树脂砂工艺

树脂砂工艺内容摘要：

S而少量采用磷酸，一般再生回用砂不采用磷酸做固化剂；硫酸的腐蚀性强，配制时也有一定危险，虽然固化速度快，但终强度不高，也有在砂中蓄积的问题，只有在一次性使用的自硬砂中，而且气温太低时才使用。 一般都是用有机酸坐固化剂。 对甲苯磺酸是白色结晶粉末，溶于水或酒精中使用，根据其酸值和浓度的不同，一般适合于春、夏、秋季使用，二甲苯黄酸则适应性更强，根据其酸值和浓度的不同，一年四季都可使用。 固化剂的技术参数主要有酸值、游离硫酸含量、粘度等。 表 23 列出了国内一些主要 商品固化剂的技术参数性 25 偶联剂 —硅烷 硅烷在树脂中主要是起加强作用。 通过硅烷分子 Si（ OCII 2） 3 基因，在一定条件下，它能与砂粒表面的 基产生缩合作用，释放出甲醇，形成硅氧键，这样硅烷与沙粒 “连接 ”起来，另一端环氧基遇酸以后，环被打开，它与树脂分子的活性基因反映连接起来，这样无机物的沙粒和有机物的树脂之间通过硅烷的架桥作用被偶连起来了。 因此树脂对硅砂（砂粒）表面的附着强度大大提高了，所以树脂自硬砂的使用机械强度也 随之提高了。 这种增强作用在低粘度的高糠醇树脂中更为明显。 国内用于自硬树脂砂的硅烷偶连剂主要有以下三种硅烷衍生物： 表 23 国内固化剂一览表 生产厂 型号 外观 总酸度 % （以硫酸计） 游离硫酸 % 粘度 ( 25 ℃ ） 厘泊 使用季节 卫东化工厂 FFDGO3 深棕色油状液体 以下 秋、冬、春 FFDGO4 深棕色油状液体 以下 春、夏、秋 FFDGO7 2527 4 以下 低温、高温 FFDGO6 2931 10 以下 低温、高温 FFDGO9 棕色油状 26 177。 177。 6080 低温、高温 东风化工厂 PT1 白色或灰白色晶体 ≥ 23 ≤ 2 10 ℃ 以上夏秋 PT2 白色或灰白色晶体 ≥ 30 ≤ 10 10 ～ 15℃ 冬春 XY1 浅棕色液体 ≥ 23 ≤ 2 10 ℃ 以上夏秋 XY2 浅棕色液体 ≥ 29 ≤ 10 10 ～ 15℃ 冬春 （ 1） Y—氨丙基三乙氧基硅烷，商品名称为 KH550，加入量为树脂的 %，可使型砂强度提高 50%以上。 （ 2） Y—缩水甘油丙基三甲氧基硅烷，商品名为 KH560，效果稍次于 KH550，加入量为树脂的 %。 （ 3）苯胺甲基三乙氧基硅烷（南大 42 号） 当硅烷加入量超过一定量以后，虽然增加加入量仍能继续提高强度，但提高的幅度将缓和的多，加上硅烷价格昂贵，所以最佳加入量为 － %即可。 硅烷加入树脂后，随时间的延长， 会遇水分解，试验表明，加入一周后，其增强作用将降低 70％，故一般都是使用前临时加入为宜。 国外也有将硅烷直接加入树脂内供应的，半年内硅烷作用仍不衰退，这与树脂质量和硅烷品种有关。 2 － 6 几种辅助材料 树脂砂对涂料的要求较粘土砂高，首先，呋喃砂的孔隙率高，而且有机粘结剂在高温下不能承受较长时间，这就要求涂料的固体含量高，粉料粒度细，粉料及粘结剂的耐火度高，抗爆热能力强等。 从溶剂上分，涂料有水基、醇基 两大类。 醇基涂料可以省去烘窑，提高效率和面积利用率，水基涂料则成本低，树脂不会过烧，涂层质量高（流平性及涂层厚度好）。 从耐火骨料主体来分，有黑色系、白色系（浅色涂料），目前看来，对铸铁件而言，以石墨为主的黑色涂料仍是性能最好的。 至少面层涂料应使用石墨涂料，但需添加皓英粉以提高耐火度；粉料细度均应细于 325 目，以便于底层涂料有一定渗透深度，防止渗铁和脉纹。 从制备方法上说，用球磨机甚至胶体磨混制涂料是目前较流行的。 表 2－ 4 为临安造型材料厂生产的几种铸铁 涂料的主要性能： 表 2－ 4 几种铸铁涂料性能 型 号 密 度 溶剂粘度 悬 浮 性 ％ 24 小时 发气量 mL/g 急 热 抗裂性 PH 值 LD101 乙醇 7－ 8 97 ≤ 20 无裂纹 8 － 9 LD102 水 7－ 8 97 ≤ 15 无裂纹 8 － 9 脱模剂 树脂砂型（芯）的起摸是在砂型（芯）初步硬化后进行的，不象粘土砂那样可以松动一下模样。 加上树脂，固化剂对模样有一定的附着力或粘砂现象，所以如果不在模样上涂适当的脱模剂，会给起摸造成很大的困难，模样容易被拉坏，型腔或型芯表面也会造成不光洁，较难修补，直接影响铸件尺寸精度和粗糙度，甚至造成粘砂或砂眼。 本厂研制的 ZLX— 1 型树脂砂脱模剂为不然性银色液体，易涂自干，离型性 好，一次涂刷可耐用数十次，薄膜均匀且不蓄积，不影响模型尺寸精度，涂刷面积达 6— 10M 2 /Kg，光亮银色还可防止漏涂，可普遍使用于木模、金属模、塑料模等。 铸型修补胶粘剂 树脂砂起模，下芯和搬运途中，砂型（芯）有时会有破损。 它不能像粘土砂那样可进行简单的修型操作，这就需要特殊的粘合剂将破损部分粘到原处。 本厂研制的 ZN— 1 型铸型修补胶粘剂具有无毒、常温自硬 、粘度和粘合强度高、硬化快、发气量小的优点，采用塑料带小包装，使用方便，保存期长、用量省，除了可以用于树脂砂，水玻璃砂、油砂，含脂砂等砂型（芯）损伤的修补外，也可以用于芯型组合及型芯、芯撑、浇口杯的固定及作为芯头防呛火密封材。 浇口陶管 浇口陶管有 φ 15—φ 150 等口径。 分直管、弯头、三通等形状。 应具有一定耐火度并可被锯断的性能。 直浇口和底注内浇口都可采用。 不仅可以简化造型分箱，且可防止浇口内冲砂等缺陷，克服了 深浇口刷涂料的困难，使用时先将陶管按所需高度锯好或接长用胶纸贴住，再贴上弯头，造型时埋在沙里即可。 不难设想，只有在不需用力捣实的自硬砂互艺中才有必要和可能采用陶管浇口。 其它 如封火条、分型剂、滤渣片（网）、型芯通气管等等，也都随着树脂砂互艺的推行而被开发出来，目前辅助材料也逐步转向专业化生产。 能。 第三章 自硬呋喃树脂砂的工艺性能 3 — 1 呋喃砂的硬化特性 呋喃砂的硬化反应从树脂加入到已予混（即已加入固化剂）的混合料的瞬间起就开 始进行，图 3— 1 为经时硬化特性曲线一例。 以上曲线是将混制出的型砂立即做出抗拉试块，然后经过 1 小时、 2 小时、 3 小时、 …… 24 小时，每次分别刷 3 个以上试样的抗拉强度，取平均值作为该时刻的抗拉强度值所绘制出来的强度 ——时间曲线。 从曲线可以看出，开始有一个孕育期，这时反应很缓慢，强度上升慢，然后强度迅增，到 5 小时以后强度的上升又缓慢了，到 24 小时后则升高非常缓慢，基本趋于稳定值，故将 24 小时的强度定为 “终强度 ”。 作硬化特性曲线应选用标准砂制作式样，以便互相比较。 随树脂、固化剂的种类和加入量的不同，以及温度、湿度的不同，硬化曲线也各异，但硬化的三个阶段是基本相同的。 二、树脂砂可使时间 树脂砂混 制好以后，即开始了树脂的固化反应，如果混制好以后停留一段时间再造型，则会将已经交联起来的部分树脂链重新破坏，使得终强度恶化。 所以刚混出的型砂做出的试样强度最高。 如果将混制好的树脂砂每隔一定时间作出一组式样，分别测定他们的 24 小时终强度，可以作出象图 3— 2 那样的曲线。 我们将终强度为刚混制好砂的式样终强度 70%的试样制作时间称为可使用时间。 超过可使用时间的秒，流动性恶化，给制芯带来困难，甚至无法做成，做成的强度也低，充填密度也小，表面稳定性也差，容易引 起冲砂和傻眼缺陷。 所以树脂砂造型制芯的原则之一就是混好的砂要尽快成型，要在可使用时间之内完成造型操作。 生产现场上判定可使时间的方法，一般是当型砂开始 发粘，呈粘连，即认为已超过了可使用时间。 三、可起模时间 树脂砂造型制芯后，必须等型砂建立一定强度后才可起模，否则型和芯继续发生变形和破裂等，一般认为型砂抗压强度达到 １ .4Kg /cm 2，作为可起模强度，将这段时间称为可起模 时间。 生产现场可通过经验判定起模时间，一般手持钉子向砂型（芯）中扎不进去时，被认为是可以进行起模了。 见图 3— 3 所示 . 3 — 2 影响呋喃砂硬化特性的因素 影响呋喃树脂砂硬化特性的最主要因素是树脂与固化剂的品种及加入量（固化剂占树脂重量的比例），此外原砂的含水量耗酸量及温度、环境的温度与湿度等也对树脂砂的硬化特性有一定影响。 环境温度和湿度 硬化速度随环境温度升高而加快，可使用时间也随之减少。 理想的环境温度一般为 20 — 30℃ ，一般温度高，初强度与终强度也高些，可起摸时间缩短。 但当环境温度达 40℃ 时初强度随较好，但终强度却比 15℃ 还要低。 硬化反应是一个缩合反应，有水分折出，所以环境湿度大影响硬化反应的进行，降低初强，也降低终强度。 为此，根据气温与湿度的变化，需调节固化剂的品种和加入量。 砂温 在 35℃ 以下时，提高砂温，不仅硬化快，而且终强度高，但超过 40℃ 的砂，使型砂可使用的时间大大缩短，终强度和表面稳定性也会降低。 砂温低于 5℃ ，则硬化困难。 为此，对于混碾前的砂预先进行调温处理，尤其是旧砂回用情况下，旧砂再生后温度仍可达 90℃ 左右，经过砂冷却装置后，将砂温降到 35℃ 以下使用。 其他影响硬化特性的因素 原砂耗酸量高，需耗费一定量固化剂以中和砂中碱性物质 ，故降低硬化速度和终强度。 原砂中水分含量高影响硬化速度和终强度。 加入缓凝剂（如氯化钙）可以减缓硬化速度和延长可使时间。 3 — 3 自硬呋喃树脂砂的性能 表面稳定性 将经 24 小时硬化后的 φ 50 50试样称重 W 1；然后放在 14 目筛上振动 2 分钟，再称重 W 2，则表面稳定性为： SSI=W 2/W 1 100 ％ 砂型（芯）表面稳定性不足会导致冲砂及 砂眼、机械粘砂等缺陷，一般来说表面稳定性的好坏与型砂常温强度的高低是一致的。 增加树脂加入量，选择合适的固化剂品种及加入量，不超过可使用时间，造型时适当的紧实，芯盒填砂面用刮刀墁平等等都可提高表面稳定性。 生产上要求砂型（芯）的互作表面（即与铁水接触的表面）稳定性应大于 90%，现场经验判定方法是用手指摩擦硬化后的型（芯）表面，一般以摸不下砂粒为准。 透气性 它与硬化。