呋喃樹(shù)脂鑄造工藝

1、For pers onal use only in study and research; not for commercial use 樹(shù)脂砂工藝 第一章/概論 1 1自硬呋喃樹(shù)脂砂的概念 自硬呋喃樹(shù)脂砂的命名來(lái)源于英語(yǔ)的 Fura n No-Bake process它表示以呋喃樹(shù)脂為粘結(jié)劑，并加入催化劑混制出型砂，不需 烘烤或通硬化氣體， 即可在常溫下使砂型自行固化的造型方法。 通常被簡(jiǎn)稱(chēng)為 冷 硬樹(shù)脂砂”甚至 樹(shù)脂砂”。以下介紹兩個(gè)基本概念。 一、 呋喃樹(shù)脂的概念 由碳原子和其它兀素原子（如0、 S、 N等 ）共同組成的環(huán)叫做雜環(huán)、組成雜環(huán)的非碳原子叫雜原子。含有雜環(huán)的有 機(jī)化合物叫做雜

2、環(huán)化合物。所謂呋喃”是含有一個(gè)氧原子的五員雜環(huán)有機(jī)化合 物，它是表示一族化合物的基本結(jié)構(gòu)總稱(chēng)。在呋喃系中不帶取代基的雜環(huán)作為母 體，叫做呋喃”它的衍生物則根據(jù)母體來(lái)命名。呋喃本身在互業(yè)上并無(wú)什么用 途，但它的衍生物一一糠醛和糠醇，卻是互業(yè)上的重要原料，它們是最重要的呋 喃衍生物，糠醛學(xué)名叫a喃甲醛，糠醇學(xué)名叫呋喃甲醇。它們的分子結(jié)構(gòu) 如下：含有糠醇的樹(shù)脂稱(chēng)為呋喃樹(shù)脂。作為鑄造粘結(jié)劑用的呋喃樹(shù)脂一般是用糠 醇（FA）與尿素、甲醛或苯酚等縮合而成的，如尿醛呋喃樹(shù)脂（ UF/FA）、酚醛呋喃樹(shù)脂（PF/FA）、酚脲醛呋喃樹(shù)脂（UPF FA）和甲 醛一一糠醇樹(shù)脂（F/FA）等。 二、 呋喃樹(shù)脂的硬化機(jī)

3、理 根據(jù)呋喃樹(shù)脂的組成不同，分別可以通過(guò)加熱、通入硬化氣體或添加酸 催化劑等方法使其固化。酸催化（即 自硬”的呋喃樹(shù)脂一般糠醇含量都超過(guò) 50%。其硬化機(jī)構(gòu)很復(fù)雜，現(xiàn)在還未完全弄清楚，但基本的樹(shù)脂化反應(yīng)包 括了糠醇的第一醇基和呋喃環(huán)的第五位氫之間的脫水縮合， 此外呋喃環(huán)的斷裂生 成乙酰丙酸，第一醇基間脫水生成醚和醛等等的反應(yīng)。 1 1 自硬呋喃樹(shù)脂砂的優(yōu)缺點(diǎn) 一、自硬呋喃樹(shù)脂砂具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1 鑄件表面光潔、棱角清晰、尺寸精度高。 這是由于樹(shù)脂砂造型可以排除許多使型（芯）變形的因素。 1.1型砂流動(dòng)性好，不需搗固機(jī)緊實(shí)， 減少了模樣（芯盒）的傷損和變形。 1.2 砂型（芯）固化后起模，減少了

4、因起模前松動(dòng)模樣和起模時(shí)碰壞砂型 （芯）引起的變形。 1. 3 無(wú)需修型，減少了修型時(shí)引起的變形。 1. 4 無(wú)需烘烤，減少了因烘烤造成的鑄型（芯）變形。 1.5 鑄型強(qiáng)度高、表面穩(wěn)定性好，故芯頭間隙小、 分型負(fù)數(shù)小，減少了下芯、 配模過(guò)程中鑄型的破損和變形，保證了配模精度。 1.6鑄型（芯）硬度高，熱穩(wěn)定性好， 可以有效地抵御澆注時(shí)的型壁退讓、 遷移現(xiàn)象，減少了鑄型的熱沖擊變形（如脹砂等）。 1.7 型砂的潰散性好，清理、打磨容易，從而減少了落砂清鏟修整工序中 對(duì)鑄件形狀精度的損害。 綜上所述， 由于在各個(gè)工序中都最大限度地排除了影響鑄型、 鑄件變形 和損壞的因素， 所以樹(shù)脂砂鑄件的鑄件表面

5、質(zhì)量、 鑄件幾何尺寸精度方面比粘土 烘模砂可以提高1 2級(jí)，達(dá)到CT7-9級(jí)精度和1 2mm / 600mm的平直度, 表面粗糙度更大有改觀。 2 造型效率高，提高了生產(chǎn)率和場(chǎng)地利用率，縮短了生產(chǎn)周期。這是 由于。2.1、型砂流動(dòng)性好，不需搗固機(jī)緊實(shí)，節(jié)省了大量的搗固工作量，使造 型操作大為簡(jiǎn)化； 2. 2.鑄型強(qiáng)度高，節(jié)約了起模后修型工作量 2.3型（芯）上醇基涂料點(diǎn)干后可省去烘干工序，節(jié)約了工時(shí)和場(chǎng)地； 2. 4.舊砂回收后干法機(jī)械再生，使砂處理為封閉系統(tǒng)，便于機(jī)械化，可以 節(jié)約大量舊砂處理，型砂混制、運(yùn)輸?shù)容o助勞動(dòng)。 2.5.型砂的潰散性好，落砂容易，修整工作量少。 2.6節(jié)約了一些造型

6、（芯）前的準(zhǔn)備工作量。如插芯固等。 根據(jù)一般統(tǒng)計(jì)，用自硬呋喃樹(shù)脂砂代替粘土烘模砂后，生產(chǎn)效率可提高 40 100%，單位造型面積產(chǎn)量可提高 20 50%。 3 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，大大改善了勞動(dòng)條件和工作環(huán)境，尤其是減輕了噪 音、粉塵等，減少了環(huán)境污染。 4 節(jié)約能源。這表現(xiàn)在取消了烘窯和水力清砂，提高了鐵水成品率， 大大降低了壓縮空氣消耗，從而在節(jié)水、節(jié)電、節(jié)煤（焦）等方面效果顯著。 5 樹(shù)脂砂型 （芯 ）強(qiáng)度高 （耐高溫）、成型性好、 發(fā)氣量較其它有機(jī)鑄型 低、熱穩(wěn)定性好、透氣性好，可以大大減少鑄件的粘砂、夾砂、砂眼、氣孔、縮 孔、裂紋等鑄件缺陷，從而降低廢品率， 可以制造出用粘土砂難以做出的復(fù)

7、雜件、 關(guān)鍵件。 6 舊砂回收再生容易， 可以達(dá)到 90 95% 的再生回收率。 在節(jié)約新砂、 減少運(yùn)輸、防止廢棄物公害等方面效果顯著。 二、自硬呋喃鑄型有一些缺點(diǎn)，應(yīng)采取相應(yīng)對(duì)策。 1 對(duì)原砂要求較高，如粒度、粒形、 SI0 2 含量、微粉含量、堿金屬 鹽及粘土含量等都有較嚴(yán)格要求； 2 氣溫和濕度對(duì)硬化速度和固化后強(qiáng)度的影響較大； 3 與無(wú)機(jī)類(lèi)粘結(jié)劑的鑄型相比，樹(shù)脂砂發(fā)氣量較高，如措施不當(dāng)，易 產(chǎn)生氣孔類(lèi)缺陷； 4 由于硬化機(jī)理是脫水縮合型，故硬化反應(yīng)需一定時(shí)間，模樣的周轉(zhuǎn) 率較低，不易適應(yīng)于大批量鑄件的生產(chǎn)； 5 與粘土砂相比，成本仍較高； 6 對(duì)球鐵件或低 C 不銹鋼等鑄件，表面因滲硫

8、或滲碳可能造成球化不 良或增碳，薄壁復(fù)雜鑄鋼件上易產(chǎn)生裂紋等缺陷； 7 澆注時(shí)有剌激性氣味及一些有害氣體發(fā)生， CO 氣發(fā)生量較大，需 有良好的通風(fēng)條件。 1 3 自硬呋喃樹(shù)脂砂的發(fā)展概況 呋喃樹(shù)脂最早作為鑄型用粘結(jié)劑是 1958年在美國(guó)開(kāi)始使用的， 當(dāng)時(shí)是作 為熱芯盒 粘結(jié)劑使用的。 把它作為自硬性鑄型進(jìn)行研究是 1963年 1971 年在英 國(guó)進(jìn)行的。 這個(gè)期間從基礎(chǔ)研究到生產(chǎn)大鑄件都作了扎實(shí)的實(shí)用化研究。其結(jié)果， 報(bào)導(dǎo)了用少量粘結(jié)劑能獲得很高的強(qiáng)度， 鑄型潰散性好， 鑄件尺寸精度高， 生產(chǎn) 效率提高等一系列優(yōu)點(diǎn)。為獲得今天這樣的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在歐美， 70 80 年代是自硬呋喃砂取得飛

9、躍發(fā)展的時(shí)期。 在日本將自硬呋喃砂用于生產(chǎn)一般鑄件 是從 1973 年開(kāi)始的，約十年左右，全國(guó)多品種小批量的中、大鑄件生產(chǎn)中有一 大半過(guò)渡到用自硬呋喃鑄型來(lái)生產(chǎn)。 這種發(fā)展趨勢(shì)至今方興未艾， 盡管其他有機(jī) 自硬鑄型開(kāi)發(fā)了更多種類(lèi)，然而現(xiàn)在占首位的仍然是自硬呋喃樹(shù)脂砂。在我國(guó)， 七十年代開(kāi)始研究自硬樹(shù)脂砂， 但僅限于個(gè)別廠家和研究單位搞試驗(yàn)。 從八十年 代初，尤其是 1982 年以后，隨著改革開(kāi)放政策的貫徹，我國(guó)與國(guó)外合作生產(chǎn)的 工廠增多，不少合作生產(chǎn)的外國(guó)廠家都對(duì)鑄件生產(chǎn)提出來(lái)用自硬樹(shù)脂砂的要求， 否則無(wú)法合作。對(duì)國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)，以出口產(chǎn)品為主，對(duì)鑄件質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。 于是在這種社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展的

10、新形勢(shì)下， 在國(guó)外樹(shù)脂砂熱的推動(dòng)下， 迫使我國(guó)廣大 鑄造工作者們認(rèn)識(shí)到應(yīng)用自硬樹(shù)脂砂是造型工藝上的一場(chǎng)革命， 是提高鑄件和機(jī) 械產(chǎn)品質(zhì)量的重要途徑， 是振興鑄造行業(yè)改變后面貌的必由之路， 是機(jī)械產(chǎn)品躍 入國(guó)際市場(chǎng)的基本保證。因此八十年代我國(guó)鑄造生產(chǎn)戰(zhàn)線上形成了 “樹(shù)脂砂熱 ”。 由于自硬樹(shù)脂砂最適合于多品種小批量的中大鑄件生產(chǎn)， 所以機(jī)床行業(yè)、 水泵行 業(yè)、閥門(mén)行業(yè)和造船、石化等行業(yè)在樹(shù)脂砂推廣應(yīng)用中走在最前面。迄今為止， 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已引進(jìn)樹(shù)脂砂處理生產(chǎn)線不下五十家， 國(guó)內(nèi)有三大鑄機(jī)廠（重 慶、保定、漯河）已正式生產(chǎn)成套樹(shù)脂砂設(shè)備。另外，生產(chǎn)原輔助材料的廠家遍 布各省，原輔助材料的質(zhì)量

11、進(jìn)步很快，有些已接近或達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的水平。 事實(shí)表明用樹(shù)脂砂工藝取代粘土烘模砂生產(chǎn)多種小批量中大鑄件是今后國(guó)內(nèi)鑄 造業(yè)界的發(fā)展方向之一。 第二章 自硬呋喃樹(shù)脂砂的原輔材料 組成自硬呋喃樹(shù)脂砂的主要原材料有作為型砂骨料的原砂，作為粘結(jié)劑 用的呋喃樹(shù)脂， 作為催化劑用的酸類(lèi)固化劑和作為添加劑的硅烷偶聯(lián)劑等， 樹(shù)脂 砂造型中必須的輔助材料有涂料、脫模劑、粘合劑、澆口陶管、分型劑等。原輔 材料的好壞對(duì)樹(shù)脂砂鑄件質(zhì)量的影響很大， 本章對(duì)以上主要原輔材料作一簡(jiǎn)單介 紹。 2 1 原砂 一般仍選用天然石英砂。對(duì)于部分高合金鋼鑄件或特殊需要的情況下， 也有選用鉻 礦砂或鋯砂等特殊骨料的。這里我們主要討論樹(shù)

12、脂砂對(duì)石英砂的要求。 一、礦物成分與化學(xué)成分 原砂的主要礦物成分是石英（即 SiO 2）、長(zhǎng)石和云母，還有一些鐵的氧 化物和碳化物。石英比重 2.55,莫氏硬度七級(jí)，熔點(diǎn)1713C，具有耐高溫、耐 磨損等優(yōu)點(diǎn)。若原砂中石英（ SiO 2）含量高，則原砂的耐火度和復(fù)用性都好。 長(zhǎng)石是鋁硅酸鹽，常見(jiàn)的有鉀長(zhǎng)石（ K 2O、 AI 2O 3、 SiO 2）鈉長(zhǎng)石 （ Na 2O、 AI 2O 3 SiO 2）和鈣長(zhǎng)石（ 2CaO、 AI 2O 3、 SiO 2） ,長(zhǎng)石比重 2.54-2.76,莫氏硬 度6- 6.5級(jí)，熔點(diǎn)1100- 1250C，因其熔點(diǎn)低、硬度低、不耐磨、易粉碎， 會(huì)降低樹(shù)脂砂的

13、復(fù)用性和耐火度。 云母是種含鋁硅酸鹽，有黑白云母之分，白云母的成分為（ 3AI 2O 3、 6SiO 2、 H 20）。云母的熔點(diǎn)為 1145- 1270E，比重2.7-32 硬度很低，極 易破碎，它在砂中的含量多少對(duì)原砂的復(fù)用性很有影響。 總之，在選擇原砂時(shí)， SiO 2 含量應(yīng)盡量高一些，不純物要少，當(dāng)然還 與金屬的熔點(diǎn)和澆注溫度，鑄件壁厚等因素有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，鑄鋼用原砂 SiO 2 含量應(yīng)大于 95，鑄鐵應(yīng)大于 92，有色金屬可以低一些。雜質(zhì) 允許含量還與舊砂是否再生回用以及下面談到的耗酸量有關(guān)。 二、粒形和表面光滑度 對(duì)于粒形，要求園形或類(lèi)園形，砂粒表面應(yīng)光潔平整，沒(méi)有孔洞或裂紋。 這

14、樣的砂粒表面積小，砂粒表面涂上一層薄膜所需的樹(shù)脂量少些 般用角形系數(shù)表示砂粒形園整度，人造石英砂雖然 SiO 2含量高，但 粒形為多角形甚至尖角形，角形系數(shù)太大，需經(jīng)研磨處理，一般不采用。天然砂 中角形系數(shù)最小的要算風(fēng)積砂，如內(nèi)蒙通遼一帶的大林標(biāo)準(zhǔn)砂，角形系數(shù)小于 1.2，呈圓形。為了改善粒形，對(duì)原砂最好進(jìn)行擦磨處理。目前我國(guó)唯一生產(chǎn)擦 磨砂的是江西星子砂礦。該礦對(duì)原砂經(jīng)擦磨處理后，角形系數(shù)從 1.47 減少到 1.35，與此同時(shí)， SiO 2 含量也從 93（水洗砂）提高到 95（ 45/75 目）砂 樣抗拉強(qiáng)度也由 12.2Kg /cm 2增加到 16.3Kg /Cm 2。 原砂的粒形不僅

15、影響樹(shù)脂砂加入量，同時(shí)還影響到樹(shù)脂砂的流動(dòng)性及緊 實(shí)程度， 砂粒表面空洞裂紋不僅無(wú)效消耗樹(shù)脂， 而且砂粒易碎， 影響復(fù)用性及粒 度保持性。 三、粒度分布及微粉含量 粒形相同的原砂，以粒度較粗的總表面積小，樹(shù)脂用量少，透氣性好， 耐火度高。粗砂的缺點(diǎn)是抗機(jī)械粘砂能力低。一般多選用 30/50目、 40/70 目為 宜，為提高綜合性能，本廠采用 30/70 目的多篩號(hào)分布的砂。 微粉及含泥量嚴(yán)重惡化樹(shù)脂砂性能。由于微粉表面積很大，消耗樹(shù)脂及 固化劑影響透氣性及強(qiáng)度， 原砂中的泥份中堿土金屬含量較高， 據(jù)介紹細(xì)粉狀比 粒狀耗酸值要大 3 10 倍。一般要求原砂含泥量應(yīng)小于 0.3%。 四、 含水量

16、樹(shù)脂砂的硬化是放熱反應(yīng)， 原砂含水量嚴(yán)重影響樹(shù)脂的固化強(qiáng)度與固透 性，實(shí)驗(yàn)證明， 含水量由 0.2%升高到 0.4%， 型砂的抗拉強(qiáng)度可從 13.2kg /cm 2 降低到 8.6kg /cm 2，固化時(shí)間也從 30分鐘延長(zhǎng)到 70 分鐘。國(guó)外一般要求原砂 含水量小于 0.1%，國(guó)內(nèi)一般要求小于 0.2%。所以對(duì)樹(shù)脂砂用原砂應(yīng)進(jìn)行干燥處 理。 五、 PH 值與耗酸量 原砂的 PH 值對(duì)樹(shù)脂砂的固化速度及終強(qiáng)度有一定的影響， 由于樹(shù)脂是在酸催化 劑作用下脫水縮合固化的，故當(dāng)原砂堿性較強(qiáng)時(shí)，需耗費(fèi)額外的酸固化劑。砂 的 PH 值一般為 6.5 7.2 ，若使用海砂時(shí)， PH 值為 9 左右，耗酸量

17、可達(dá) 17 以上，其中貝殼和 CaCO3 的耗酸量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其它物質(zhì)，不易固化，需經(jīng)過(guò)淡 水沖洗或擦洗，擦磨處理。前面也談到 ,原砂中 SiO2 含量減少時(shí)，長(zhǎng)石、云母 和其它雜質(zhì)會(huì)增加， 長(zhǎng)石和云母兩種礦物中都含有堿金屬化合物 Na 2O、K 2O， 鈣長(zhǎng)石和其它一些雜質(zhì)中則含有 CaO、 MgO 等，都是增加耗酸量的成分。因?yàn)?原砂中含有某些不溶于水的堿性物質(zhì)， 所以砂不采用簡(jiǎn)單的 PH 值實(shí)驗(yàn)， 而采用 耗酸量實(shí)驗(yàn)。使用再生處理砂時(shí)，由于新砂加入量少，耗酸量的影響較輕，但對(duì) 于全部采用新砂的樹(shù)脂砂，耗酸量的影響則不可低估一般應(yīng)控制在 5 以下。 綜上所述，樹(shù)脂砂對(duì)原砂的要求十分嚴(yán)格，國(guó)外

18、特別重視樹(shù)脂砂的原砂 選用和處理。如日本寧可從遙遠(yuǎn)的澳大利亞運(yùn)砂國(guó)內(nèi)目前比較適合于樹(shù)脂砂用的 原砂有大林水洗砂，星子擦磨砂、東山沉積砂、平潭沉積砂等。表 2 1再生砂 對(duì)澆注后的樹(shù)脂砂經(jīng)砂塊破碎后的砂粒，通過(guò)機(jī)械摩擦等方法將其表面 殘留的固化樹(shù)脂層去掉一部分的處理叫樹(shù)脂砂有再生處理。 使用再生砂有重要的 經(jīng)濟(jì)意義，同時(shí)對(duì)鑄件質(zhì)量有一定好處。以下介紹再生砂幾項(xiàng)主要性能。 一、粒度變化 舊砂反復(fù)再生回用后，在粒度變化上存在變粗和變細(xì)的兩種因素。前者 是因?yàn)槌龎m去掉一部分細(xì)粒及微粉， 砂粒表面殘存有機(jī)物固化層等等； 后者是因 為砂粒的破碎等。 總的來(lái)說(shuō)當(dāng)原砂耐破碎強(qiáng)度較好， 二種因素基本可以抵銷(xiāo)，

19、使 粒度分布變化不大。 二、灼燒減量 所謂灼燒減量（ LOI ）是砂中有機(jī)物殘留量的一種度量。舊砂回用中，每次混砂后有粘結(jié) 劑積累，但澆注和再生以及加入新砂都可 “沖淡 ”有機(jī)物殘留量的比例，通過(guò) 10 次以上的反復(fù)回用，可使舊砂中的灼燒減量穩(wěn)定在一定的水平上，即 這時(shí)每次加入的粘經(jīng)劑量與澆注、 再生、 新砂所減少的粘結(jié)劑量相平衡。 這時(shí)的 灼燒減量稱(chēng)為再生砂的灼燒減量 ： 其中 B 每次混砂時(shí)粘結(jié)劑的加入量（樹(shù)脂和固化劑） R1 新砂添加量（ %） R2 澆注時(shí)燃燒去膜率（ %），取決于砂鐵比 S/M R3 再生去膜率 灼燒減量與鑄型發(fā)氣量成正比，所以灼燒減量高，則鑄件易產(chǎn)生氣孔缺 陷。對(duì)鑄

20、鐵件，一般要將再生砂灼燒減量控制在 3.03.5%以下。鑄鋼則要求在 2.5 以下。 三、微粉含量 這也是監(jiān)測(cè)再生砂的主要指標(biāo)，微粉除了破碎的砂粒以外最主要的有再 生時(shí)剝下的樹(shù)脂膜及涂料成分、 燃燒過(guò)的有機(jī)物灰塵， 將大大增加灼減量、 降低 強(qiáng)度、影響透氣性，所以再生砂必須通過(guò)風(fēng)選或篩分，將微粉含量（底盤(pán)）控制 在 0.3%以下。 四、其他 再生砂與新砂相比，耗酸量大大降低，甚至呈負(fù)值。由于石英經(jīng)過(guò)澆注 時(shí)的多次aB相變，以及表面的殘留樹(shù)脂的緩沖作用，其熱膨脹系數(shù)有所降低， 有助于減輕鑄件機(jī)械粘砂及脈紋。使用同樣的樹(shù)脂，再生砂也比新砂的強(qiáng)度高， 再生砂的水分含量也很低。相反含氮量將會(huì)增加。 2

21、 2呋喃樹(shù)脂 一、呋喃樹(shù)脂的分類(lèi) 1 、按樹(shù)脂組成分類(lèi) 名 稱(chēng) 代 號(hào) 組 成 脲醛 糠醇樹(shù)脂 UF/FA 由尿素、甲醛、糠醇縮合而成 酚醛 糠醇樹(shù)脂 PF/FA 由苯酚、甲醛、糠醇縮合而成 酚脲醛 糠醇樹(shù)脂 UF/PF/FA 由尿素、苯酚、甲醛和糠醇縮合而成 甲醛 糠醇樹(shù)脂 F/FA 由甲醛、糠醇聚合而成 2 、按糠醇含量分級(jí)（ UF/FA ） 級(jí) 別FA 含量 % 含 N 量 % 高 呋 喃 樹(shù) 脂 80 100 0 3 中 呋 喃 樹(shù) 脂 60 80 2 3 低 呋 喃 樹(shù) 脂 40 60 5 11 3 、按含氮量分級(jí) 名 稱(chēng) 含 N 且 / 量（ %) 無(wú) 氮 樹(shù) 脂 3 0 6 0

22、高 氮 樹(shù) 脂 6 0 二、主要技術(shù)參數(shù) 1 、糠醇含量 用酸作催化劑的呋喃樹(shù)脂，含糠醇量一般在 50%以上。最常用的是脲醛 糠醇樹(shù)脂。隨著糠醇含量的提高，常溫強(qiáng)度增大 ,強(qiáng)度最高，當(dāng) FA 量為 70 80% 時(shí)，常溫強(qiáng)度最高。對(duì)于高溫性能而言，隨糠醇含量的增加，呋喃砂的熱強(qiáng)度也 相應(yīng)提高。從圖2 1所繪制的曲線可以看出， 在815C時(shí)， 不含糠醇的脲醛樹(shù) 脂， 其呋喃砂的殘留抗壓強(qiáng)度約 3.5Kg /cm 2，在1371 C時(shí)，脲醛樹(shù)脂砂試樣不 到 5 分鐘就潰散了，強(qiáng)度為零， 當(dāng)含 40%糠醇時(shí)，強(qiáng)度就高的多了。這就是為什 么對(duì)黑色金屬選用高呋喃樹(shù)脂，而有色金屬只要用低色呋喃樹(shù)脂即可的原

23、因。 2 、含氮量 當(dāng)含氮量在某一范圍內(nèi)時(shí)，隨含氮量的增加，呋喃砂的常溫強(qiáng)度提高， 當(dāng)含氮量小于 1%時(shí)，常溫強(qiáng)度急劇下降。與此相反，含氮量增加， 降低熱強(qiáng)度。 所以高氮的樹(shù)脂只能澆注有色金屬件。 含氮量增加易使鑄件產(chǎn)生針孔， 對(duì)于凝固 區(qū)間較寬的鑄鋼來(lái)說(shuō)， 對(duì)氮?dú)忉樋鬃顬槊舾校?希望采用低氮或無(wú)氮樹(shù)。 對(duì)鑄鐵件 而言，在舊砂回用的情況下，也應(yīng)選用氮含量 3.5%以下的樹(shù)脂。一定的含氮量 有利于減少呋喃樹(shù)脂的脆性， 降低型砂的膨脹， 有利于減少鑄件表面脈紋的產(chǎn)生。 從成本上來(lái)說(shuō)，脲醛糠醇樹(shù)脂中，脲醛價(jià)格較便宜，糠醇很貴，所以樹(shù)脂中糠醇 含量越高，脲醛的比例減少，樹(shù)脂的成本將提高。 3 、游離甲

24、醛 自硬呋喃樹(shù)脂合成時(shí)，甲醛用量對(duì)呋喃樹(shù)脂的性能有很大影響。有資料 介紹，樹(shù)脂中甲醛與尿素的克分子比一般在 1.5 2.5，當(dāng)克分子比為 1.8 時(shí)型砂 強(qiáng)度最高。隨著甲醛比例增加，樹(shù)脂中游離甲醛明顯增加，硬化速度也加快。但 樹(shù)脂中游離甲醛刺激性氣味大，對(duì)人體健康不利，因此要求游離甲醛含量小于 0.5-1.0%。我國(guó)衛(wèi)生頒布的 衛(wèi)生企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)”（TJ36-79）中規(guī)定車(chē)間空 氣中有害物質(zhì)甲醛的最高允許濃度為 3mg/m3。 4. 粘度 樹(shù)脂粘度大小對(duì)樹(shù)脂消耗量及混砂均勻性影響很大， 如果樹(shù)脂粘度太大， 則原砂表面包復(fù)層就較厚， 加入量低時(shí)不易均勻， 這在連續(xù)式攪籠混砂機(jī)的情況 下更顯得重

25、要，一般呋喃樹(shù)脂的粘度應(yīng)小于 100CPS,攪籠用的粘度最好小于 50CPS ( 25C)糠醇含量提高可使樹(shù)脂粘度降低。 5. PH 值 樹(shù)脂的反映過(guò)程中，PH值也是影響粘度的因素。若 PH值過(guò)低，反映 強(qiáng)烈，使樹(shù)脂粘度增大，故 PH 值不宜太小，另外， PH 值低時(shí)，樹(shù)脂固化程度 較快，但終強(qiáng)度受一定影響，且樹(shù)脂的存放期也將縮短 .一般呋喃樹(shù)脂的 PH 值 取 6.5-7.5為宜 . 6. 含水量 自硬樹(shù)脂的含水量有一定限制 ,含水量多會(huì)降低樹(shù)脂的粘度和型砂的固 化速度 ,還影響型砂的終強(qiáng)度及固透性 ,甚至影響鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷 .另外水分 還會(huì)促使加入樹(shù)脂中的硅烷偶聯(lián)劑發(fā)生水解失效 .所以自

26、硬樹(shù)脂的含水量在技 術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定 ,一般高呋喃樹(shù)脂應(yīng)不大于 2%,中呋喃樹(shù)脂不大于 5%,低呋 喃樹(shù)脂不大于 10%. 2-4 固化劑 自硬呋喃砂是以酸作為固化劑。常用的有機(jī)酸有苯磺酸、 對(duì)甲苯黃酸、 二甲苯黃酸等，無(wú)機(jī)酸有磷酸、硫酸乙酯等。當(dāng)磷酸作固化劑時(shí)，制好的型芯吸 濕性強(qiáng)，且磷酸在砂中容易蓄水， 只有在球鐵或低碳不銹鋼鑄件的情況下， 為防 止鑄件表面滲 S 而少量采用磷酸，一般再生回用砂不采用磷酸做固化劑；硫酸 的腐蝕性強(qiáng)，配制時(shí)也有一定危險(xiǎn)，雖然固化速度快，但終強(qiáng)度不高，也有在砂 中蓄積的問(wèn)題， 只有在一次性使用的自硬砂中， 而且氣溫太低時(shí)才使用。 一般都 是用有機(jī)酸坐固化劑。

27、 對(duì)甲苯磺酸是白色結(jié)晶粉末， 溶于水或酒精中使用， 根據(jù) 其酸值和濃度的不同， 一般適合于春、 夏、秋季使用， 二甲苯黃酸則適應(yīng)性更強(qiáng)， 根據(jù)其酸值和濃度的不同，一年四季都可使用。固化劑的技術(shù)參數(shù)主要有酸值、 游離硫酸含量、粘度等。 2-5 偶聯(lián)劑 硅烷 硅烷在樹(shù)脂中主要是起加強(qiáng)作用。通過(guò)硅烷分子 Si（ OCII 2） 3 基因， 在一定條件下，它能與砂粒表面的基產(chǎn)生縮合作用，釋放出甲醇，形成硅氧鍵， 這樣硅烷與沙粒 “連接 ”起來(lái)，另一端環(huán)氧基遇酸以后，環(huán)被打開(kāi)，它與樹(shù)脂分子 的活性基因反映連接起來(lái)， 這樣無(wú)機(jī)物的沙粒和有機(jī)物的樹(shù)脂之間通過(guò)硅烷的架 橋作用被偶連起來(lái)了。因此樹(shù)脂對(duì)硅砂（砂粒

28、）表面的附著強(qiáng)度大大提高了，所 以樹(shù)脂自硬砂的使用機(jī)械強(qiáng)度也隨之提高了。 這種增強(qiáng)作用在低粘度的高糠醇樹(shù) 脂中更為明顯。 2 6 幾種輔助材料 樹(shù)脂砂對(duì)涂料的要求較粘土砂高，首先，呋喃砂的孔隙率高，而且有機(jī) 粘結(jié)劑在高溫下不能承受較長(zhǎng)時(shí)間，這就要求涂料的固體含量高，粉料粒度細(xì)， 粉料及粘結(jié)劑的耐火度高，抗爆熱能力強(qiáng)等。 從溶劑上分，涂料有水基、醇基兩大類(lèi)。醇基涂料可以省去烘窯，提高 效率和面積利用率，水基涂料則成本低，樹(shù)脂不會(huì)過(guò)燒，涂層質(zhì)量高（流平性及 涂層厚度好）。從耐火骨料主體來(lái)分，有黑色系、白色系（淺色涂料），目前看 來(lái)，對(duì)鑄鐵件而言， 以石墨為主的黑色涂料仍是性能最好的。 至少面層涂料

29、應(yīng)使 用石墨涂料，但需添加皓英粉以提高耐火度；粉料細(xì)度均應(yīng)細(xì)于 325 目，以便 于底層涂料有一定滲透深度，防止?jié)B鐵和脈紋。 脫模劑 樹(shù)脂砂型（芯）的起摸是在砂型（芯）初步硬化后進(jìn)行的，不象粘土砂 那樣可以松動(dòng)一下模樣。加上樹(shù)脂，固化劑對(duì)模樣有一定的附著力或粘砂現(xiàn)象， 所以如果不在模樣上涂適當(dāng)?shù)拿撃?會(huì)給起摸造成很大的困難， 模樣容易被拉 壞，型腔或型芯表面也會(huì)造成不光潔， 較難修補(bǔ)， 直接影響鑄件尺寸精度和粗糙 度，甚至造成粘砂或砂眼。 鑄型修補(bǔ)膠粘劑 樹(shù)脂砂起模，下芯和搬運(yùn)途中，砂型（芯）有時(shí)會(huì)有破損。它不能像粘 土砂那樣可進(jìn)行簡(jiǎn)單的修型操作，這就需要特殊的粘合劑將破損部分粘到原處。

30、鑄型修補(bǔ)膠粘劑具有無(wú)毒、常溫自硬、粘度和粘合強(qiáng)度高、硬化快、發(fā)氣量小 的優(yōu)點(diǎn)，采用塑料帶小包裝，使用方便，保存期長(zhǎng)、用量省，除了可以用于樹(shù)脂 砂，水玻璃砂、油砂，含脂砂等砂型（芯）損傷的修補(bǔ)外，也可以用于芯型組合 及型芯、芯撐、澆口杯的固定及作為芯頭防嗆火密封材。 澆口陶管 澆口陶管有 15 150等口徑。分直管、彎頭、三通等形狀。應(yīng)具有一 定耐火度并可被鋸斷的性能。直澆口和底注內(nèi)澆口都可采用。不僅可以簡(jiǎn)化造型 分箱，且可防止?jié)部趦?nèi)沖砂等缺陷，克服了深澆口刷涂料的困難，使用時(shí)先將陶 管按所需高度鋸好或接長(zhǎng)用膠紙貼住， 再貼上彎頭，造型時(shí)埋在沙里即可。不難 設(shè)想，只有在不需用力搗實(shí)的自硬砂互藝中

31、才有必要和可能采用陶管澆口。 其它如封火條、分型劑、濾渣片（網(wǎng)）、型芯通氣管等等，也都隨著樹(shù) 脂砂互藝的推行而被開(kāi)發(fā)出來(lái)，目前輔助材料也逐步轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)化生產(chǎn)。 第三章自硬呋喃樹(shù)脂砂的工藝性能 3 1 呋喃砂的硬化特性 呋喃砂的硬化反應(yīng)從樹(shù)脂加入到混砂（即已加入固化劑）的混合料的瞬 間起就開(kāi)始進(jìn)行硬化。將混制出的型砂立即做出抗拉試塊，然后分別經(jīng)過(guò) 1小 時(shí)、2小時(shí)、3小時(shí)、24小時(shí)，每次分別刷做3個(gè)以上試樣的抗拉強(qiáng)度， 取平均值作為該時(shí)刻的抗拉強(qiáng)度值所繪制出來(lái)的強(qiáng)度 時(shí)間段內(nèi)強(qiáng)度。檢測(cè)后 發(fā)現(xiàn)，開(kāi)始有一個(gè)孕育期，這時(shí)反應(yīng)很緩慢，強(qiáng)度上升慢，然后強(qiáng)度迅增，到 5 小時(shí)以后強(qiáng)度的上升又緩慢了，到 24

32、小時(shí)后則升高非常緩慢，基本趨于穩(wěn)定值， 故將 24小時(shí)的強(qiáng)度定為“終強(qiáng)度”。作硬化特性曲線應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)砂制作式樣，以 便互相比較。隨樹(shù)脂、固化劑的種類(lèi)和加入量的不同，以及溫度、濕度的不同， 硬化曲線也各異，但硬化的三個(gè)階段是基本相同的。 二、樹(shù)脂砂可使時(shí)間 樹(shù)脂砂混制好以后，即開(kāi)始了樹(shù)脂的固化反應(yīng)，如果混制好以后停留一 段時(shí)間再造型，則會(huì)將已經(jīng)交聯(lián)起來(lái)的部分樹(shù)脂鏈重新破壞，使得終強(qiáng)度惡化。 所以剛混出的型砂做出的試樣強(qiáng)度最高。如果將混制好的樹(shù)脂砂每隔一定時(shí)間作 出一組式樣，分別測(cè)定他們的 24小時(shí)終強(qiáng)度。我們將終強(qiáng)度為剛混制好砂的式 樣終強(qiáng)度 70%的試樣制作時(shí)間稱(chēng)為可使用時(shí)間。超過(guò)可使用時(shí)間的

33、秒，流動(dòng)性惡 化，給制芯帶來(lái)困難，甚至無(wú)法做成，做成的強(qiáng)度也低，充填密度也小，表面穩(wěn) 定性也差， 容易引起沖砂和傻眼缺陷。 所以樹(shù)脂砂造型制芯的原則之一就是混好 的砂要盡快成型， 要在可使用時(shí)間之內(nèi)完成造型操作。 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)上判定可使時(shí)間 的方法，一般是當(dāng)型砂開(kāi)始 發(fā)粘，呈粘連，即認(rèn)為已超過(guò)了可使用時(shí)間。 三、可起模時(shí)間 樹(shù)脂砂造型制芯后，必須等型砂建立一定強(qiáng)度后才可起模，否則型和芯 繼續(xù)發(fā)生變形和破裂等，一般認(rèn)為型砂抗壓強(qiáng)度達(dá)到 1.4Kg /cm 2，作為可起模 強(qiáng)度，將這段時(shí)間稱(chēng)為可起模時(shí)間。 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可通過(guò)經(jīng)驗(yàn)判定起模時(shí)間， 一般手 持釘子向砂型（芯）中扎不進(jìn)去時(shí)，被認(rèn)為是可以進(jìn)行起模了

34、。 3 1 影響呋喃砂硬化特性的因素 影響呋喃樹(shù)脂砂硬化特性的最主要因素是樹(shù)脂與固化劑的品種及加入量 （固化劑占樹(shù)脂重量的比例） ，此外原砂的含水量耗酸量及溫度、 環(huán)境的溫度與 濕度等也對(duì)樹(shù)脂砂的硬化特性有一定影響。 環(huán)境溫度和濕度 硬化速度隨環(huán)境溫度升高而加快，可使用時(shí)間也隨之減少。理想的環(huán)境 溫度一般為20 30C, 般溫度高，初強(qiáng)度與終強(qiáng)度也高些，可起摸時(shí)間縮短。 但當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)40C時(shí)初強(qiáng)度隨較好，但終強(qiáng)度卻比15C還要低。硬化反應(yīng)是 一個(gè)縮合反應(yīng)，有水分折出，所以環(huán)境濕度大影響硬化反應(yīng)的進(jìn)行，降低初強(qiáng)， 也降低終強(qiáng)度。為此，根據(jù)氣溫與濕度的變化，需調(diào)節(jié)固化劑的品種和加入量。 砂溫 在

35、35C以下時(shí)，提高砂溫，不僅硬化快，而且終強(qiáng)度高，但超過(guò) 40C 的砂，使型砂可使用的時(shí)間大大縮短， 終強(qiáng)度和表面穩(wěn)定性也會(huì)降低。 砂溫低于 5C,則硬化困難。為此，對(duì)于混碾前的砂預(yù)先進(jìn)行調(diào)溫處理，尤其是舊砂回用 情況下，舊砂再生后溫度仍可達(dá) 90C左右，經(jīng)過(guò)砂冷卻裝置后，將砂溫降到35C 以下使用。 其他影響硬化特性的因素 原砂耗酸量高，需耗費(fèi)一定量固化劑以中和砂中堿性物質(zhì)，故降低硬化 速度和終強(qiáng)度。 原砂中水分含量高影響硬化速度和終強(qiáng)度。 加入緩凝劑 （如氯化 鈣）可以減緩硬化速度和延長(zhǎng)可使時(shí)間。 3 2自硬呋喃樹(shù)脂砂的性能 表面穩(wěn)定性 將經(jīng)24小時(shí)硬化后的 50 X試0樣稱(chēng)重 W 1 ;

36、然后放在14目篩上振動(dòng) 2 分鐘，再稱(chēng)重 W 2，則表面穩(wěn)定性為： SSI=W 2/W 1 X100 砂型（芯）表面穩(wěn)定性不足會(huì)導(dǎo)致沖砂及砂眼、機(jī)械粘砂等缺陷，一般 來(lái)說(shuō)表面穩(wěn)定性的好壞與型砂常溫強(qiáng)度的高低是一致的。 增加樹(shù)脂加入量， 選擇 合適的固化劑品種及加入量， 不超過(guò)可使用時(shí)間， 造型時(shí)適當(dāng)?shù)木o實(shí)， 芯盒填砂 面用刮刀墁平等等都可提高表面穩(wěn)定性。生產(chǎn)上要求砂型（芯）的互作表面（即 與鐵水接觸的表面） 穩(wěn)定性應(yīng)大于 90%，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)判定方法是用手指摩擦硬化后 的型（芯）表面，一般以摸不下砂粒為準(zhǔn)。 透氣性 它與硬化速度無(wú)關(guān)，與砂的粒型和粒度組成有關(guān)，顆粒越小，粒度越分 散，含微分越多則透

37、氣性越差， 粘結(jié)劑加入量多也影響透氣性。 透氣性好是呋喃 樹(shù)脂砂的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)， 他彌補(bǔ)了有機(jī)鑄型發(fā)氣量大的優(yōu)點(diǎn)， 但也不可忽視采用集中 通氣等方式解決砂型和型芯的通氣。 發(fā)氣量 呋喃樹(shù)脂是有機(jī)粘結(jié)劑，型砂發(fā)氣量主要與樹(shù)脂的成分和加入量有關(guān)。脲 醛的發(fā)起量大， 而糠醇和甲醛的發(fā)氣量低。 加入量大，發(fā)氣量相應(yīng)增大而且發(fā)氣 時(shí)間也延長(zhǎng)，但與發(fā)氣的增長(zhǎng)率不成比例 3 4 為樹(shù)脂加入量與發(fā)氣量的變化關(guān)系。 千方百計(jì)降低樹(shù)脂加入量之所 以成為樹(shù)脂砂互藝最基本的問(wèn)題之一， 除了經(jīng)濟(jì)上的原因之外， 也是為了盡量降 低砂型發(fā)氣量，以減少鑄件的氣孔、嗆火等缺陷。發(fā)氣量與型砂灼減量成正比。 潰散性 其指標(biāo)用高溫殘留強(qiáng)

38、度高低來(lái)反映。將試樣經(jīng) 24 小時(shí)硬化后放在 100、 200. 300C的電爐中保持一定時(shí)間，取出冷卻至室溫，測(cè)定其抗壓強(qiáng)度。殘留抗 壓強(qiáng)度越低，說(shuō)明潰散性越好。一般說(shuō)呋喃砂潰散性比較好， 500 r左右殘留強(qiáng) 度為零 實(shí)際砂型澆注后，由于樹(shù)脂砂導(dǎo)熱性較差，靠近鐵水部分的砂層經(jīng)受高 溫顯示出較好的潰散性， 但離鐵水稍遠(yuǎn)一些的砂層受到熱作用較小， 殘留強(qiáng)度仍 然很高。 為了防止熱裂和清砂方便， 應(yīng)在造型時(shí)采取降低砂鐵比的各種措施， 以 提高宏觀潰散性。 高溫強(qiáng)度 是指式樣在高溫（如900C）狀態(tài)下測(cè)得的強(qiáng)度。對(duì)于有機(jī)系鑄型而言， 要保證鑄型經(jīng)受住金屬溶液的熱沖擊， 是鑄件凝固前鑄型不至于過(guò)早潰

39、散。 提高 高溫強(qiáng)度主要通過(guò)提高樹(shù)脂中糠醇的比例。 另外，砂中添加少量氧化鐵或硼酸等 添加劑，或采用膨脹小耐熱性好的鋯砂，鉻礦砂也可以提高熱強(qiáng)度。 第四章 樹(shù)脂砂的操作工藝 4 1 呋喃砂的混制 一、 型砂配制程序 為了使樹(shù)脂、固化劑、偶聯(lián)劑能在最短的時(shí)間里均勻復(fù)蓋在砂粒表面， 需利用混砂機(jī)混制。 新砂 + 固 化 劑 砂 + 固 化 劑 + 樹(shù) 脂 根據(jù)混砂機(jī)構(gòu)造不同分為連續(xù)式混砂機(jī)和間歇式混砂機(jī)兩種。連續(xù)式混 砂機(jī)一般為攪籠式。 固化劑和樹(shù)脂分別通過(guò)定量泵先后加進(jìn)或分別加進(jìn)攪籠里的 砂中被螺旋葉片混合均勻后連續(xù)放出。 間歇式混砂機(jī)有低速的普通攪拌機(jī)和高速 旋轉(zhuǎn)的碗形混砂機(jī)。 需要指出的是，

40、 當(dāng)樹(shù)脂加入已混和有固化劑的砂中后， 應(yīng)該 在數(shù)秒鐘至半分鐘內(nèi)混好盡快出砂造型，不可在混砂機(jī)內(nèi)混制時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。 二、 樹(shù)脂與固化劑的加入量 隨著樹(shù)脂加入量增加， 呋喃砂的終強(qiáng)度將增加。 一般抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于 8 10Kg /cm 2 或抗壓強(qiáng)度大于 25 30Kg /cm 2 即可。這時(shí)還應(yīng)考慮型（芯）的大 小，復(fù)雜程度以及鐵水壓頭高低等因素， 過(guò)高的強(qiáng)度是不必要的， 不僅浪費(fèi)昂貴 的粘結(jié)劑， 而且增加發(fā)氣性促成氣孔類(lèi)缺陷， 同時(shí)降低潰散性增加落砂出芯的困 難。 4 2 造型制芯操作 模樣準(zhǔn)備 可以采用木模、金屬模和環(huán)氧樹(shù)脂塑料模，對(duì)單件要求不高的鑄件還可 使用泡沫塑料做的一次性模樣。 冬季使用金

41、屬模或金屬型板會(huì)影響硬化， 盡可能 采用木模。 模樣的拔模斜度適當(dāng)增大， 芯盒盡量做成脫開(kāi)式或稻桶式， 對(duì)限制拔 模斜度的模樣可做成抽芯式。 澆注系統(tǒng)和圓角盡量在模樣上做出， 起模螺栓應(yīng)裝 置緊固。 造型前應(yīng)檢查模樣是否完好齊全，木模表面應(yīng)平整光滑，不得有裂紋、 劃痕，并在造型制芯前涂上脫模劑。放砂前要仔細(xì)檢查活塊是否齊全到位。 芯骨與吊攀的準(zhǔn)備 制芯前應(yīng)準(zhǔn)備好必要的芯骨與吊攀。由于樹(shù)脂砂強(qiáng)度高，芯骨可以大大 簡(jiǎn)化，一般不必作整體鑄鐵芯骨， 可以通過(guò)散插鐵棒， 但也要考慮到起模、 搬運(yùn)、 下芯合箱、澆注時(shí)的鐵水浮力等等對(duì)泥芯剛性及強(qiáng)度的要求，放置足夠的芯骨， 對(duì)大泥芯可放入鑄鐵龍骨，吊攀下鉤處

42、注意插橫擔(dān)鐵條。 造型緊實(shí) 樹(shù)脂砂流動(dòng)性好，自緊實(shí)性能好。但造型中仍需十分注意凹處、角部、 活塊凸臺(tái)下等不易充填部位的緊實(shí)操作。 緊實(shí)可用木棒搗、 用手塞， 填砂面可用 腳踩或木錘緊實(shí)。 緊實(shí)不好的鑄型或局部表面， 其表面穩(wěn)定性差， 容易造成機(jī)械 粘砂（滲鐵）、沖砂及砂眼，而且起模后鑄型的疏松難以修補(bǔ)。放砂和緊實(shí)中要 注意模樣活塊、澆口棒、出氣及冒口棒、澆口陶管等的移動(dòng)和松動(dòng)。直澆口棒及 出氣、冒口棒應(yīng)在造型后幾分鐘內(nèi)拔出。 入砂中對(duì)于連續(xù)混砂機(jī)的頭砂，因樹(shù)脂量和固化劑量不正常，應(yīng)接放在 提桶時(shí)里當(dāng)背砂使用。 否則鑄型內(nèi)表面有局部不硬化或強(qiáng)度不夠時(shí)往往要整箱敲 掉。要重視直澆口處型砂的強(qiáng)度，

43、因直澆口表面穩(wěn)定性不夠引起的沖砂往往是造 成鑄件砂眼缺陷的重要原因。 同樣， 對(duì)于與鐵水接觸的芯盒添砂面， 為增強(qiáng)表面 穩(wěn)定性，應(yīng)及時(shí)用墁刀刮平。 大砂箱造型時(shí)，放砂時(shí)間有可能超過(guò)樹(shù)脂砂的可使用時(shí)間，因此要注意 放砂的推進(jìn)路線， 對(duì)已開(kāi)始反應(yīng)的部分盡量不要再去挖動(dòng)， 所以放砂前一定要做 好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作， 包括思想上的充分準(zhǔn)備， 尤其要周密計(jì)劃好吊攀的放置方向及 部位。對(duì)填砂面的吊攀應(yīng)在造型后即使挖出吊攀頭部。 起模與修型 樹(shù)脂砂起模時(shí)間要控制適當(dāng)，過(guò)早易變形，太尺起模困難，因此，一般 在造型后約半小時(shí)左右， 用鋼釘向鑄型里扎， 若扎不進(jìn)去時(shí)， 一般說(shuō)來(lái)即可進(jìn)行 起模了。由于樹(shù)脂砂型起模是在半硬

44、化狀態(tài)下進(jìn)行的， 所以需利用較大的沖擊力， 這時(shí)要注意起模樣的平衡性， 不要用鐵榔頭直接敲擊木模， 應(yīng)墊上木塊或用橡膠、 塑料、木制榔頭。 拆芯盒時(shí)要注意每個(gè)活動(dòng)部分的起模順序與起出方向， 挖出吊 對(duì)于起?；虬徇\(yùn)中不慎破損的部分，成塊的可涂專(zhuān)用的型芯修補(bǔ)粘合劑 后回原處， 必要時(shí)用釘子加固， 其它破損處可用新混制時(shí)樹(shù)脂砂填補(bǔ)， 并用墁刀 刮平修過(guò)的部分， 其強(qiáng)度和表面穩(wěn)定性較差， 所以最主要的是要很仔細(xì)小心的做 好起模、搬運(yùn)、翻轉(zhuǎn)等互作，最大限度的減少修行操作。造型與制芯時(shí)要特別注 意放好出氣。 上涂料 剛起模的型和芯不易立即上涂料，因?yàn)檫@時(shí)樹(shù)脂的硬化反應(yīng)還處在初級(jí) 階段，遇到涂料中的水分（溶

45、劑）影響硬化的正常進(jìn)行。若使用酒精快干涂料， 需立即點(diǎn)火燃燒，又會(huì)使未反應(yīng)完全的樹(shù)脂過(guò)燒，這些都會(huì)降低鑄型（芯）的表 面穩(wěn)定性。 為防止溶劑和水分過(guò)多地滲進(jìn)型芯深出， 影響涂層的干燥程度， 并保 證涂層厚度以提高抗金屬滲透能力， 涂料必須有一定濃度。 在涂刷性能 （如流平 性、易涂性等）可以的情況下，應(yīng)保證涂料濃度涂前攪拌均勻。 刷涂料要自上而下進(jìn)行，不要使涂料流掛堆積、應(yīng)涂刷均勻、減少刷痕， 還要注意不得漏涂， 整個(gè)澆注系統(tǒng)都必須涂到， 在不便涂刷時(shí)防止?jié)部谔展堋?為 了合箱時(shí)不使砂粒掉入型腔， 蓋箱頂面的澆冒口、 出氣空上也要刷上涂料。 但在 芯頭部位不要上涂料， 以免影響配模精度和阻礙排

46、氣， 這一點(diǎn)在浸涂時(shí)尤應(yīng)注意。 醇基涂料上好后應(yīng)及時(shí)點(diǎn)燃自干。為了提高涂料的燃燒性能，應(yīng)選用 95%以上 酒精作為稀釋溶劑。涂料上好后應(yīng)用煤氣烘烤 30 分鐘。涂料的充分干燥對(duì)防止 氣孔至關(guān)重要，在燃燒不良的情況下應(yīng)用噴槍補(bǔ)充干燥，但注意火力不要過(guò)猛， 引起樹(shù)脂過(guò)燒。 下芯盒箱 一般與粘土砂同。樹(shù)脂砂強(qiáng)度高，配模時(shí)容易操作，但需注意以下幾點(diǎn)： 1 因燒注中發(fā)氣量大， 要注意在箱上的行腔高點(diǎn)、 芯頭端部留出氣孔， 以 使行腔內(nèi)和型芯內(nèi)的氣順利排出。 2 要采取防止鐵水鉆芯頭的措施，以避免槍火和氣孔。 3 吊攀頭部要用新混制的砂修平并上涂料和點(diǎn)干。 吊攀處修補(bǔ)時(shí)應(yīng)插上合 適長(zhǎng)度的釘子。 4 為防止

47、抬箱跑火， 砂箱卡子應(yīng)緊固并緊固好， 分型面應(yīng)放封火泥或石棉 繩。 5 為保證鐵水壓頭，所有澆口杯、冒口圈和出氣口圈等的安放均需粘牢 型面或埋住，以防跑火。 6 合好的箱應(yīng)墊空放置，以利低面也能通暢排氣。 7 下芯后合箱前應(yīng)將芯頭上下左右的間隙塞實(shí)墊平，以防型芯竄動(dòng)或漂 浮，浮砂必須吹（吸）凈。合箱前在對(duì)鑄型整體用噴槍烘干一次。冷鐵、芯撐等 應(yīng)干燥清潔無(wú)銹蝕。 4 3 澆注、開(kāi)箱及清理 澆注 為了減少澆注過(guò)程的發(fā)氣量，澆注系統(tǒng)一般設(shè)計(jì)得較粘土砂大。澆注時(shí) 應(yīng)貫徹快速、 不斷流、嚴(yán)格擋渣、及時(shí)點(diǎn)火引氣等原則。 為了不使鐵水變成紊流、 卷入空氣促使樹(shù)脂燃燒引起氣孔和夾渣缺陷， 澆注時(shí)要使直澆口始終

48、處于充滿(mǎn)狀 態(tài)。 為了開(kāi)箱方便、延長(zhǎng)砂箱使用壽命，要求澆注后當(dāng)冒口圈和澆口杯凝固 后，趁熱將砂箱頂面溢流出的披縫鐵敲掉，并將澆口杯搬掉。 其他澆注應(yīng)注意事項(xiàng)與粘土砂同。 開(kāi)箱與落砂除芯 樹(shù)脂砂保溫性能好，澆注后鑄件冷卻較慢，對(duì)易裂和易產(chǎn)生白口的鑄件 應(yīng)比粘土砂延長(zhǎng)開(kāi)箱時(shí)間。 而對(duì)那些有硬度要求的鑄件則可適當(dāng)提早開(kāi)箱或?qū)⒕?部提前除去型砂，使該部位裸露在空氣中冷卻。 原則上應(yīng)先開(kāi)箱，吊出或翻出鑄件后，再將砂箱放在落砂機(jī)上落砂，以 免鑄件被碰壞。 由于靠近鑄件的型砂層已潰散， 所以落砂前開(kāi)箱和取出鑄件并不 十分困難。除芯作業(yè)因型砂的潰散，一般用工具或風(fēng)槍進(jìn)行即可。 樹(shù)脂砂造型芯互藝參數(shù) 澆注系統(tǒng)的

49、設(shè)計(jì) 樹(shù)脂砂澆注系統(tǒng)的基本原則是：快速（大流量）封閉、防止紊流與氣體 卷入，保證壓頭。 澆注速度 計(jì)算方法可參照粘土烘砂，但澆注速度應(yīng)盡量快，一般說(shuō)來(lái)， 500Kg 以 下鑄件澆就時(shí)間不超過(guò) 10秒為宜； IT 重鑄件不超過(guò) 20秒；即使 2 3T 重的鑄件也盡量在 30 秒內(nèi)澆注完畢。 快速澆注有利于較快建立壓頭， 使鑄型大量發(fā)氣以前做到?jīng)_心充型完畢。 這樣既 有力于防止氣孔缺陷，也有利于減少鑄件的熱粘砂和冷隔。 澆口型式與澆口比 對(duì)于高度較小的鑄件可以將內(nèi)澆口開(kāi)在分型面上，但較高鑄件應(yīng)優(yōu)先采 用底注澆口。 對(duì)于長(zhǎng)度較大的鑄件，在行車(chē)距離允許的情況下，為了加快澆注速度和 均勻緊鐵水，可設(shè)置二

50、道直澆口從兩端同時(shí)澆注。 對(duì)于階梯澆口，應(yīng)盡量避免上層輔助澆口過(guò)早進(jìn)鐵，為此上下內(nèi)澆口最 好有各自的直澆口。 冒口與出氣孔 樹(shù)脂砂在鐵水表層凝固前的剛性好、 強(qiáng)度高， 不易發(fā)生脹砂和型壁遷移， 依靠鐵水凝固期間的石墨化膨脹有一定的自補(bǔ)縮能力， 冒口比粘土砂的小， 可以 改用出氣冒口或溢流冒口。 但應(yīng)多設(shè)頂部出氣口，以保證行腔中的氣體盡快排 出。在外型的各部分芯座上應(yīng)盡量做出與大氣相通的通氣孔， 以保證型芯中氣體 順利逸出。 5 2 互藝設(shè)計(jì)參數(shù) 收縮率 樹(shù)脂砂對(duì)鑄件收縮率的影響較為復(fù)雜。一方面，由于芯骨簡(jiǎn)化、潰散性 好、對(duì)收縮阻礙小，另一方面，樹(shù)脂砂熱膨脹系數(shù)大，樹(shù)脂粘結(jié)劑也有一定的熱 強(qiáng)度，

51、使收縮率有減小的因素。 故在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)樹(shù)脂砂鑄件的收縮率可以在 0.81.4%范圍內(nèi)變動(dòng)。 總的傾向是縱長(zhǎng)方向收縮率較橫向的大； 外型的收縮（包 括形成外型的型芯） 較芯型的大； 長(zhǎng)大鑄件的收縮較小鑄件來(lái)的大。 但樹(shù)脂砂鑄 件的同一處的尺寸在相同條件下的收縮率其復(fù)現(xiàn)性較好， 因此對(duì)于要求較高的尺 寸可通過(guò)試制加以修正， 能夠找出較為標(biāo)準(zhǔn)的收縮系數(shù)。 一般設(shè)計(jì)中， 可試采用 外型（包括外型芯） 1.0 1.2%，型芯 0.8 1.0%的收縮率。 吃砂量 可取比粘土砂小的多的吃砂量。主要根據(jù)鑄件的大小、壁厚不同來(lái)選取。一 般距砂箱壁的吃砂量可取 20 50mm 即可。上下面的吃砂量可取 50

52、100mm， 蓋箱頂面吃砂量還應(yīng)考率鐵水壓頭的需要適當(dāng)增高， 否則需通過(guò)冒口圈、 出氣孔 圈、澆口杯的高度來(lái)補(bǔ)充， 這時(shí)要注意粘合良好， 防止圈底杯底跑火。 • 芯 頭間隙與分裂系數(shù)芯頭間隙應(yīng)小， 避免漂芯或型芯退讓。 根據(jù)型芯大小不同芯頭 間隙可取o 1.5mm,分型負(fù)數(shù)原則上可以不放。 拔模斜度 樹(shù)脂砂模樣的拔模斜度較粘土砂略大。有些鑄件不允許有拔模斜度處可 采用抽芯方法制模樣或用脫開(kāi)式芯盒。使用優(yōu)良的脫模劑可以使拔模斜度稍小 些。 呋喃樹(shù)脂砂鑄件缺陷及其對(duì)策 6 1 氣孔與針孔 產(chǎn)生原因 1 樹(shù)脂添加量過(guò)多,樹(shù)脂中氮含量過(guò)高。 2 醇基涂料的溶劑中有變質(zhì)酒精、 含水分較多或涂

53、料的濃度太低, 點(diǎn)火后 干燥不徹底。 3 水基涂料干燥不充分。 4 造型互藝方案不良。 其中影響較大的因素有： 澆注速度過(guò)慢； 通氣方案 不良；澆注系統(tǒng)尺寸合比例不當(dāng)；壓頭太低 5 回收再生砂的灼減量過(guò)高。 6 造型（芯）后尚未充分固化就過(guò)早合箱澆注，造成發(fā)起量過(guò)大。 7 造型操作不當(dāng)。如芯鐵外露，芯頭鉆鐵等。 防止氣孔類(lèi)缺陷的措施 針對(duì)以上各條產(chǎn)生原因，采取以下相應(yīng)對(duì)策： 1 選擇含 N 量較低的樹(shù)脂，并千方百計(jì)降低樹(shù)脂添加量，即（ 1 ）選用 粒型圓整、粒度適中、含微粉量低、耗酸量低的原砂； （ 2）添加偶聯(lián)劑；（ 3） 選用強(qiáng)度性能好的樹(shù)脂及適當(dāng)?shù)墓袒瘎┑?，盡可能將樹(shù)脂添加量將至砂重的

54、1.2%以下。 重視涂料的溶劑質(zhì)量；涂刷前對(duì)涂料充分?jǐn)嚢?；涂刷料后即時(shí)點(diǎn)火干燥。 1使用水基涂料后應(yīng)在小于 180C溫度下烘烤1 2小時(shí)以上，務(wù)使涂料 充分干燥。 使用醇基涂料應(yīng)用煤氣烘烤 30分鐘使涂料充分干燥。 2 制定互藝方案時(shí)要注意提高澆注速度，合理有效的設(shè)計(jì)通氣；掌握快 速、封閉、底注、不紊流的設(shè)計(jì)原則。 3 使回收砂灼減量控制在 3.0 3.5%以下。主要措施是盡量降低砂鐵比， 選擇優(yōu)良的再生設(shè)備，注意再生砂的管理。 4 型芯最好隔天使用， 鑄型也應(yīng)在造型 4 6 小時(shí)以后再上涂料及合箱澆 注。 5 嚴(yán)格造型（芯）、配模操作。芯骨不要外漏，芯頭要有防止鉆鐵措施， 以免嗆火造成氣孔缺陷。 以上主要討論了因呋喃鑄型本身而造成的侵入型氣孔缺陷，實(shí)際生產(chǎn)中 因鐵水溫度及溶煉質(zhì)量等因素引起的氣孔比例也不小， 要注意具體分析、 對(duì)癥下 藥。 6 2 機(jī)械粘砂與脈紋 產(chǎn)生原因 型砂骨料粒