堿酚醛樹(shù)脂自硬砂

1、文檔來(lái)源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持 .堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂的一些特性英國(guó)Borden 公司首先開(kāi)發(fā)了有機(jī)酯硬化的堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂工藝，并于1981年獲得專(zhuān)利，簡(jiǎn)稱(chēng)a-Set 工藝。其主要特點(diǎn)是混砂、造型、澆注時(shí)散發(fā)的煙氣少，有利于改善環(huán)境。所用的樹(shù)脂是甲階酚醛樹(shù)脂的一種，但含有KOH 、NaOH 等堿性材料，故通常稱(chēng)之為堿性酚醛樹(shù)脂。樹(shù)脂中的游離的K 、Na。離子，對(duì)于樹(shù)脂與有機(jī)酯發(fā)生作用、樹(shù)脂的交聯(lián)反應(yīng)都至關(guān)重要。多種低級(jí)酯都可作為硬化劑， 應(yīng)用較廣的是碳酸丙烯酯，這也是作用較強(qiáng)的硬化劑。還可用幾種有機(jī)酯混合配成作用強(qiáng)弱不同的牌號(hào)，以適用于不同的生產(chǎn)條件。一樹(shù)

2、脂的硬化機(jī)制在樹(shù)脂的硬化反應(yīng)中，首先是樹(shù)脂中的堿與酯反應(yīng)，形成堿金屬的碳酸鹽，釋放醇。樹(shù)脂中的堿形成碳酸鹽后，即處于反應(yīng)狀態(tài)，可在常溫下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng) ，將砂粒粘結(jié)，使型砂具有必要的強(qiáng)度。由于作為硬化劑有機(jī)酯是參與樹(shù)脂硬化反應(yīng)的組分，不同于硬化劑只起催化作用、不參與反應(yīng)的其他樹(shù)脂 自硬砂，不能通過(guò)改變硬化劑的加入量來(lái)調(diào)整 自硬砂的硬化速率和起模時(shí)間。有機(jī)酯的加入量一般為樹(shù)脂的 2025 ，因樹(shù)脂和硬化劑的品種而略不同。樹(shù)脂加入量不足，則鑄型難 以硬化 ；樹(shù)脂加入量太高，則會(huì)感到混成砂和砂型膩滑，而且可能導(dǎo)致鑄型一金屬界面處發(fā)生反應(yīng)，影響鑄件表面質(zhì)量。自硬砂的硬化速率和起模時(shí)間，應(yīng)由改變硬化劑的牌

3、號(hào)予以調(diào)整。有機(jī)酯硬化的酚醛樹(shù)脂砂，在有機(jī)酯的作用下，樹(shù)脂在常溫下只發(fā)生部分交聯(lián)反應(yīng)，起模時(shí)型砂仍然保持一定的塑性，澆注初期還有一短暫的、因受熱而再次發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的過(guò)程，也就是通常所說(shuō)的二次硬化。二堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂工藝的優(yōu)點(diǎn)堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂工藝主要有以下優(yōu)點(diǎn)。文檔來(lái)源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持 .1混砂、造型、澆注時(shí)散發(fā)的煙氣少于以酸為硬化劑的呋喃樹(shù)脂砂、以酸為硬化劑的甲階酚醛樹(shù)脂砂和以胺為硬化劑的尿烷樹(shù)脂砂。2由于起模時(shí)型砂仍然保持一定的塑性，故起模性能好， 型砂不易粘附在模具上，砂型表面比較光潔，模樣上的起模斜度也可較小。3二次硬化后，砂型的熱穩(wěn)定性較好

4、，厚壁鑄件表面上也很少出現(xiàn)脈狀紋缺陷。4澆注后，在高溫的作用下，堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂較易潰散，有利于防止形狀復(fù)雜的鑄鋼件產(chǎn)生裂紋，同時(shí)也可使?jié)沧⒑箬T型的落砂性能改善。三酯硬化堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂的熱分解鑄型澆注后，堿性酚醛樹(shù)脂的熱分解大致可分為三個(gè)階段。1300C 以下在 300。C 以下，樹(shù)脂本身基本上不發(fā)生分解，這一階段產(chǎn)生的氣體主要是水分，還有少量樹(shù)脂硬化時(shí)束縛于樹(shù)脂中未能釋放的甲醛。2300600之間300以上，砂粒表面的樹(shù)脂膜開(kāi)始熱分解，而且分解的速率很高，產(chǎn)生的氣體有水蒸汽、 C0、c0 、甲烷、乙烷、苯酚、烷基酚、烷基苯等。在 300600C 之間，樹(shù)脂粘結(jié)橋仍然保持其 骨架，內(nèi)部因

5、熱分解而呈多孔狀，透氣性好。3600C 以上熱分解產(chǎn)生的氣體的成分與300600之間大致相同，但在此階段樹(shù)脂粘結(jié)膜發(fā)生劇烈的體積收縮，致密度提高，因而砂型的透氣性人幅度降低。這就導(dǎo)致酯硬化的堿性酚醛樹(shù)脂砂在高溫下保溫性能好，是鑄件冷卻速率減緩、熱節(jié)處易于產(chǎn)生收縮缺陷的主要原因。文檔來(lái)源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持 .四酯硬化堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂再生回用的問(wèn)題堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂的再生性能不能令人滿(mǎn)意，是影響其推廣應(yīng)用的最大問(wèn)題。1再生砂回用會(huì)導(dǎo)致白硬砂的強(qiáng)度降低樹(shù)脂交聯(lián)反應(yīng)的產(chǎn)物是堿金屬碳酸鹽。加熱到 510C 以上，堿金屬鹽轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)堿性金屬氧化物，此種氧化物又可以與

6、硅砂作用，在砂粒表面上形成玻璃狀堿金屬?gòu)?fù)合硅酸鹽薄膜。這種薄膜是金屬氧化物和砂粒作用形成的，對(duì)砂粒的附著很牢固，舊砂進(jìn)行再生處理時(shí)，很難將除去。這種薄膜呈玻璃狀，樹(shù)脂不易將其潤(rùn)濕，再生砂中加入樹(shù)脂重新混砂時(shí)，樹(shù)脂難以均勻地附著于砂粒表面的薄膜上，因而再粘結(jié)性能不佳，配制的自硬砂的強(qiáng)度明顯下降。目前，廣泛用于樹(shù)脂 自硬砂的干態(tài)摩擦再生方式，對(duì)于以呋哺樹(shù)脂、甲階酚醛樹(shù)脂、尿烷樹(shù)脂等作為粘結(jié)劑的型砂、芯砂，都有很好的效果。舊砂再生處理的過(guò)程中，雖不能將砂粒表面的粘結(jié)膜完全脫除，但是，再生后砂粒表面上殘留少量不連續(xù)的樹(shù)脂膜，對(duì)再粘結(jié)的強(qiáng)度沒(méi)有明顯的負(fù)面影響。再生砂中加入粘結(jié)劑后的粘結(jié)強(qiáng)度，般可等同于完

7、全用新砂時(shí)的強(qiáng)度，多數(shù)情況下，用再生砂時(shí)強(qiáng)度還會(huì)略高一些。對(duì)于堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂，砂粒表面上殘留的堿金屬硅酸鹽薄膜對(duì)再粘結(jié)的影響很大，采用干態(tài)摩擦再生方式時(shí)，再生砂的粘結(jié)強(qiáng)度顯著降低。目前，世界各國(guó)再生砂的回用量一般都不超過(guò) 80% ，有的鑄造廠(chǎng)不得不全部用新砂配制面砂。舊砂再生回用的次數(shù)越多，型砂的強(qiáng)度性能越差。2對(duì)熱再生方法探討以前曾有人認(rèn)為： “堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂采用干態(tài)摩擦再生的效果不好，將舊砂加熱后在熱態(tài)進(jìn)行機(jī)械再生處理可能有助于脫除堿金屬硅酸鹽薄膜” 。但是 ，許多試驗(yàn)、研究的結(jié)果都未能證實(shí)熱再生方式的有效性。舊砂進(jìn)行熱法再生時(shí)，如溫度超過(guò) 650，玻璃狀薄膜可使砂粒在焙燒爐中燒結(jié)

8、，惡文檔來(lái)源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持 .化砂粒的流動(dòng)性，從而影響再生處理的效果，而生產(chǎn)廠(chǎng)所用的熱再生設(shè)備中，多數(shù)都難以準(zhǔn)確地控制溫度。這是熱法再生的難點(diǎn)之一。也有研究結(jié)果表明：在550左右進(jìn)行熱再生時(shí)，舊砂多次循環(huán)使用也會(huì)導(dǎo)致再粘結(jié)性能惡化。3在改進(jìn)再生回用砂粘結(jié)性能方面的工作堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂問(wèn)世以來(lái)，砂再生就是個(gè)問(wèn)題，在這方面的試驗(yàn)、研究工作一直就沒(méi)有間斷。目前，在生產(chǎn)上實(shí)際應(yīng)用的主要有兩種方法。(1)再生砂中加入水或其他潤(rùn)濕劑由于水能潤(rùn)濕殘留的樹(shù)脂膜，而且酚醛樹(shù)脂也具有一定的親水性，再生砂中加入少量的水后，有利于樹(shù)脂和硬化劑在砂粒表面多孔性的殘留膜上彌散

9、，可使自硬砂的強(qiáng)度有所提高。水的加入量一般為03，且應(yīng)使水在再生砂中均勻分布。澳大利亞的 Vaughan鑄鋼廠(chǎng)多年采用這一工藝，效果穩(wěn)定。(2)熱再生時(shí)加入專(zhuān)用的處理劑為改善堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂熱再生的效果設(shè)在 美 國(guó) IllinoiS州 的 Borden 公 司與 Winnebago 鑄造廠(chǎng)合作，開(kāi)發(fā)了一種新的砂再生工藝，其要點(diǎn)如下。脫箱落砂后，將自硬砂的團(tuán)塊破碎，隨即加入專(zhuān)用的處理劑，使之與砂粒混合均勻。然后將砂粒加熱到650700進(jìn)行熱再生。由于處理劑的作用，解決了砂粒燒結(jié)的問(wèn)題，全部用再生砂配制的樹(shù)脂自硬砂，粘結(jié)強(qiáng)度與全部用新砂者相同，甚至還略好一些。專(zhuān)用的處理劑是一種礦物，與水配制成懸

10、浮液后應(yīng)用。熱再生處理前將其加入已破碎成粒狀的舊砂中。處理劑是為中和殘留堿金屬鹽的有害作用而選用的，可以防止砂粒在焙燒過(guò)程中燒結(jié)。文檔來(lái)源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持 .專(zhuān)用的處理劑可與堿金屬鹽 (特別是自由堿離子 )形成復(fù)雜的化合物，然后又被吸附在礦物顆粒上，再由除塵系統(tǒng)將礦物顆粒從再生砂中脫除。此項(xiàng)工藝的要點(diǎn)是要加入足夠量的處理劑，其中包括與堿金屬鹽形成復(fù)雜的化合物所需的量，和吸附生成的化合物所需的量。當(dāng)然，由于各鑄造廠(chǎng)的具體條件不同，處理劑的加入量也不盡相同，取決于系統(tǒng)砂中自由堿金屬的實(shí)際含量。干態(tài)摩擦再生方式時(shí)，采用這種處理劑也可防止?jié)沧r(shí)高溫對(duì)砂粒的影響

11、，但還是以與熱法再生配合使用時(shí)的效果為最好。美國(guó) Winnebago鑄造廠(chǎng)早已在生產(chǎn)中采用這一工藝，處理劑的加入量為砂量的1 % 。在歐洲，也有一些鑄造廠(chǎng)成功地采用了加處理劑的熱再生工藝。五堿 l 生酚醛樹(shù)脂自硬砂工藝的其他問(wèn)題除了舊砂再生方面存在問(wèn)題以外，堿性酚醛樹(shù)脂白硬砂工藝還有一些不足之處，采用此項(xiàng)工藝時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的措施，以獲得較好的效果。1粘結(jié)強(qiáng)度略低堿性酚醛樹(shù)脂 自硬砂，硬化后的強(qiáng)度略低于呋喃樹(shù)脂 自硬砂，加入量應(yīng)略多一些。實(shí)際加入量 因?qū)﹁T型 的要求不同而異，一般在 13 18之問(wèn)。加入量太低，鑄型、芯子易于損壞，從而影響鑄件質(zhì)量；加入量太高，則影響起模，澆注后脫箱、落砂也比較困難。2殘留的樹(shù)脂膜具有一定的吸濕性堿性酚醛樹(shù)脂 自硬砂經(jīng)再生后，砂粒表面殘留的樹(shù)脂膜有吸濕性，這一特性有兩方面的作用：好處是可以通過(guò)加入水或其他處理劑改善再生砂的粘結(jié)性能；缺點(diǎn)是潮濕季節(jié)儲(chǔ)存于砂斗中的再生砂容易粘附在斗