铸造用呋喃树脂砂

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1、第一章 铸造用呋喃树脂砂概述、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 12 级，达到了 CT79 级精度和 12mm/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

2、、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

3、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， %)种类粒度(筛号)Si2含泥量含水量微粉量酸耗/mL灼烧减量材质特种砂见其它特种砂为原砂的型砂和芯砂部分特种钢硅砂30/50970.20.10.20.515970.20.10.20.5159696909090

4、9085850.20.20.30.20.20.30.20.30.30.20.30.30.10.20.10.20.10.20.10.20.10.20.10.20.10.20.10.20.510.510.510.510.510.510.510.51555555550。0。50。50。50。50。50。50。5铸铁铸造非铁合金大中型热节铸件中小型铸件重大及大型铸件一般铸件各类铸件 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

5、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 讽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

6、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树脂种类铸造材质灼减量/%()酸耗值/ml()酚醛脲烷铸铁3.0咲喃树脂铸铁3.02.0咲喃树脂铸钢1.52.0咲喃树脂铸铝4.01.0咲喃树脂铸钢2.51.0多元醇脲烷

7、类铸铝3.0PH()200目筛的底盘/%()3.01.01.01.01.0底盘量/%()0.50.20.20.20.20.4含水量/%()0.20.20.20.20.20.2含氮量/%()0.10.033. 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

8、 砂的硬化速度。指标型号密度/（g/cm3）黏度/mPas(20C)总酸度（质量分数）/%游离酸（质量分数）/%GS031.201.30103024.026.07.010.0GS041.201.30103018.020.00.01.5GC081.201.4017020029.031.04.57.5GC091.201.40608024.527.52.54.5适用范围春天、秋天夏天严冬冬天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序号名称加入量（质量分数）/%作用1硅烷0.10.3偶联剂，提高强度，降低树脂加入量2氧化铁

9、粉11.5防冲砂3氧化铁粉35防止气孔4甘油0.20.4增加砂型（芯）韧性5苯二甲酸二丁酯约0.2增加砂型（芯）韧性6邻苯二甲酸二丁酯约0.2增加砂型（芯）韧性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. 涂料配料/%序 号鳞 片 状 石 墨 粉土 状 石 墨 粉叶 腊 石 粉石英粉锂 基 膨 润 土有 机 膨 润 土膨胀 石墨 粉钠 基 膨 润 土PVB树脂乌洛托品酒精备注1100450.81适量2100

10、790.30.511.25适量330706800.246适量4100450.20.511.5适量5100101525适量63070101525适量膏状7108010480.20.536适量膏状810652553适量浅色涂料表6涂料的工艺性能性能水基涂料醇基涂料密度 P /(g/cm3)1.41.51.251.35黏度（6#涂料杯）/s7867悬浮性 24h99%2h97%涂刷性滑爽，不把砂型（芯）表面砂粒带起流平性涂覆后砂型（芯）涂层表面能自动清除刷痕不流淌性垂直表面涂刷，涂料不往下流淌，不形成滴痕、不堆积渗透性渗入砂层深度23倍涂料直径涂层强度涂刷后不剥落损坏，浇注时耐冲刷抗裂纹性涂层在烘干

11、和浇注时都不产生裂纹贮存性能贮存36个月，仍能保持规定的性能安全性对人体和环境不产生有害影响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

12、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 0.350.6。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10C可使用时间缩短1/31/2。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5C,脱模时间约缩短1/31/2。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）加