【文章內(nèi)容簡介】 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。 對甲苯磺酸是白色結(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。表 23 列出了國內(nèi)一些主要 商品固化劑的技術(shù)參數(shù)性 25 偶聯(lián)劑 —硅烷 硅烷在樹脂中主要是起加強(qiáng)作用。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。因此樹脂對硅砂（砂粒）表面的附著強(qiáng)度大大提高了，所以樹脂自硬砂的使用機(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脂中更為明顯。 國內(nèi)用于自硬樹脂砂的硅烷偶連劑主要有以下三種硅烷衍生物： 表 23 國內(nèi)固化劑一覽表 生產(chǎn)廠 型號 外觀 總酸度 % （以硫酸計(jì)） 游離硫酸 % 粘度 ( 25 ℃ ） 厘泊 使用季節(jié) 衛(wèi)東化工廠 FFDGO3 深棕色油狀液體 以下 秋、冬、春 FFDGO4 深棕色油狀液體 以下 春、夏、秋 FFDGO7 2527 4 以下 低溫、高溫 FFDGO6 2931 10 以下 低溫、高溫 FFDGO9 棕色油狀 26 177。 177。 6080 低溫、高溫 東風(fēng)化工廠 PT1 白色或灰白色晶體 ≥ 23 ≤ 2 10 ℃ 以上夏秋 PT2 白色或灰白色晶體 ≥ 30 ≤ 10 10 ～ 15℃ 冬春 XY1 淺棕色液體 ≥ 23 ≤ 2 10 ℃ 以上夏秋 XY2 淺棕色液體 ≥ 29 ≤ 10 10 ～ 15℃ 冬春 （ 1） Y—氨丙基三乙氧基硅烷，商品名稱為 KH550，加入量為樹脂的 %，可使型砂強(qiáng)度提高 50%以上。 （ 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 %。 （ 3）苯胺甲基三乙氧基硅烷（南大 42 號） 當(dāng)硅烷加入量超過一定量以后，雖然增加加入量仍能繼續(xù)提高強(qiáng)度，但提高的幅度將緩和的多，加上硅烷價(jià)格昂貴，所以最佳加入量為 － %即可。 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。國外也有將硅烷直接加入樹脂內(nèi)供應(yīng)的，半年內(nèi)硅烷作用仍不衰退，這與樹脂質(zhì)量和硅烷品種有關(guān)。 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(jī)粘結(jié)劑在高溫下不能承受較長時(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。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）。從耐火骨料主體來分，有黑色系、白色系（淺色涂料），目前看來，對鑄鐵件而言，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。 從制備方法上說，用球磨機(jī)甚至膠體磨混制涂料是目前較流行的。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。加上樹脂，固化劑對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。 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(shù)十次，薄膜均勻且不蓄積，不影響模型尺寸精度，涂刷面積達(dá) 6— 10M 2 /Kg，光亮銀色還可防止漏涂，可普遍使用于木模、金屬模、塑料模等。 鑄型修補(bǔ)膠粘劑 樹脂砂起模，下芯和搬運(yùn)途中，砂型（芯）有時(shí)會有破損。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。本廠研制的 ZN— 1 型鑄型修補(bǔ)膠粘劑具有無毒、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、用量省，除了可以用于樹脂砂，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 φ 15—φ 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)。能。 第三章 自硬呋喃樹脂砂的工藝性能 3 — 1 呋喃砂的硬化特性 呋喃砂的硬化反應(yīng)從樹脂加入到已予混（即已加入固化劑）的混合料的瞬間起就開 始進(jìn)行，圖 3— 1 為經(jīng)時(shí)硬化特性曲線一例。 以上曲線是將混制出的型砂立即做出抗拉試塊，然后經(jīng)過 1 小時(shí)、 2 小時(shí)、 3 小時(shí)、 …… 24 小時(shí)，每次分別刷 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)度值所繪制出來的強(qiáng)度 ——時(shí)間曲線。 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 ”。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。 隨樹脂、固化劑的種類和加入量的不同，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、樹脂砂可使時(shí)間 樹脂砂混 制好以后，即開始了樹脂的固化反應(yīng)，如果混制好以后停留一段時(shí)間再造型，則會將已經(jīng)交聯(lián)起來的部分樹脂鏈重新破壞，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。如果將混制好的樹脂砂每隔一定時(shí)間作出一組式樣，分別測定他們的 24 小時(shí)終強(qiáng)度，可以作出象圖 3— 2 那樣的曲線。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)間稱為可使用時(shí)間。超過可使用時(shí)間的秒，流動性惡化，給制芯帶來困難，甚至無法做成，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)場上判定可使時(shí)間的方法，一般是當(dāng)型砂開始 發(fā)粘，呈粘連，即認(rèn)為已超過了可使用時(shí)間。 三、可起模時(shí)間 樹脂砂造型制芯后，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)間稱為可起模 時(shí)間。生產(chǎn)現(xiàn)場可通過經(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。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。 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 — 30℃ ，一般溫度高，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) 40℃ 時(shí)初強(qiáng)度隨較好，但終強(qiáng)度卻比 15℃ 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℃ 以下時(shí)，提高砂溫，不僅硬化快，而且終強(qiáng)度高，但超過 40℃ 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)定性也會降低。 砂溫低于 5℃ ，則硬化困難。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。 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可使時(shí)間。 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。增加樹脂加入量，選擇合適的固化劑品種及加入量，不超過可使用時(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