浅谈呋喃树脂自硬砂的生产及应用

场

技师专业论文

工种：铸造工

浅谈呋喃树脂自硬砂的生产及应用

摘要 (2)

引言 (2)

1.呋喃树脂砂性能的优缺点 (2)

2.呋喃树脂自硬砂的生产工艺技术 (3)

3.工艺及现场控制 (6)

4.呋喃自硬树脂砂铸件的缺陷分析及防止措施 (8)

5.结论 (9)

参考文献 (10)

本论文针对呋喃树脂自硬砂的坭芯生产，阐述了呋喃树脂自硬砂的原材料配比、混制及硬化工艺。结合作者多年在实际生产工作中的经验，就生产中出现的实际问题进行分析和讨论，通过采取文中提出的控制、解决措施，有效地解决了铸件出现的气孔、粘砂、热裂、冲/夹砂、脉纹等铸造缺陷。

关键词：呋喃树脂自硬砂、铸造缺陷、夹砂、热裂、脉纹

引言

呋喃树脂自硬砂工艺是指在呋喃树脂砂中加入一定量的酸性固化剂，使之在芯盒或砂箱内经历一定时间后，在常温条件下通过自行硬化成型（不需烘烤或吹入硬化气体）的一种造型制芯工艺。

呋喃树脂自硬砂硬化反应机理可简单描述为：涂敷在砂粒表面的树脂在酸性固化剂的催化作用下，呋喃树脂分子上的活性氢、羟甲基与羟甲基之间发生缩聚反应和呋喃环上的双键打开发生加成聚合反应，形成三维网状结构固体树脂，使型（芯）砂硬化成型。

1.呋喃树脂砂性能的优缺点

1.1优点

1)铸件的尺寸精度高、外部轮廓清晰、铸件表面光洁，外观质量好、组织致密、铸件综合品质高。

2)呋喃树脂自硬砂具有较好的流动性，容易紧实，脱模时间可调节，硬化后强度高，在其后的搬运及合箱过程中不变形，因树脂砂的强度高，在浇注和凝固过程中基本上不会出现位移现象，所以铸件的尺寸精度高。

3)不用烘干，缩短了生产周期、节省了能源、芯砂易紧实、溃散性好、容易清理、大幅度降低了劳动强度，为实现机械化生产创造了条件。

1.2 呋喃树脂自硬砂的不足之处

1)对原砂质量要求高

2)在生产过程中有刺激性气味

3)采用树脂砂生产，成本较高

2.呋喃树脂自硬砂的生产工艺技术

2.1 原材料的选用

1)铸造用砂的要求：原砂对呋喃树脂砂的性能、粘结剂用量、以及对铸件表面质量的影响很大，要求原砂中的SiO2含量要高、含泥量和酸耗值要低。

2)呋喃树脂：含糠醇的树脂称为呋喃树脂，其糠醇含量较高，树脂的存放性能得以改善，热强度高但增加了成本，树脂中的游离甲醛是生产中产生刺激性气体的来源，也是恶化环境的因素之一，应加以控制。

3)固化剂：一般采用有机磺酸溶液按其水溶液的浓度来调节固化速度。选用呋喃树脂自硬砂固化剂时，应注意以下问题：

A、应根据室温的高低，合理选用固化剂夏季室温高时，选用酸度较低的固化剂；冬季室温较低时，应采用酸度较高的固化剂。

B、应根据呋喃树脂种类，合理选用固化剂磷酸是生产中常用的酸固化剂，但多用于高氮呋喃树脂，而很少用于低氮呋喃树脂。这是因为低氮高糠醇

树脂采用磷酸作固化剂时，硬化速度过慢，脱模时间过长；而高氮低糠醇树脂，使用磷酸作固化剂仍可获得必要的硬化速度；而且高氮低糠醇树脂采用磷酸作固化剂仍可获得很好的终强度，而低氮高糠醇用磷酸作固化剂时终强度较低。

C、应根据铸造合金种类和旧砂再生回用情况，合理选用固化剂呋喃树脂砂再生回用时，建议不采用磷酸作固化剂。因为用磷酸作固化剂的砂型（芯）在浇注后，磷酸不能在金属液的热作用下分解破坏，而生成磷酸盐沉积在砂粒表面，较难通过再生去除，导致再生砂配制的树脂砂的强度下降很多，并且增加铸型膨胀量，使夹砂倾向增加。

D、应根据型砂的强度要求，合理确定固化剂加入量当固化剂加入量很少时，不足以使树脂的硬化反应完全，自硬砂的强度很低；随着固化剂加入量的增加，自硬砂的强度明显提高；强度达到最高值以后，如果继续增加固化剂，自硬砂的强度会急剧下降，这是因为硬化反应太强烈，树脂的交联结构不完整，导致树脂膜和黏结桥脆化。由于固化剂加入量不同，加等量树脂的自硬砂的强度可以相差几倍之多。

值得注意的是：终强度达到最高时的固化剂用量不一定就是最佳的。因为型砂终强度最高时，其硬化过程往往缓慢，甚至要等几个小时才能脱模，这在生产上是行不通的。由此可见：采用呋喃树脂自硬砂时，对固化剂加入量的选定应非常慎重，切不可为追求硬化快而随意多加。

4)添加剂，为改善呋喃树脂自硬砂的性能，配比中常加入一些添加剂，一般加入少量的硅烷做偶联剂，可以明显的提高树脂砂的强度，但随着时间的延长，其作用逐渐减弱，一般情况下，其强度在两个月后将消失，因此，对于偶联剂硅烷应在使用之前加入并搅拌均匀，必须尽快用完。

2.2呋喃树脂自硬砂的再生回用：

旧砂能很好的回收与再生是呋喃树脂砂的一大优点，如何控制好再生砂的质量，是生产出高质量树脂砂铸件的关键。

1)砂温调节、稳定砂温是呋喃树脂自硬砂的关键，因此，砂温调节控制是必不可少的，再生砂的砂温尤其重要，如果砂温能控制好的话，它既可提高生产效率，减少砂型损坏和铸造缺陷、降低成本。

2)再生砂的酸耗值和PH值：对于用酸作固化剂的呋喃树脂，酸耗值通常取负值、PH值过高就较难确定酸性固化剂合适的加入量，一般PH值控制在3-6的范围。

3)再生砂反复使用以后，砂粒容易变小，将会影响型砂的透气性，在实际生产过程中，应该多注意观察。

2.3混制工艺

1)配比及混制：

①混合料配比：呋喃树脂的加入量一般占砂量的0.8~1.5%，而固化剂的加入量占树脂重的20-70%,这可以依据季节的温度变化来调节。

②混制工艺：造型最好采用连续式混砂机混制，一般是将原砂、再生砂、固化剂，树脂依次快速混合而成，要做到随混随用，用间歇式混砂机时，应先加砂，开动混砂机后小心加入固化剂，混拌1-2min之后加入树脂，待混匀后即放砂，制芯采用碗形混砂机，按所制芯的重量大小来选择混砂量的多少。

在呋喃树脂自硬砂配制时，还应对以下几个问题予以足够的重视。

(1)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。

(2)计量装置为了保证树脂砂性能一致，树脂砂的各种原材料称量要准确。原砂、树脂及硬化剂的定量装置必须每天在运行生产前进行严格校验，以确保