浅谈树脂砂工艺的几点经验

浅谈树脂砂工艺的几点经验

湖北巨鲸传动公司铸造分厂田万刚王业华罗会义

与传统的粘土砂生产铸件相比，用树脂砂生产的铸件具有表面粗糙度小，尺寸精度高，品质好的特点，已日益受到市场的青睐，得到了迅速发展，已逐步成为铸件市场的主流产品。为适应市场的发展，提高我公司产品的外观质量，增强产品在市场上的竞争优势，我厂决定采用树脂砂代替原来的粘土砂进行铸件的生产。

树脂砂上世纪50年代开始在铸造行业出现和使用，到现在已经有几十年的历史了，其生产工艺和设备已相当成熟和完善。我厂根据本公司产品结构复杂，品种多，批量小，重量差别大和特点，通过对树脂砂几种生产工艺的比较，选择了具有适应性好，操作简单的呋喃树脂自硬砂的工艺。

2003年9月，我厂购买了一台间歇式树脂混砂机，开始生产树脂砂铸件。在最初阶段，主要生产小型铸件，逐步摸索树脂砂的工艺在生产中的应用。经过一年的发展，树脂砂铸件质量不断提高，产量迅速扩大，并于2004年9月修建了新的树脂砂生产专用车间，同时购进了一套5吨的简易树脂砂生产设备（包括破碎机，再生机和混砂机），通过不断的发展和完善，现在已成功的用树脂砂来代替粘土砂生产铸件，生产铸件由原来的年产量不足500吨上升到了1800吨，且所生产的铸件与粘土砂生产的铸件相比，表面粗糙度明显降低，形位及尺寸精度明显提高，废品率不断降低，取得了良好的市场和经济效益。

过去我厂一直采用粘土砂造型，工人和管理人员都没有接触过树脂砂的生产工艺，对其了解较少，但通过对树脂砂的学习和使用，我们认为树脂的生产工艺并不神秘，只要对其有了正确的认识，遵循了其工艺规律，就能很好的掌握和使用这一造型方法。在一年多的树脂砂生产实践中，克服一些工艺过程中经常遇到的问题，取得了较大的进步。下面，就我厂在树脂砂生产过程中，如何解决生产过程中遇到的工艺上的问题，浅谈在这方面所取得的经验：

一、砂温对树脂砂硬化的影响及控制

呋喃树脂自硬砂的硬化原理是：树脂在固化剂的催化作用下逐渐发生交联反应而自行硬化，固化剂的催化作用受温度的影响较大，温度升高催化作用加速，温度下降，催化作用减慢，因而呋喃树脂自硬砂在硬化过程中，硬化反应的速率与砂温有密切的关系，同时硬化反应速率对硬化后铸型的强度有着重要的影响。所以，要得到满足生产需要的铸型强度，就必须控制砂温。

我厂在树脂砂造型的生产中，就曾受到砂温这一问题的困扰。每年的6，7，8月份，环境的温度一般都在30度以上，我厂的型砂是循环使用，在没有得到有效的降温情况下，就重新再生产和使用。混制出的树脂砂温度常常超过了50度，这种条件下的树脂砂的可用时间（即从混制出砂到开始硬化的时间）只有几分钟，一个铸型还没制好，底层已经开始硬化，并且硬化后的铸型表面脆化，用手指在铸型

表面一按，铸型表面呈蜂窝状的疏松，在起模翻箱过程中，经常出现破坏断裂的情况。由于没有达到使用强度，在浇注过程中出现铸型开裂，造成跑水的严重情况，对我厂的生产造成了损失。根据我们的实践经验，砂温每增加10度，硬化反应速率将提高一倍，砂温一旦超过50度，混制出的树脂砂铸型已很难满足生产所需的强度。为解决这一问题，我厂选用了一台水循环砂温调节设备，温度较高的型砂进入砂温调节设备后，通过设备内低温水的循环来使型砂温度降低，当砂温低于30度时，该设备自动打开出砂门，将降温后的型砂通过皮带输送到混砂设备中去。通过该降温设备的调节，型砂的温度基本上适应了生产的需要，减少了由于型砂温度过高带来的损失。砂温过高影响生产，砂温过低也不利生产，当砂温过低时，固化剂不能有效的对树脂起催化作用，树脂的交联反应过慢，且反应不能够充分进行，铸型不能达到应有的强度，并且延长了起模时间，降低了生产效率。因而在冬天时为避免砂温过低的情况，我们在落砂后，型砂还没有冷却时，即对其进行再生处理，利用砂的余热将砂温控制在正常的范围。根据我厂的积累的经验来看，只要砂温控制在15到30度之间，选用合适的树脂及固化剂，就能较好的控制呋喃树脂自硬砂的硬化过程，使其达到较好使用性能。

二、固化剂的加入量和酸值对铸型的影响及控制

固化剂的加入量是按其占树脂的比例来确定的。在固化剂酸值一定的情况下固化剂加入量愈大，树脂砂的硬化速率就愈快，反之，愈慢。在固化剂加入量一定的情况睛，所用固化剂酸值愈高，树脂砂硬化速率愈快，反之，愈慢。树脂砂铸型的硬化速率过快或过慢，都会降低铸型硬化后的强度，因此必须合理控制树脂砂的硬化速度。

我厂的产品结构复杂，批量较小，产品重量差别较大，在生产中，为了获得较为合适的硬化时间和较好的硬化强度，我们对每天的温度、湿度及加入量都做了详细的记录，同时，为我厂提供固化剂的荆州泰盟产业有限公司的技术人员根据我厂的生产特点，经过研究和实验，开发出了多种酸值牌号的固化剂，以供在铸造生产中，根据不同的季节，不同的温度情况下选用。我厂的配砂工程师在生产过程中，随时根据产品的重量，环境温度及湿度随时调节固化剂的加入量及不同酸值固化剂的应用。

三、树脂砂生产对模具工艺的要求

与粘土砂相比，树脂砂铸件的外观质量依赖于模具的质量，因而树脂砂对模具的质量要求较高。我厂的技术人员在设计模具工艺时，充分考虑了树脂砂的特点对原粘土砂模具工艺做了较大修改，使其较好的适应树脂砂造型的需要，主要在以下几个方面：

1、拔模斜度：树脂砂在起模时已具有一定的硬化强度，较小的退让性，较大的摩擦力，若采用敲击的方法起模，容易损坏模具，同时树脂砂的可修补性差，起模时，若受到破坏，较难修补。采用树脂砂造型时，应根据生产实际和产品结构加大模具的拔模斜度，能顺利的起模，得到质量较好的铸型。

2、模具的表面粗糙度：模具表面的粗糙度对树脂砂铸件的表面粗糙度起决定性的作用，因而尽量降低模具表面粗糙度，是获得高品质铸件的重要措施。

3、加工余量：硬化后的树脂砂铸型有较好的刚度和较高的尺寸精度，且不易变形，所以在选择工艺参数时，可以选取较小的机械加工余量，从而减少金属溶液的消耗和机械加工的成本，我厂根据自己的产品结构特点，采用树脂造型后，在原粘土砂铸件机械加工余量的基础上提升了两个等级，从而提高了铸件的尺寸精度。

四、用树脂砂生产大型铸件的工艺尝试

我厂自从采用树脂砂造型后，生产的基本上都是中小铸件。在对其他它使用呋喃树脂自硬砂进行生产的铸造企业参观时，看到他们生产的铸件也多为中小铸件，较少使用呋喃树脂自硬砂生产大型铸件。呋喃树脂砂生产大型铸件的工艺效果如何，没有成熟的经验可供参考。为了摸索树脂砂生产大型铸件的工艺，满足生产上的需要，我厂对树脂砂生产大型铸件的工艺方法进行大胆的尝试时，采取下列几种措施：

1、调整树脂砂的可使用时间

我们使用的混砂机，混砂生产率5吨/小时，过去我们在生产中小铸件时，树脂砂的可用时间一般控制在30分钟左右，即能满足生产的需要，但生产大型铸件时，30分钟的可用时间是不可能达到生产要求的，为了延长树脂砂的可用时间，保证硬化的强度。我们将树脂加入量由生产中小铸件时的1.2%调到1.5%，将固化剂的酸值降低了一个牌号，加入量由原来的60%降至45%。通过调整后，树脂砂的可用时间延长至50分钟，满足了生产需求。

2、砂箱的使用

在生产中小铸件时，我厂采用是木制脱箱造型，没有金属砂箱。在生产大型铸件时，根据铸件的结构及尺寸特点，设计制作了专用的焊接砂箱，使其具有较高的强度，较小的重量，同时减小了吃砂量，将砂铁比由原来的1∶3.5降至1∶2.5，大大减轻了铸型的重量，节约了成本，而且便于生产过程工人的操作，保证了生产的安全。

3、浇注系统的设计

树脂砂是用有机材料做粘结剂时，大型铸件的浇注系统长时间的受高温铁液的作用，会使浇注系统周围的粘结剂烧损，使其周围型砂丧失强度，造成夹砂的铸造缺陷。为解决这一问题，我厂根据铸型的结构设计了阶梯式浇注系统，使铁液从多个内浇口引入型腔，避免了局部过热的现象，减少了铸件的铸造缺陷。

通过多次使用树脂砂生产大型铸件的工艺尝试，我们生产的铸件重量达到了4吨以上，并且铸件的品质大大超过了粘土砂铸件，取得了极大的成功。认识到生产实践中只要遵循了呋喃树脂砂的性能及规律，采取了正确的工艺方法，呋喃树脂自硬砂是完全可以生产出优质大型铸件的。

五、舂砂及修型

树脂砂造型时，型砂的紧实度对数脂砂硬化的铸型有较大影响，一般情况下，型砂愈紧实，其强度就越好，表面粗糙度愈小，铸型就不易损坏，但紧实度也不要过高，否则将降低生产效率，增加落砂时