【正文】 的灼燒減量 PK則 ： 其中 B——每次混砂時粘結劑的加入量（樹脂和固化劑） R1 ——新砂添加量（ %） R2 ——澆注時燃燒去膜率（ %），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，則鑄件易產生氣孔缺陷。前者是因為除塵去掉一部分細粒及微粉，砂粒表面殘存有機物固化層等等；后者是因為砂粒的破碎等。 表 2— 1 國內幾種樹脂砂用原砂的性能 生產廠家 名稱 粒度、粒形 SiO2 含量 % 含泥量 % 耗酸值 ml 用 途 星子型砂礦 擦磨砂 S24/45 （ ○ □） 6 ≤ 4.5 鑄鐵 S28/55 （ ○ □） 1 ≤ 4.5 鑄鐵 S45/75( ○ □ ) 9 ≤ 4.5 鑄鐵 大林型砂廠 水洗砂 55/100( ○ ) 鑄鐵 45/75 （ ○） 鑄鐵 75/150 （ ○） 鑄鐵 平 沉 2S30/50 （ ○ 鑄鐵 潭精選硅砂廠 積砂 □） 2 5 3S50/100 （ □ ○） 6 2 鑄 鐵 1S40/70 （ □） 鑄鋼、高級鑄鐵 1S50/100 （ □） 0 4 鑄鋼、高級鑄鐵 2 — 2再生砂 對澆注后的樹脂砂經砂塊破碎后的砂粒，通過機械摩擦等方法將其表面殘留的固化樹脂層去掉一部分的處理叫樹脂砂有再生處理。 使用再生處理砂時，由于新砂加入量少，耗酸量的影響較輕，但對于全部采用新砂的樹脂砂，耗酸量的影響則不可低估一般應控制在 5以下。 五、 PH值與耗酸量 原砂的 PH 值對樹脂砂的固化速度及終強度有一定的影響，由于樹脂是在酸催化劑作用下脫水縮合固化的，故當原砂堿性較強時，需耗費額外的酸固化劑。一般要求原砂含泥量應小于 %。粗砂的缺點是抗機械粘砂能力低。目前我國唯一生產擦磨砂的是江西星子砂礦。這樣的砂粒表面積小，砂粒表面涂上一層薄膜所需的樹脂量少些。 總之，在選擇原砂時， SiO 2 含量應盡量高一些，不純物要少，當然還與金屬的熔點和澆注溫度，鑄件壁厚等因素有關。 長石是鋁硅酸鹽，常見的有鉀長石（ K 2O、 AI 2O SiO 2）鈉長石（ Na 2O、 AI 2O 3 SiO 2）和鈣長石（ 2CaO、 AI 2O SiO 2） ,長石比重 ,莫氏硬度 6－ ，熔點 1100－ 1250℃ ，因其熔點低、硬度低、不耐磨、易粉碎，會降低樹脂砂的復用性和耐火度。這里我們主要討論樹脂砂對石英砂的要求。 第二章 自硬呋喃樹脂砂的原輔材料 組成自硬呋喃樹脂砂的主要原材料有作為型砂骨料的原砂，作為粘結劑用的呋喃樹脂，作為催化劑用的酸類固化劑和作為添加劑的硅烷偶聯劑等，樹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。由于自硬樹脂砂最適合于多品種小批量的中大鑄件生產，所以機床行業(yè)、水泵行業(yè)、閥門行業(yè)和造船、石化等行業(yè)在樹脂砂推廣應用中走在最前面。從八十年代初，尤其是 1982年以后，隨著改革開放政策的貫徹，我國與國外合作生產的工廠增多，不少合作生產的外國廠家都對鑄件生產提出來用自硬樹脂砂的要求，否則無法合作。 在歐美， 70— 80 年代是自硬呋喃砂取得飛躍發(fā)展的時期。把它作為自硬性鑄型進行研究是 1963年－ 1971年在英國進行的。在節(jié)約新砂、減少運輸、防止廢棄物公害等方面效果顯著。 4 ．節(jié)約能源。 這是由于（ 1）、型砂流動性好，不需搗固機緊實，節(jié)省了大量的搗固工作量，使造型操作大為簡化； (2)鑄型強度高，節(jié)約了起模后修型工作量；（ 3）型（芯）上醇基涂料點干后可省去烘干工序，節(jié)約了工時和場地； (4)舊砂回收后干法機械再生，使砂 處理為封閉系統，便于機械化，可以節(jié)約大量舊砂處理，型砂混制、運輸等輔助勞動；（ 5）型砂的潰散性好，落砂容易，修整工作量少、（ 6）節(jié)約了一些造型（芯）前的準備工作量。 這是由于樹脂砂造型可以排除許多使型（芯）變形的因素。酸催化（即 “自硬 ”）的呋喃樹脂一般糠醇含量都超過 50%。 (2)耐熱材料呋喃玻璃纖維增強復合材料的耐熱性比一般的酚醛玻璃纖維增強復合材料高，通常可在 150℃ 左右長期使用。 呋喃樹脂的性能及應用 ——未固化的呋喃樹脂與許多熱塑性和熱固性樹脂有很好的混容性能，因此可與環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂混合來加以改性?？啡┡c丙酮在堿性條件下進行縮合反應形成糠酮單體繽紛可與甲醛在酸性條件下進一步縮聚，使糠酮單體分子間以次甲基鍵連接起來，形成糠醛丙酮樹脂?？啡┍椒訕渲闹饕攸c是在給定的固化速度時有較長的流動時間，這一工藝性能使它適宜用作模塑料。這類樹脂的品種很多，其中以糠醛苯酚樹脂、糠醛丙酮樹脂及糠醇樹脂較為重要。呋喃本身在互業(yè)上并無什么用途，但它的衍生物 ——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，糠醛學名叫 α——呋喃甲醛，糠醇學名叫呋喃甲醇。 一、呋喃樹脂的概念 由碳原子和其它元素原子 (如 O、 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。呋喃樹脂砂工藝知識（ 1） 第一章 / 概論 1 — 1 自硬呋喃樹脂砂的概念 自硬呋喃樹脂砂的命名來源于英語的 Furan NoBake process，它表示以呋喃樹脂為粘結劑，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。含有雜環(huán)的有機化合物叫做雜環(huán)化合物。它們的分子結構如下： 含有糠醇的樹脂稱為呋喃樹脂。 (1)糠醛苯酚樹脂。用糠醛苯酚樹脂制備的壓塑 粉特別適于壓制形狀比較復雜或較大的制品。 (3)糠醇樹脂。固化后的呋喃樹脂耐強酸 (強氧化性的硝酸和硫酸除外 )、強堿和有機溶劑的侵蝕，在高溫下仍很穩(wěn)定。 (3)與環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂混合改性將呋喃樹脂與環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂混休整使用，可改進呋喃玻璃纖維增強復合材料的力學性能以及制備時的工藝性能。其硬化機構很復雜，現在還未完全弄清楚，但基本的樹脂化反應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。如：（ 1）型砂流動性好，不需搗固機緊實，減少了模樣（芯盒）的傷損和變形；（ 2）砂型（芯）固化后起模，減少了因起模前松動模樣和起模時碰壞砂型（芯）引起的變形；（ 3）無需修型，減少了修型時引 起的變形；（ 4）無需烘烤，減少了因烘烤造成的鑄型（芯）變形；（ 5）鑄型強度高、表面穩(wěn)定性好，故芯頭間隙小、分型負數小，減少了下芯、配模過程中鑄型的破損和變形，保證了配模精度；（ 6）鑄型（芯）硬度高，熱穩(wěn)定性好，可以有效地抵御澆注時的型壁退讓、遷移現象，減少了鑄型的熱沖擊變形（如脹砂等）；（ 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鑄件形狀精度的損害。如插芯固等。這表現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。 二、自硬呋喃鑄型有一些缺點，應采取相應對策。 這個期間從基礎研究到生產大鑄件都作了扎實的實用化研究。在日本將自硬呋喃砂用于生產一般鑄件是從 1973年開始的，約十年左右，全國多品種小批量的中、大鑄件生產中有一大半過渡到用自硬呋喃鑄型來生產。對國內來說，以出口產品為主，對鑄件質量的要求也越來越高。迄今為止，據不完全統計，我國已引進樹脂砂處理生產線不下五十家，國內有三大鑄機廠（重慶、保定、漯河）已正式生產成套樹脂砂設備。原輔材料的好壞對樹脂砂鑄件質量的影響很大，本章對以上主要原輔材料作一簡單介紹。 一、礦物成分與化學成分 原砂的主要礦物成分是石英（即 SiO 2）、長石和云母，還有一些鐵的氧化物和碳化物。 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 6SiO H 2O）。一般來說，鑄鋼用原砂 SiO 2含量應大于 95％，鑄鐵應大于 92％，有色金屬可以低一些。 一般用角形系數表示砂粒形園整度，人造石英砂雖然 SiO 2 含量高，但粒形為多角形甚至尖角形，角形系數太大，需經研磨處理，一般不采用。該礦對原砂經擦磨處理后，角形系數從 減少到 ，與此同時， SiO 2含量也從 93％（水洗砂）提高到 95％（ 45/75目）砂樣抗拉強度也由 /cm 2增加到 /Cm 2。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目的多篩號分布的砂。 四、含水量 樹脂砂的硬化是放熱反應，原砂含水量嚴重影響樹脂的固化強度與固透性，實驗證明，含水量由 %升高到 %，型砂的抗拉強度可從 /cm 2降低到 /cm 2，固化時間也從 30分鐘延長到 70分鐘。砂的 PH值一般為 － ，若使用海砂時， PH值為 9 左右，耗酸量可達 17 以上，其中貝殼和 CaCO 3 的耗酸量遠遠超過了其它物質，不易固化，需經過淡水沖洗或擦洗，擦磨處理。 綜上所述，樹脂砂對原砂的要求十分嚴格，國外特別 重視樹脂砂的原砂選用和處理。使用再生砂有重要的經濟意義，同時對鑄件質量有一定好處?？偟膩碚f當原砂耐破碎強度較好，二種因素基本可以抵銷，使粒度分布變化不大。對鑄鐵件，一般要將再生砂灼燒減量控制在 — %以下。由于石英經過澆注時的多次 α β相變，以及表面的殘留樹脂的緩沖作用，其熱膨脹系數有所降低，有助于減輕鑄件機械粘砂及脈紋。最常用的是脲醛糠醇樹脂。這就是為什么對黑色金屬選用高呋喃樹脂，而有色金屬只要用低色呋喃樹脂即可的原因。含氮量增加易使鑄件產生針孔，對于凝固區(qū)間較寬的鑄鋼來說，對氮氣針孔最為敏感，希望采用低氮或無氮樹。 3 、游離甲醛 自硬呋喃樹脂合成時，甲醛用量對呋喃樹脂的性能有很大影響。我國衛(wèi)生頒布的 “衛(wèi)生企業(yè)設計衛(wèi)生標準 ”（ TJ3679）中規(guī)定車間空氣中有害物質甲醛的最高允許濃度為 3mg/m 3。 表 2— 2 國內自硬呋喃樹脂一覽表 生產廠 樹脂型號 外觀 粘度（ 20℃ ）厘泊 PH 值 糖醇含量 % 含氨量 % 游離甲醛 % 興華化工場 五型（ 902）型 棕紅色透明 50 177。常用的有機酸有苯磺酸、對甲苯黃酸、二甲苯黃酸等，無機酸有磷酸、硫酸乙酯等。固化劑的技術參 數主要有酸值、游離硫酸含量、粘度等。這種增強作用在低粘度的高糠醇樹脂中更為明顯。 （ 2） Y—縮水甘油丙基三甲氧基硅烷，商品名為 KH560，效果稍次于 KH550，加入量為樹脂的 %。 2 － 6 幾種輔助材料 樹脂砂對涂料的要求較粘土砂高，首先，呋喃砂的孔隙率高，而且有機粘結劑在高溫下不能承受較長時間，這就要求涂料的固體含量高，粉料粒度細，粉料及粘結劑的耐火度高，抗爆熱能力強等。至少面層涂料應使用石墨涂料，但需添加皓英粉以提高耐火度；粉料細度均應細于 325 目，以便于底層涂料有一定滲透深度，防止?jié)B鐵和脈紋。 本廠研制的 ZLX— 1型樹脂砂脫模劑為不然性銀色液體，易涂自干，離型性好，一次涂刷可耐用數十次，薄膜均勻且不蓄積，不影響模型尺寸精度，