铸造用呋喃树脂砂

第一章铸造用呋喃树脂砂概述

一、自硬呋喃树脂砂的特点

1. 优点:

1)铸件表面光洁、棱角清晰、尺寸精度高；

2)型砂的溃散性好，清理、打磨容易，从而减少了落砂清铲修整工序中对铸

件形状精度的损害；

3)由于在各个工序中都最大限度的排除了影响铸型、铸件变形和损坏的因

素，所以树脂砂铸件的铸件表面质量、铸件几何尺寸精度方面比黏土可以提高1~2级，达到了CT7~9级精度和1~2mm/600mm的平直度，表面粗糙度大有改观；

4)减轻劳动强度大大改善了劳动条件和工作环境，尤其是减轻了噪声、矽

尘等，减少了环境污染；

5)树脂砂型(芯)强度高(含高温强度高)、成型性好发气量较其它有机铸型

低、热稳定性好、透气性好，可以大大减少铸件的粘砂、夹砂、砂眼、气孔、缩孔、裂纹等铸件缺陷，从而降低废品率，可以制造出用黏土砂难以做出的复杂件、关键件；

6)旧砂回收再生容易可以达到90%左右的再生回收率。在节约新砂、减少

运输、防止废弃物公害方面效果显著。

2. 缺点：

1)对原砂要求较高，如粒度、粒形、SiO2含量、微粉含量、碱金属盐及黏土

含量等都有较严格要求；

2)气温和湿度对硬化速度和固化后强度的影响较大；

3)与无机类黏结剂的铸型相比，树脂砂发气量较高，如措施不当，易产生气

孔类缺陷；

4)与黏土砂相比，成本仍较高；

5)对球铁件或低碳不锈钢等铸件，表面因渗硫或渗碳可能造成球化不良或增

碳，薄壁复杂铸钢件上易产生裂纹等缺陷；

6)浇注时有刺激性气味及一些有害气体发生，CO气发生量较大，需要良好

的通风条件。

二、自硬呋喃树脂砂原辅材料

1. 原砂：

原砂品质对树脂用量，树脂砂强度以及铸件质量影响很大，某些工厂由于忽视对原砂质量的严格要求，给生产带来很多麻烦。表1列举了不同大小和材质的铸件采用原砂的技术指标。

表1 树脂自硬砂用原砂的技术指标(质量分数，%)

①微粉：对30/50、40/70筛号的原砂、140筛号以下为微粉；对50/100、70/140筛号的原砂，200筛号以下为微粉；对100/200筛号的原砂，270筛号以下为微粉。

酸自硬树脂砂除个别的、特殊要求之外，一般都采用硅砂，对硅砂的具体要求是：

1)原砂SiO2含量要高，一般铸钢件w(SiO2)≥97%，铸铁件w(SiO2)≥90%，

非铁合金铸件w(SiO2)≥85%；

2)酸耗值应尽可能低，一般小于等于5ml；

3)含泥量越小越好，一般质量分数小于0.2%，颗粒表面应干净、不受污染，

以保证砂粒与树脂膜之间有高的附着强度，因此应尽可能采用经过擦洗

处理的擦洗砂；

4)原砂粒度适中，通常采用以70筛号为中心、主要部分集中在上下3或4

个筛号上的原砂。根据铸件大小，材质不同，原砂粒度大小应有所变化；

5)小于140筛号的细粉应尽量少，质量分数一般不得超过1%；

6)原砂应保持干燥，水的质量分数不大于0.2%；

7)角形因数要小，粒形越接近圆形越好。角形因数最好在1.3以下，尽可

能不用1.45以上的硅砂；

8)硅砂的灼烧减量质量分数不得超过0.5%。

2. 再生砂

对浇注后的树脂砂经砂块破碎后的砂粒，通过机械摩擦等方法将其表面残留的固化树脂层去掉一部分的处理叫做树脂砂再生处理。再生砂的质量直接影响着树脂的用量和型砂性能，因此控制再生砂质量指标很有必要。指标见表2。

表2 树脂砂再生质量控制指标

3. 呋喃树脂

脲醛呋喃树脂具有强度高、韧性好、塑性好、价格便宜、应用范围广等特点，是应用量最大的一类树脂。但是，在评价脲醛呋喃树脂时还应当注意随着含氮量增加，树脂游离甲醛的含量增加，水分增大。脲醛呋喃树脂会出现混浊沉淀等现象，使树脂性能变差。

4. 固化剂

磺酸固化剂都是由铸造树脂生产厂与树脂配套供应的。表3为国产常用的几种磺酸固化剂，按季节划分品种，通过调整固化剂的种类和加入量可以调节自硬砂的硬化速度。

表3 国产磺酸固化剂技术指标

5. 添加剂

为了改善酸自硬树脂砂的某些性能，有时在配比中加入一些添加剂，常用的添加剂见表4。

表4 树脂自硬砂用添加剂

硅烷能增加树脂与原砂的附着强度，从而使树脂耗量降低1/3左右。同时，硅烷还可以使树脂砂的抗湿性得到明显改善。硅烷会水解，并变成高聚物沉淀出来，因而其增强作用随时间延长而减弱，因此最好在使用前加入硅烷，搅拌均匀放置4h后立即使用。

6. 涂料

表5 铸铁树脂砂型用醇基涂料的配方

表6 涂料的工艺性能

7. 脱模剂和胶黏剂

三、呋喃树脂砂硬化特性

1. 树脂加入量为型砂量的1%；

固化剂加入量为型砂量的0.5%。

2. 可使用时间和脱模时间与硬化特性的关系

这是自硬树脂砂也是所有化学黏结剂砂的很重要的性能指标。可使用时间是

指自硬树脂砂(其它化学黏结剂也相同)混砂后能够制出合格砂芯的那一段时间。脱模时间是指从混砂结束开始，在芯盒在内制的砂芯(或未脱模的砂型)硬化到能满意地将砂芯从芯盒中取出(或脱模)，而不致发生砂芯(或砂型)变形所需的时间间隔。

实际生产中，砂芯的脱模时间要根据砂芯的尺寸和复杂程度确定。只要脱模后，砂型和砂芯不会变形、塌箱，就应脱模，决不可随意延长。否则，会使脱模困难，甚至使模样、芯盒破坏，影响生产率。从有利于生产着眼，希望混好的砂的可使用时间长，但生产中可使用时间与脱模时间之比最理想的还只能达到0.8，一般为0.35~0.6。

影响可使用时间、脱模时间的因素很多。实验表明，所采用的原砂、树脂、催化剂的类型、质量和加入量、混砂工艺、环境温度和湿度，均对可使用时间和脱模时间有明显的影响，影响最大的为环境温度和催化剂的加入量。当催化剂量相同，室温不同时，温度低则可使用时间长；温度高则可使用时间短。其趋势是温度每增加10℃可使用时间缩短1/3~1/2。室温相同时，催化剂加入量减少，可适用时间明显增长；催化剂增多，可适用时间缩短。但是催化剂加入量超过一定范围内，可适用时间变化不大，但对脱模时间影响显著。温度变化也明显影响脱模时间，其趋势是每增加5℃，脱模时间约缩短1/3~1/2。

四、呋喃树脂砂制备工艺

1. 混制工艺：

为了使树脂、固化剂、偶联剂能在最短的时间里均匀覆盖在砂粒表面，需利用混砂机混制。呋喃树脂砂不宜用碾轮式混砂机，大多用以搅拌为主的连续式混砂机或碗形混砂机。混制树脂砂两种方法如下：

(1) (2)

需要指出的是，当树脂加入已混合有固化剂的砂中后，应该在数秒钟至半分钟内混好，尽快出砂造型，不可在混砂机内混制时间过长。

加砂和固化剂 充分混匀

加树脂

充分混匀

出砂

砂+固化剂

砂+树脂

出砂