)間烘干比高功率、短時(shí)間烘干更容易提高表層溫度。但是微波烘干效率隨著烘干時(shí)間的增加顯著降低。當(dāng)以表層溫度為指導(dǎo)參數(shù)時(shí)，在實(shí)際設(shè)定微波烘干參數(shù)時(shí)，還應(yīng)綜合考慮烘干效率。

施涂砂芯烘干后應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)值：

圖2　水分含量與抗拉強(qiáng)度關(guān)系圖

圖3　水分含量與表層溫度關(guān)系圖

水分含量：0.04%（望目）

表層溫度：82℃±10℃（望目）

抗拉強(qiáng)度：4.35MPa~5.3MPa（望大）

根據(jù)原則“微波烘干效率隨著烘干時(shí)間的增加顯著減少”，大功率、短時(shí)間。即設(shè)定原則：功率/時(shí)間≥0.25.

4　總結(jié)

通過一系列的應(yīng)用性研究，可知微波烘干施涂砂芯，具有如下特征：

1）涂層抗拉強(qiáng)度與砂芯水分含量呈線性負(fù)相關(guān)關(guān)系，隨著水分含量的降低，抗拉強(qiáng)度逐漸增加；

2）涂層抗拉強(qiáng)度與砂型高溫爆裂等級(jí)呈線性正相關(guān)關(guān)系，隨著抗拉強(qiáng)度增加，高溫爆裂等級(jí)顯著增加；

3）微波烘干后施涂砂芯的水分含量在0.04%以內(nèi)；

4）烘干功率和烘干時(shí)間綜合決定施涂砂芯的表層溫度。

Microwave Technology Used in Resin Sand Core Drying Process

PAN Feng-ying，HU Guang-qi，GUO Yong-bin
（Kocel Manufacture Co.，LTD.，Yinchuan Ningxia 750021，China）

This article proved that Microwave Drying Technology can be rapidly applied to the casting sand core coating and drying process.It is concluded that compared with the traditional technique of sand core coating drying，microwave drying technique has high drying efficiency，tensile strength is superior to the traditional sand core surface with sand core drying technology advantage，and it can be widely used in sand core coating drying.

microwave drying technology，core coating drying，tensile strength，drying efficiency

TG223

A

1674-6694（2016）05-0034-02

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.05.011

2016-06-21

潘鳳英（1983-），女，寧夏回族自治區(qū)銀川市人，工學(xué)碩士，工程師，主要從事鑄造技術(shù)方面工作。