【正文】 1270℃ ，比重 。石英比重 ，莫氏硬度七級，熔點(diǎn) 1713℃ ，具有耐高溫、耐磨損等優(yōu)點(diǎn)。 2 — 1 原砂 一般仍選用天然石 英砂。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)量進(jìn)步很快，有些已接近或達(dá)到國外同類產(chǎn)品的水平。于是在這種社會生產(chǎn)發(fā)展的新形勢下，在國外樹脂砂熱的推動下，迫使我國廣大鑄造工作者們認(rèn)識到應(yīng)用自硬樹脂砂是造型工藝上的一場革命，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)品躍入國際市場的基本保證。這種發(fā)展趨勢至今方興未 艾，盡管其他有機(jī)自硬鑄型開發(fā)了更多種類，然而現(xiàn)在占首位的仍然是自硬呋喃樹脂砂。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)。 1 ．對原砂要求較高，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 ．氣溫和濕度對硬化速度和固化后強(qiáng)度的影響較大； 3 ．與無機(jī)類粘結(jié)劑的鑄型相比，樹脂砂發(fā)氣量較高，如措施不當(dāng)，易產(chǎn)生氣孔類缺陷； 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 ．對球鐵件或低 C 不銹鋼等鑄件，表面因滲硫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。 5 ．樹脂砂型 (芯 )強(qiáng)度高 (含高溫強(qiáng)度高 )、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)雜件、關(guān)鍵件。 根據(jù)一般統(tǒng)計(jì)，用自硬呋喃樹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%。 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，所以樹脂砂鑄件的鑄件表面質(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，達(dá)到 CT79 級精度和 1－ 2mm / 600mm 的平直度，表面粗糙度更大有改觀。圖 1－ 1 為呋喃樹脂粘結(jié)劑的成分和代表性的呋喃自硬樹脂結(jié)構(gòu)的一例。作為鑄造粘結(jié)劑用的呋喃樹 脂一般是用糠醇 (FA)與尿素、甲醛或苯酚等縮合而成的 ,如尿醛呋喃樹脂（ UF/FA）、酚醛呋喃樹脂 (PF/FA)、酚脲醛呋喃樹脂（ UPF－ FA)和甲醛 ——糠醇樹脂 (F/FA)等。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。通常被簡稱為 “冷硬樹脂砂 ”，甚至 “樹脂砂 ”。以下介紹兩個(gè)基本概念。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)母體來命名。 二、呋喃樹脂的硬化機(jī)理 根據(jù)呋喃樹脂的組成不同，分別可以通過加熱、通入硬化氣體或添加酸催化劑等方法使其固化。 初期階段 1 — 2 自硬呋喃樹脂砂的優(yōu)缺點(diǎn) 一、自硬呋喃樹脂砂具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1 ．鑄件表面光潔、棱角清晰、尺寸精度高。 2 ．造型效率高，提高了生產(chǎn)率和場地利用率，縮短了生產(chǎn)周期。 3 ．減輕勞動強(qiáng)度，大大改善了勞動條件和工作環(huán)境，尤其是減輕了噪音、矽塵等，減少了環(huán)境污染。 6 ．舊砂回收再生容易，可以達(dá)到 90— 95%的再生回收率。 1 — 3 自硬呋喃樹脂砂的發(fā)展概況 呋喃樹脂最早作為鑄型用粘結(jié)劑是 1958 年在美國開始使用的，當(dāng)時(shí)是作為熱芯盒 粘 結(jié)劑使用的。為獲得今天這樣的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在我國，七十年代開始研究自硬樹脂砂，但僅限于個(gè)別廠家和研究單位搞試驗(yàn)。因此八十年代我國鑄造生產(chǎn)戰(zhàn)線上形成了 “樹脂砂熱 ”。事實(shí)表明用樹脂砂工藝取 代粘土烘模砂生產(chǎn)多種小批量中大鑄件是今后國內(nèi)鑄造業(yè)界的發(fā)展方向之一。對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。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。硬度很低，極易破碎，它在砂中的含量多少對原砂的復(fù)用性很有影響。 二、粒形和表面光滑度 對于粒形，要求園形或類園形，砂粒表面應(yīng)光潔平整，沒有孔洞或裂紋。為了改善粒形，對原砂最好進(jìn)行擦磨處理。 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，樹脂用量少，透氣性好，耐火度高。由于微粉表面積很大，消耗樹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。所以對樹脂砂用原砂應(yīng)進(jìn)行干燥處理。因?yàn)樵爸泻心承┎蝗苡谒膲A性物質(zhì)，所以砂不采用簡單的 PH 值實(shí)驗(yàn)，而采用耗酸量實(shí)驗(yàn)。表 2— 1 列舉了一些樹脂砂用原砂的性能。 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。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 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。 三、微粉含量 這也是監(jiān)測再生砂的主要指標(biāo)，微粉除了破碎的砂粒以外最主要的有再生時(shí)剝下的樹脂膜及涂料成分、燃燒過的有機(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風(fēng)選或篩分，將微粉含量（底盤）控制在 %以下。相反含氮量將會增加。對于高溫性能而言，隨糠醇含量的增加，呋喃砂的熱強(qiáng)度也相應(yīng)提高。與此相反，含氮量增加，降低熱強(qiáng)度。一定的含氮量有利于減少呋喃樹脂的脆性，降低型砂的膨脹，有利于減少鑄件表面脈紋的產(chǎn)生。隨著甲醛比例增加，樹脂中游離甲醛明顯增加，硬化速度也加快。 值 樹脂的反映過程中， PH 值也是影響粘度的因素。 95 0 0 BZF70 黃棕色 70 6 范道有機(jī)化工廠 JY852 透明棕褐色 ≤ 50 85 22 ≤ JY701 30 70 3 ≤ 遼陽有機(jī)化工廠 LF2 透明紅棕色 3070 177。一般都是用有機(jī)酸坐固化劑。通過硅烷分子 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，另一端環(huán)氧基遇酸以后，環(huán)被打開，它與樹脂分子的活性基因反映連接起來，這樣無機(jī)物的沙粒和有機(jī)物的樹脂之間通過硅烷的架橋作用被偶連起來了。 177。 硅烷加入樹脂后，隨時(shí)間的延長， 會遇水分解，試驗(yàn)表明，加入一周后，其增強(qiáng)作用將降低 70％，故一般都是使用前臨時(shí)加入為宜。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，樹脂不會過燒，涂層質(zhì)量高（流平性及涂層厚度好）。表 2－ 4 為臨安造型材料廠生產(chǎn)的幾種鑄鐵 涂料的主要性能： 表 2－ 4 幾種鑄鐵涂料性能 型 號 密 度 溶劑粘度 懸 浮 性 ％ 24 小時(shí) 發(fā)氣量 mL/g 急 熱 抗裂性 PH 值 LD101 乙醇 7－ 8 97 ≤ 20 無裂紋 8 － 9 LD102 水 7－ 8 97 ≤ 15 無裂紋 8 － 9 脫模劑 樹脂砂型（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一下模樣。它不能像粘土砂那樣可進(jìn)行簡單的修型操作，這就需要特殊的粘合劑將破損部分粘到原處。應(yīng)具有一定耐火度并可被鋸斷的性能。 其它 如封火條、分型劑、濾渣片（網(wǎng)）、型芯通氣管等等，也都隨著樹脂砂互藝的推行而被開發(fā)出來，目前輔助材料也逐步轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)化生產(chǎn)。 從曲線可以看出，開始有一個(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 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 ”。所以剛混出的型砂做出的試樣強(qiáng)度最高。所以樹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。見圖 3— 3 所示 . 3 — 2 影響呋喃砂硬化特性的因素 影響呋喃樹脂砂硬化特性的最主要因素是樹脂與固化劑的品種及加入量（固化劑占樹脂重量的比例），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樹脂砂的硬化特性有一定影響。 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，對于混碾前的砂預(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) 90℃ 左右，經(jīng)過砂冷卻裝置后，將砂溫降到 35℃ 以下使用。 3 — 3 自硬呋喃樹脂砂的性能 表面穩(wěn)定性 將經(jīng) 24 小時(shí)硬化后的 φ 50 50試樣稱重 W 1；然后放在 14 目篩上振動 2 分鐘，再稱重 W 2，則表面穩(wěn)定性為： SSI=W 2/W 1 100 ％ 砂型（芯）表面穩(wěn)定性不足會導(dǎo)致沖砂及 砂眼、機(jī)械粘砂等缺陷，一般來說表面穩(wěn)定性的好壞與型砂常溫強(qiáng)度的高低是一致的。 透氣性好是呋喃樹脂砂的一個(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。圖 3— 4 為樹脂加入量與發(fā)氣量的變化關(guān)系。將試樣經(jīng) 24 小時(shí)硬化后放在 100、 200、 300℃ 的電爐中保持一定時(shí)間，取出冷卻至室溫，測定其抗壓強(qiáng)度。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。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。連續(xù)式混砂機(jī)一般為攪籠式。 二、樹脂與固化劑的加入量 隨著樹脂加入量增加，呋喃砂的終強(qiáng)度將增加。 冬季使用金屬模或金屬型板會影響硬化，盡可能采用木模。放砂前要仔細(xì)檢查活塊是否齊全到位。但造型中仍需十分注意凹處、角部、活塊凸臺下等不易充填部位的緊實(shí)操作。直澆口棒及出氣、冒口棒應(yīng)在造型后幾分鐘內(nèi)拔出。同樣，對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。由于樹脂砂型起模是在半硬化狀態(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。 造型與制芯時(shí)要特別注意放好出氣。 為防止溶劑和水分過多地滲進(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。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。水基涂料上好后應(yīng)進(jìn)烘房在 150— 180℃ 下烘干 1— 2 小時(shí)。 o 要采取防止鐵 水鉆芯頭的措施，以避免槍火和氣孔。 o 為保證鐵水壓頭，所