铸造型砂可使用时间及抗拉强度影响因素研究_崔刚

1 23.1
22.9
824.0 4.201 9
X
1 7.6
7.4
1083.3 4.605 8
2 45.3
45.0
455.0 3.548 7
X
X
X
2 32.6
32.3
3 58.5
58.3
666.5 234.9
3.937 1 3.091 9
进行分析处理，得到了型砂可使用时间及抗拉强度与各影响因素的回归方程，并确定了各因素对结果的影响大小。
关键词：抗拉强度；可使用时间；影响因素；Minitab软件；回归分析 中图分类号：TG221 文献标识码：A 文章编号：1001-4977 （2012） 12-1446-04
Study on the Influencing factors of Working Time and Tensile Strength of Casting Sands
1 试验内容
1.1 主要设备及原料 设备：SHY叶片式芯砂混砂机 （湖南常德市仪器
厂制造）、SWY液压万能强度试验机 （无锡市三峰仪 器设备有限公司）、SSZ震摆式筛砂机 （湘潭市仪器仪 表有限公司）、LRHS-250-II型恒温恒湿仪 （上海跃进 医疗器械厂）、恒温恒湿实验室、温湿度测定仪、标准 8字芯盒、电子秤 （0.01 g）、温度计。
自变量
系数
系数标准误
T
P
常量
25.295
1.659
15.25 0.000
型砂粒度
0.225 73
0.020 29
11.12 0.000
树脂加入量/%
6.021
1.023
5.88 0.000
固化剂加入量/% -0.293 89
0.020 07
-14.64 0.000
砂温/℃
-0.539 10
0.019 08
收稿日期：2012-09-25收到初稿，2012-10-24收到修订稿。 作者简介：崔刚 （1987-），男，助理工程师，主要从事铸造辅材新产品研发及质量改进工作。E-mail：cigar0912@163.com
铸造
Hale Waihona Puke Baidu
崔刚等：铸造型砂可使用时间及抗拉强度影响因素研究
·1447·
表1 试验各影响因素取值范围及试验分组
分比；R-Sq （调整）：调整由于变量没有真实值时的自由度。
由以上结果可知，可使用时间各因素影响大小依
次为：砂温、固化剂总酸度、固化剂加入量、型砂粒
度、环境湿度、树脂加入量，环境温度影响不显著，
系统已自动删除。为了验证可使用时间逐步回归的准
确性，用最佳子集法进行核实，结果表4所示。
采用最佳子集法得到可使用时间主要影响因素依
T值
-11.82 -19.59 -23.85 -27.60 -27.84 -28.47
P值
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
固化剂总酸度/%
-0.490 -0.533 -0.543 -0.570 -0.560
T值
-13.71 -17.01 -19.32 -20.78 -21.07
温度、湿度：恒温恒湿实验室和恒温恒湿仪均可 调节温度和湿度。恒温恒湿仪温度调节范围为0～50 ℃，湿度调节范围为30%～95%。 1.2 试验设计
可使用时间和抗拉强度影响因素很多，试验量大， 所以试验只考虑了树脂加入量、固化剂加入量、固化 剂总酸度、砂温、型砂粒度、灰分、环境温度、环境 湿度 （其中可使用时间未考虑灰分影响，抗拉强度未 考虑砂温和固化剂总酸度影响），每个因素设置了5个 水平，其他影响因素暂未考虑。试验各影响因素取值 范围及实验分组如表1所示。不同总酸度的固化剂是由 高酸值固化剂和低酸值固化剂按照不同比例配制而成； 再生砂粒度分组值、砂温、环境温度、环境湿度为试 验设计值，具体记录以实际测定值为准；本试验并非 采用全面试验法，具体以车间生产实际为准 （如在砂 温和环境温度过低时不会采用总酸度低的固化剂进行
次为砂温、固化剂加入量、固化剂总酸度、型砂粒度，
结果与多元逐步回归所得结果一致，验证了可使用时
间逐步回归结果是准确的。
2.2 抗拉强度数据处理
利用Minitab软件对抗拉强度与型砂粒度、灰分、
树脂加入量、固化剂加入量、环境温度、环境湿度关
系的试验数据进行回归分析，得到抗拉强度与各影响
因素的多元一次函数关系式。得到的分析结果如表5所
P值
0.000 0.000 0.000
环境湿度/℃
0.084 0.082
T值
6.07 6.14
P值
0.000 0.000
树脂加入量/%
6.0
T值
5.75
P值
0.000
S
4.20 3.55 3.09 2.77 2.67 2.56
R-Sq
23.10 45.27 58.54 66.80 69.26 71.32
抗拉强度试样的制作及强度测定按照铸造用自硬 呋喃树脂行业标准 （JB/T 7526—2008） 的方法进行。 具体方法为：称取1 kg再生砂，按不同树脂、固化剂 加入比例依次加入固化剂搅拌1 min，再加树脂搅拌1 min，混合均匀后制样，将制好的试样模具放入预先设 定好温湿度的恒温恒湿仪，待试样硬化后脱模，放置 24 h测量抗拉强度。
在铸造生产中影响呋喃树脂砂可使用时间及抗拉 强度的因素很多。可使用时间的影响因素有砂温、固 化剂总酸度、固化剂加入量、环境温度、环境湿度、 树脂加入量、型砂粒度、灰分 （这里包括细粉含量和 含泥量）、酸耗值、透气性等[1]。抗拉强度的影响因素 有树脂加入量、环境温度、环境湿度、树脂种类、型 砂粒度、固化剂加入量、灰分、酸耗值、透气性等[2]。 实验选用我公司生产的KF-4树脂进行实验，探讨型砂 各影响因素与可使用时间和抗拉强度的函数关系及其 影响大小，为车间生产提供指导依据。
原料： （1） 呋喃树脂再生砂：川广砂，各项性能 指标为：灼减量≤3.5%，酸耗值 ≤5.0%，残留量≥ 75%； （2） KF-4树脂：中氮呋喃树脂，主要原材料为
尿素、甲醛、糠醇、甲醇，标准砂24 h抗拉强度≥1.6 MPa， 粘 度 20 mPa 左 右 (25 ℃ )， 游 离 甲 醛 ≤0.3% ； （3） 高酸值固化剂 （主要原材料为二甲苯、98%浓硫 酸、甲醇，总酸度31%～34%，密度1.1～1.2 g/cm）3 ； 低酸值固化剂 （主要原材料为二甲苯、98%浓硫酸、 甲醇、水，总酸度6%～8%，密度0.9～1.0 g/cm）3 。
Abstract： Influences of the various factors on the working time and tensile strength of furan resin sand were mainly studied. By using Minitab software, the obtained data were analyzed, and the regression equation between the working time, tensile strength and various factors was obtained. The influence level of various factors on the results was determined. Key words：tensile strength; working time; influencing factors; Minitab software; regression analysis
表3 可使用时间数据多元逐步回归结果
Table 3 The multiple regression results of working time data
步骤
1
2
3
4
5
6
常量
13.39 29.05 41.37 33.98 30.22 25.72
砂温/℃
-0.260 -0.510 -0.546 -0.569 -0.556 -0.550
P值
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
固化剂加入量/%
-0.296 -0.303 -0.303 -0.307
T值
-12.18 -13.92 -14.46 -15.10
P值
0.000 0.000 0.000 0.000
型砂粒度
0.232 0.236 0.213
T值
10.72 11.31 10.39
2 结果与讨论
2.1 可使用时间数据处理 利用Minitab软件对可使用时间与型砂粒度、树脂
加入量、固化剂加入量、砂温、固化剂总酸度、环境 温度、环境湿度关系的试验数据进行回归分析，其结 果如表2所示。
表2 可使用时间数据回归分析结果
Table 2 The regression analysis result of working time data
12.8、17.6、22.4、27.2、32
砂温/℃
15~40
0、10、20、30、40
型砂粒度
20~50
20、30、40、50、60
灰分/%
0~2.5
0、0.5、1、1.5、2
环境温度/℃
5~40
0、10、20、30、40
环境湿度/%
30~90
30、45、60、75、90
试验）。 1.3 试验方法
CUI Gang1，HU Guang-qi2，YANG Yang1
（1. Kocel Chemicals Co., Ltd., Yinchuan 750021, Ningxia, China; 2. Kocel Steel Foundry Co., Ltd., Yinchuan 750021, Ningxia, China）
-28.25 0.000
固化剂总酸度/% -0.554 13
0.026 06
-21.27 0.000
环境温度/℃
-0.079 75
0.017 42
-4.58 0.000
环境湿度/%
0.084 50
0.013 13
6.43 0.000
注：T指删后t化残差；P是指各项自变量的显著性水平，表示存在 其他自变量的情况下一个特定的变量是否显著。
Table 1 The influence factor value and batching of experiment
影响因素
取值范围
试验分组
树脂加入量/%
0.7~1.2
0.7、0.8、0.9、1.0、1.1
固化剂加入量/% 20~60 （占树脂） 20、30、40、50、60
固化剂总酸度/%
6~34
R-Sq （调整） 22.94 45.03 58.27 66.51 68.93 70.95
Mallows Cp 824.0 455.0 234.9 98.6 59.5 27.0
S=2.52570，R-Sq=72.6%，R-Sq （调整） =72.2%
注：S表示标准化残差；R-Sq表示方程解释了因变量变异性的百
示。回归方程为：
·1448·
FOUNDRY
Dec. 2012 Vol .61 No.12
表4 可使用时间用最佳子集法回归结果
Table 4 The best subset result of working time data
方差 R-Sq R-Sq （调整） Mallows Cp S 型砂粒度 树脂加入量/% 固化剂总酸度/% 砂温/℃ 固化剂总酸度/% 环境温度/℃ 环境湿度/%
可使用时间的标准判定方法是以24 h抗拉强度只 剩下70%的时间作为可使用时间，这种方法虽然定量， 但是较麻烦、工作量大。本次试验判定方法采用经验 判断法，即从混砂结束开始计时，至型砂发粘并具有 较好流动性的这段时间记为可使用时间。由于不同人 感觉可使用时间有所差异，所以本试验中可使用时间 的判定均由一人完成，以减少人为因素带来的误差。
·1446·
铸造
FOUNDRY
Dec. 2012 Vol .61 No.12
铸造型砂可使用时间及抗拉强度影响因素研究
崔 刚1，扈广麒2，杨 洋1
（1.宁夏共享化工有限公司，宁夏银川 750021；2.宁夏共享铸钢有限公司，宁夏银川 750021）
摘要：主 要 研 究 了 铸 造 用 呋 喃 树 脂 砂 各 影 响 因 素 对 可 使 用 时 间 及 抗 拉 强 度 的 影 响 。利 用 Minitab软 件 对 得 到 的 数 据
进行回归分析后得到可使用时间与各影响因素的
多元一次函数关系式为： 可使用时间 （min）=25.3+0.226型砂粒度+6.02树脂
加入量（%）-0.294固化剂加入量（%）-0.539砂温（℃）0.554固化剂总酸度（%）-0.0798环境温度（℃）+0.0845环 境湿度（%）
对数据进行多元逐步回归，结果如表3所示。