冷芯盒技术介绍

TRAINING PROGRAM FOR THEISOCURE BINDER PROCESSISOCURE冷芯盒工艺培训手册ASHLAND (CHANDZHOU) CHEMICAL CO., LTD.亚什兰（常州）化学有限公司前言此书是为供给通常铸工工业界使用ISOCURE冷芯盒技术速成训练及了解而准备的。

第一章介绍经理部门对采用此工艺所应主意的事项。

第二章是针对工程、保养、工具及制造部门所应主意之处，此资料是用来促成此工艺技术达到最理想地步。

为了简化此资料，对于某些特殊型合金，混砂浇铸设计等技术问题在此暂时不讨论。

第三章是针对机器操作的工人及生产线主管，在实际生产上可能发生的问题及解决的办法。

例如砂芯的品质，生产的速度及机器停修的时间。

亚什兰（常州）化学有限公司 .亚什兰ISOCURE冷芯盒工艺目录第一章什么是ISOCURE冷芯盒工艺第二章选择最佳制芯材料和制芯条件第三章哎索科冷芯盒工艺技术问题解析第一章工艺简单介绍●工艺操作●化学材料●工业使用范围●环境清洁工艺操作此工艺是用在使砂芯或外模硬化的。

因与模型直接接触，故其表面及再制砂芯上有高度的精确度，同时建立高的砂芯瞬时强度。

此工艺不用外来热源加热模具。

砂芯硬化是以气体催化剂通过砂芯而成。

化学材料以下三种液体成分使用：ISOCURE Ⅰ是一种酚醛树脂溶于溶剂中。

ISOCURE Ⅱ是一种异氰酸树脂溶于溶剂中。

可用的催化剂叔胺：ISOCURE 700[TEA，三乙胺(C2H5)3N] 或者ISOCURE 702(DMEA,二甲基乙基胺)气态化的催化剂通过砂芯使以上两种混合的树脂立即硬化。

工业使用范围已经使用在以下工业铸件：钢铁铜合金铝镁砂芯重量范围：磅至1500镑原砂使用种类：硅砂、湖砂、铬铁矿砂、锆砂。

环境清洁虽然冷芯盒工艺是较新的技术(始于1968年)，但所使用的原料仍是旧的。

酚醛树脂1950年已使用，1955年用于壳型工艺，1965年用于热芯盒工艺。

异氰酸树脂自1965年已使用于自硬油砂工艺。

胺催化剂也同时用在自硬油砂工艺中。

以上材料安全数据资料全部备有以便索取。

第二章选择最佳制芯材料和制芯条件●砂●树脂●填充料●混合●挤压●硬化●废气排放●砂芯砂模涂料●材料储存●设备保养及清理●通用材料比较砂●砂型：砂粒细度Graln Shape----砂粒形状ADV----吸酸值PH----酸度值污染物●温度●含水量砂粒细度最好— 50—60典型可用范围： 40—90，但是高会需要较多的树脂量，砂的吹送较困难，需用较多的催化剂，而且砂的透气度会减低。

砂粒形状圆形对强度最利。

次角形对减少毛刺或飞边有利。

吸酸值0至5最好，5至20为可用范围。

吸酸值之重要是因为：冷芯盒数脂在碱性情况下提早反应硬化。

吸酸值高则存放期缩短。

酸度值(PH)以接近中性为最好(PH≈7)。

因为高碱性的混砂将缩短存放期。

污染物成分（如粘土，氧化物等）粘土及氧化物的含量越低越好，可用范围如下：粘土0至%。

氧化物0至%。

砂的温度21℃至27℃最好(700F至800F)，10℃至41℃为可用温度范围。

混砂存放温度要在10℃至41℃的原因是在储槽内砂温越高，其化学反应越快，因而混砂的存放期就会缩短。

混砂存放温度低于10℃，因为ISOCURE组份Ⅰ太粘而混拌不易。

砂内水份含量最好是0至%，通常%以下为可用范围。

%以上水份含量，砂芯品质既大减，因为水份含量会产生以下问题：水份与数脂第二组份起化学反应。

水份减低砂之流动性。

所以水份会降低砂芯强度及硬度。

含水量与强度的关系含水量与存放期关系树脂与催化剂树脂第一组份与第二组份第一组份----ISOCURE Ⅰ酚醛树脂在溶剂中第二组份----ISOCURE Ⅱ聚异氰酸树脂在溶剂中选择第二组份树脂时吸酸值及砂之温度有关系，是因为高吸酸值及高温度会缩短砂之存放时间。

砂存放时间与树脂第二组份关系砂存放时间意思是混合好的砂有多久可使用的时间，ISOCURE系统中第二组份树脂已加以改良使它增加可使用时间，不同的树脂第二组份有不同的存放时间，也会有不同的抗拉强度，其实际结果要看实际应用的情况而定（例如混砂运输系统、砂之种类、室温、设备等不同的情形）。

催化剂TEA（三乙胺）----在用量大，臭味小及闪点较高的情况下使用。

供应容器有55加仑与110加仑圆桶。

DMEA（二甲基乙基胺）----有CO2或N2气体载体及用量情形下使用，供应容器有55加仑园桶。

DEMA/CO2---为小用量及方便情形下使用，费用较贵。

TEA/DMEA比较表在210C，1大气压饱和情况下计算值所以如果要输送等量的胺气TEA需用惰性气体(CO2)量是DMEA之倍。

混砂填充料有两种加填料已知对亚什兰冷芯盒工艺使用很成功。

1．改良砂的性质方面：红色氧化铁黑色氧化铁抑制剂（铝及镁铸件方面）2．改良树脂方面：增流剂增粘剂砂性的改良红氧化铁：混红氧化铁量在总砂量之%至3%可减少一些容易发生表面针孔的合金制品，象低碳钢。

但是有些红氧化铁可以减少内浇口的冲损，此类氧化铁的纯度应该高于82%。

黑氧化铁：混黑氧化铁在混砂量之%至3%也如红氧化铁一样可以减少合金表面针孔，但并不需要多加树脂去弥补因混砂中过多细粉而损失的强度。

抑制剂：有些铝及镁合金铸件可能因ISOCURE系统有公差，通常加入总砂量%至%氟硼酸钾及~%硫黄。

树脂性质改良亚什兰出产的ISOFLO不但增进砂芯脱模及砂流动性，而且增强中期及长期抗拉强度25%~30%。

通常加入树脂第一组份量的4%至10%，ISOFLO应同时与树脂第一组份一同加入砂中。

增粘剂。

加入增粘剂增加粘合及防潮性，对某些砂有利，但真正效果要实际试用才能确定。

通常加入量在树脂第一组份之%至%。

混砂●设备种类●校准、安装位置●输送系统●混砂品质检验混砂机种类连续式：无滞留连续性混砂机及直接输送砂入储槽是对混砂存放期及送砂量调整伸缩性大者最合适。

间歇式：间歇式带有自动或非自动树脂加料设备之混砂机，最适合变换树脂配量，混砂效率及加入干料之操作，但机器不要生热太高，也不要混砂超过20分钟的供应量。

混砂机校准每班应检查树脂加入量及砂运送量。

树脂与砂的比例应保持最低可用比率。

保持准确之校准须：勿让杂物、砂及水份进入树脂储存器内。

放置树脂储存器接近泵，有较大出口管路及高于泵位置。

装置泵及储存器在均匀温度地方或装备温度控制。

储存器与泵之间应装有过滤器。

保持树脂第二组份储存器不沾水份，用小型空气干燥器或N2保护。

砂输送系统最好是直接把混砂落入制芯机上之储槽内（可调整至20分钟砂供应量）。

如果用输送带盛斗、吊车绳索或斜槽使用时应主意：尽量不要多暴露于空气之中。

容易清洗。

注意：勿用空气输送混好之砂。

混砂品质检验每一工作班应作以下检验：●抗拉强度试验●烧损量●原砂含水量、吸酸值及温度。

抗拉强度试验普通用设备：小型吹砂机及空气压力调整器；三型腔制芯盒（AFS 8字试片机）；检验步骤：记录：记录检验时间及量，树脂第一组份及第二组份各多少，混砂温度及平均抗拉强度（取三个试块的平均值）。

吹砂及同催化剂：混砂后5分钟内做6个8字试块。

吹砂压力=80PSI±2吹砂时间=半秒钟吹胺时间=1秒钟吹胺吹胺压力=40PSI净化时间=4秒钟净化压力=40PSI拉断：三个8字试块在30秒钟内拉断，另三个8字试块在30分钟内拉断。

存放期之测定是在混砂后每隔5分钟作试块抗拉强度检验，一直到其抗拉强度达最初值之一半。

紧实度砂芯紧实度要看砂模之形式，吹砂管，透气之设计及吹砂之压力而定（详细资料请参考“Tooling Design for the Ashland Cold Box Process）。

紧实砂型之方法最好方法：空气压力吹砂（大量制芯用）其它方法：震实，震实及挤压；手舀；半手舀半滚压；砂芯之紧实程度将影响砂芯的品质，因为芯砂的流动性非常好，在砂硬化之前震动会使砂下沉而变型。

吹砂管优选：直通大内径，或用缩颈管于小型砂芯。

供使用参考：●吹砂管内径：5/8〞至5/4〞。

●带有氟橡胶倾斜座密封垫的钢管。

●氨基甲酸酯或尼龙管用螺纹拧进吹砂板，或用发兰螺栓连接。

吹砂管的大小及位置很重要，因为：大吹管降低冲击速度，减少树指残留在芯盒壁上；吹到芯子的深部时，降低树指残留在芯盒上。

具有合适的吹砂管总面积尤为重要，因为：ISOCURE工艺要求高的砂芯紧实度，低吹砂压力和低砂速。

面积最小定律：●大型厚实的砂芯要求平方英寸/磅砂。

●细薄砂芯要求平方英寸/磅砂。

排气芯盒腔内要求正压，以促使胺气渗入砂的混合物中。

通常排气孔的面积应小于进气入口面积，并且排气孔的位置应尽量安放在芯盒最深部位，远离入气口。

最佳的排气塞是铁丝网状排气塞。

选择排气塞时要考虑开放率，即开口面积与外径面积的比例。

类型不同，差异很大：铁丝网状的开放率是40%。

片网状的开放率是25%。

槽片型的开放率是13%。

槽片型的排气塞需要更多的清理时间。

吹砂压力最佳吹砂压力范围是35PSI至55PSI。

虽然其它的吹砂压力也可以用，但是选择是重要的，因为要考虑：低吹砂压力使树脂残留在芯盒上的机会减少。

低吹砂压力减少芯盒内腔的磨损。

但是在模具设计上必须具备低吹砂压力的条件。

硬化●气体发生器●硬化压力●催化气的注入与排除●管路设计●吹砂空气和硬化气的干燥●硬化气体温度●芯盒内气体的流动●硬化速率及催化剂的用量●密封气体发生器已知可使用者：A．汽化器B．泵式注入器C．定时注入器D．沸腾式/定比器硬化压力在正常情形下，通胺压力在2至9PSI之间为最理想，排气压力应在15至30PSI。

选择硬化压力非常重要，因为：发泡机式发生器在低气压下产生较浓之催化气。

有足够及迅速的净化气体压力也是重要的，以把三乙胺气体从芯子中压到洗涤器中。

催化气的注入与排除进气管路设计最好是大口径管路（以砂量为基准）。

管弯头越少越好，而且自发生器至制芯机之间管路以2至10英尺为限。

进气管的设计是极其重要的，因为：管路太小口径与太长都会拖长砂硬化时间。

因为催化气进入量受到限制，其量较进入的气压高低更影响硬化时间。

进气尺寸指导：砂芯1至15磅重者用1英寸口径。

砂芯15至50磅重者用1英寸口径。

砂芯50至100磅重者用1英寸口径。

砂芯100磅以上者用1英寸口径。

排气管路设计芯盒的排气系统对于最佳硬化，减少三乙胺气体的渗漏和芯子中的三乙胺残留量是非常重要的。

最好设计排气量是进气量之三倍以上。

尽量少用管弯头和T型接管。

芯盒的排气面在吹砂与硬化过程中压力应该是±1PSI。

吹砂及硬化空气的干燥制造薄的砂芯时所用空气的露点最好在大气压下是-500F。

制造大型砂芯时所用空气经冷冻式干燥机露点在-100F也可以使用。

空气干燥是重要的，因为：水份能在射砂室中冷凝，就可与树脂第二组份起反应而影响砂之粘结强度。