【導讀】常溫下使砂型自行固化的造型方法。通常被簡稱為“冷硬樹脂砂”，甚至“樹脂砂”。以下介紹兩個基本概念。)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。所謂“呋喃”，是含有一個氧原子的五員雜環(huán)有機化合物，它是表示一族化合物的基本結構總稱。中不帶取代基的雜環(huán)作為母體，叫做“呋喃”，它的衍生物則根據母體來命名。呋喃本身在互業(yè)上并無什么。α——呋喃甲醛，糠醇學名叫呋喃甲醇。它們的分子結構如下：含有糠醇的樹脂稱為呋喃樹脂。根據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。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。1－1為呋喃樹脂粘結劑的成分和代表性的呋喃自硬樹脂結構的一例。這是由于樹脂砂造型可以排除許多使型（芯）變形的因素。另外，生產原輔助材料的廠家遍布各省，原輔助材料的質量進步很快，有些已接近或達

　　

【正文】 好、對收縮阻礙小，另一方面，樹脂砂熱膨脹系數大，樹脂粘結劑也有一定的熱強度，使收縮率有減小的因素。故在實際生產中發(fā)現樹脂砂鑄件的收縮率可以在 —%范圍內變動?？偟膬A向是縱長方向收縮率較橫向的大；外型的收縮（包括形成外型的型芯）較芯型的大；長大鑄件的收縮較小鑄件來的大。但樹脂砂鑄件的同一處的尺寸在相同條件下的收縮率其復現性較好，因此對于要求較高的尺寸可通過試制加以修正，能夠找出較為標準的收縮系數。一般設計中，可試采用外型（包括外型芯） — %，型芯 — %的 收縮率。 吃砂量 可取比粘土砂小的多的吃砂量。主要根據鑄件的大小、壁厚不同來選取。一般距砂箱壁的吃砂量可取 20— 50mm 即可。上下面的吃砂量可取 50— 100mm，蓋箱頂面吃砂量還應考率鐵水壓頭的需要適當增高，否則需通過冒口圈、出氣孔圈、澆口杯的高度來補充，這時要注意粘合良好，防止圈底杯底跑火。 芯頭間隙與分裂系數芯頭間隙應小，避免漂芯或型芯退讓。根據型芯大小不同芯頭間隙可取 0— ，分型負數原則上可以不放。 拔模斜度 樹脂砂模樣的拔模斜度較粘土砂略大。有些鑄件不允許有拔模斜度處可采用抽芯方法制模樣或用脫開式芯盒。使用優(yōu)良的脫模劑可以使拔模斜度稍小一些。 加互余量 樹脂砂鑄件尺寸準確，直線度也好。加互余量可減少 1/3。 o 呋喃樹脂砂鑄件缺陷及其對策 6 — 1 氣孔與針孔 產生原因 o 樹脂添加量過多，樹脂中 氮含量過高。 o 醇基涂料的溶劑中有變質酒精、含水分較多或涂料的濃度太低，點火后干燥不徹底。 o 水基涂料干燥不充分。 o 造型互藝方案不良。其中影響較大的因素有：澆注速度過慢；通氣方案不良；澆注系統尺寸合比例不當；壓頭太低。 o 回收再生砂的灼減量過高。 o 造型（芯）后尚未充分固化就過早合箱澆注，造成發(fā)起量過大。 o 造型操作不當。如芯鐵外露，芯頭鉆 鐵等。 防止氣孔類缺陷的措施 針對以上各條產生原因，采取以下相應對策： o 選擇含 N 量較低的樹脂，并千方百計降低樹脂添加量，即（ 1）選用粒型圓整、粒度適中、含微粉量低、耗酸量低的原砂；（ 2）添加偶聯劑；（ 3）選用強度性能好的樹脂及適當的固化劑等，盡可能將樹脂添加量將至砂重的 %以下。 重視涂料的溶劑質量；涂刷前對涂料充分攪拌，濃度應大于 30“ Be；涂刷料后即時點火干燥。 o 使用水基涂料后應在小于 180℃ 溫度下烘烤 1— 2 小時以上，務使涂料充分干燥。 o 制定互藝方案時要注意提高澆注速度，合理有效的設計通氣；掌握快速、封閉、底注、不紊流的設計原則。 o 使回收砂灼減量控制在 — %以下。主要措施是盡量降低砂鐵比，選擇優(yōu)良的再生設備，注意再生砂的管理。 o 型芯最好隔天使用，鑄型也應在造型 4— 6 小時以后再上涂料及合箱澆注。 o 嚴格造型（芯）、配模操作。芯骨不要外漏，芯頭要有防止鉆鐵措施，以免嗆火造成氣孔缺陷。 以上主要討論了因呋喃鑄型本身而造成的侵入型氣孔缺陷，實際生產中因鐵水溫度及溶煉質量等因素引起的氣孔比例也不小，要注意具體分析、對癥下藥。 6 — 2 機械粘砂與脈紋 產生原因 型砂骨料粒度分布不當及造型（芯）時緊實度太低。 涂料耐火度低、涂層厚度不夠。 新砂用量較大時易產生滲鐵與脈紋，尤其當新砂的 SiO 2 含量很高時。 造型操作不當引起的型砂強度過低、表面穩(wěn)定性差，促使粘砂脈紋的發(fā)生。如使用超過了可使時間的型砂，連續(xù)式混砂機的頭砂尾砂充當面砂，修模型砂（芯）表面時引起的表面穩(wěn)定性降低、砂溫過高等。 防止粘砂及脈紋的措施 針對以上各條產生 的原因，采取以下相應對策： 使砂的粒度分布范圍適當加寬，如選用 30/70 目砂時，粒砂的集中分布分散到 50、 70 四個篩號上。造型（芯）時要保證各部位面砂的緊實度。尤其注意死角處搭子下等不易緊實的部位。 保證涂料質量，尤其是耐熱性、骨料細度、固相成分含量（濃度或波美度）等性能，同時上涂料操作要保證涂刷質量和厚度、防止漏涂等。 舊砂再生 回用是減輕和防止機械粘砂與脈紋最有效的措施。 注意操作保證鑄型（芯）強度和表面穩(wěn)定性?；焐皶r砂溫應控制在 40℃ 以下。 砂中加入適量氧化鐵粉或使用鉻礦砂。澆注溫度不宜過高。 6 — 3 沖砂與砂眼 發(fā)生原因 o 澆口表面粗糙、涂料未涂到或涂層厚度不足往往是引起沖砂成砂眼的重要原因。 o 造型（芯）操作不當引起表面穩(wěn)定性差。如緊實不足、型（芯）面修模粗糙、修補處或填補吊攀處未達到強度和粘合的牢固性不夠，超過了可使用時間的型砂等等都有可能發(fā)生沖砂引起砂眼缺陷。 對策 o 澆口棒應光潔。橫澆口和內澆口最好用橫樣做出。各部位澆口都要認真上好涂料，對于較深的直澆口，底注內澆口可用陶管做出。 o 嚴格造型操作，保證型面的表面穩(wěn)定性，配模合箱前要將型腔內浮砂吹（吸）凈。 o 注意涂料質量和涂刷質量。 o 6 — 4 硬度 呋喃鑄型冷卻速度較慢，凝固過程中石墨周圍產生鐵素體有時硬度達不到要求。對此可考慮以下措施。 適當降低碳當量。 鐵水中添加極少量珠光體穩(wěn)定元素如 Cr、 Cu、 Sn 等。 采用冷鐵或碲粉涂料等。 在不至于發(fā)生變形及裂紋情況下，提早開箱或對 局部采取風冷措施。 6 — 5 鑄件尺寸精度超差 木?；蛐桶宓淖冃位蚴湛s率不正確、芯頭間隙過大、芯頭固定不良引起型芯漂浮、定位銷的誤差或錯偏、模樣活快在放砂時松動、芯撐固定不良等都是造成鑄件尺寸精度超差的常見原因，主要對策一是強調模樣的質量、二是強調操作的嚴格認真。 6 — 6 夾渣及燒結粘砂 解決辦法主要是：加快澆注速度、注意澆口的封閉性，提高涂料質量、提高型砂及涂料的高溫強度。 第七章、自硬砂樹脂砂工藝問答 1 ．為什么磷酸多用作高氮呋喃自硬樹脂的固化劑，而很少用作低氮呋喃自硬樹脂的固化劑？ 這是因為低氮高糠醇樹脂，采用酸做固化劑時，硬化速度慢，脫模時間長，且強度很低。 高氮低糠醇樹脂使用磷酸做固化劑可獲得必要的硬化速度。而且，高氮低糠醇樹脂采用磷酸作催化劑可獲得很好的終強度。 造成這種結果的原因主要是由于磷酸與糠醇的互溶性差，而與水的親和力大，使得樹脂和催化劑中所含的水分 以及樹脂在縮聚反應中生成的水不易擴散排出而以磷酸為核心生成水滴殘存于樹脂膜中，破壞了樹脂膜的致密性，故強度較低。而高氮樹脂與水的互溶性好，各種水分不易以磷酸為核心集中為水滴，樹脂膜結構好，強度高。 2 ．為什么酚脲脘自硬樹脂的硬透性比呋喃自硬樹脂砂好？ 因為酚脲脘樹脂的固化過程是聚合反應，固化過程中不產生小分子的水，不存在因型內外水分的揮發(fā)速度不同使其內外固化速度不一致的問題，而呋喃自硬樹脂的固化過程是縮聚反應，反應過程中產生水分，因型芯內外的水分蒸發(fā)速度 不同，導致了其內外固化速度不同，故其硬透性差些。這也是呋喃自硬樹脂砂的固化速度受空氣相對濕度影響較大的原因。 3 ．為什么生產鑄鋁，鑄銅件可以選用高氮呋喃樹脂？ 由于鋁、銅金屬液對氮幾乎不溶解，因此，即使使用高氮樹脂在澆注過程中樹脂分解產生的氮，也不會被鋁、銅金屬液吸收，也就不會在凝固過程中因析出氮而形成氮氣孔。因此，生產鑄鋁、鑄銅件可以為潢足潰散性的需要而選用高氮樹脂。 4 ．為什么自硬樹脂砂生產重量大的鑄件，澆注系統宜于用陶瓷 管制作？ 采用自硬樹脂砂造型，當生產重量較大的鑄件時，由于澆注時間長，澆注系統在高溫金屬液的長時間熱作用下，易使樹脂砂過早潰散喪失強度，造成沖砂缺陷，因此，對重量較大的鑄件，澆注系統宜用陶管制作，同時使?jié)沧⑾到y特別是直澆道不易上涂料的問題得到解決。 5 ．采用自硬樹脂砂造型、制芯時，如何確定樹脂砂的可使用時間是否滿足要求？ 當采用間歇式混砂機時，樹脂砂的可使用時間要大于樹脂砂從混好卸砂到用完的這段時間；當采用連續(xù)式混砂機造型、制芯 時，樹脂砂的可使用時間要大于從混砂機的出砂口起始放砂位置到又回到該位置連續(xù)放砂的這段時間。 6 ．自硬樹脂砂用模樣的撥模斜度為什么要比粘土砂大些？ 樹脂砂型芯在起模時已具有一定的硬化強度，無退讓性，一般不能通過敲擊模樣和芯盒 框使砂型或砂芯壁來達到松動模樣，起模時摩擦力較大；樹脂砂型與砂芯的可修補性差，起模時，砂型，芯一旦不完整，較難修補。 7 ．樹脂砂工藝生產鑄鐵為什么宜少設被縮冒口，多設出氣冒口？ 樹脂砂型剛度好，澆注初期砂型強度高，這就有條件利用鑄鐵凝固過程的石墨化膨脹，有效地消除縮孔、縮松缺陷，實現灰鑄鐵、球墨鑄鐵件的少冒口、無冒口鑄造。但樹脂砂的發(fā)氣量在，為了便于澆注過程中型腔中的大量氣體能順利排出，必須多設出氣冒口，原則上要求 ∑ F 冒 ∑ F內。 8 ．為什么含糠醇 70%80%的呋喃自硬樹脂的常溫終強度最大？ 從理論上講，呋喃樹脂中的脲醛樹脂比例越高，其常溫終強度越大，因此當糠醇含量大于 70%~80%時，糠醇含量越高，即含氮量越低，常溫終強度越低。但隨著脲醛樹脂的增加，呋喃樹脂的含水量相對增高，又會降低硬化速度和終強度。當糠醇含量低于 70%~80%時，樹脂終強度的下降趨勢超過了上升趨勢。因而一般情況下，糠醇含 70%~80%時，呋喃自硬樹脂砂的常溫終強度最大。 9 ．為什么采用催化活性過強固化劑和過多 的固化劑加入量。會導致樹脂砂的終強度下降？ 采用催化活性過 強的固化劑或過多的固化劑，會導致預固化階段過短，樹脂中無規(guī)則卷曲線團狀預聚物尚未充分伸展和有序化，就被已經交聯的預聚物阻塞在體形結構中，使線團中的大量活性基未能參與反應，不能形成聚合度很大的聚合物。所以盡管樹脂砂硬化較快，初強度較高，卻必然導致終強度的明顯降低。 10 ．為什么自硬樹脂砂的舊砂需要再生回用時，不宜用磷酸做固化劑？ 用磷酸做固化劑的砂型、芯在澆注后，磷酸不能在金屬液的熱作用下分解破壞，而生成磷酸鹽沉積在砂粒表面，較難通過再生去除，導致再生砂配 制的樹脂砂的強度下降很多，并且增加鑄型膨脹，使夾砂傾向增加。 11 ．為什么酸硬化的甲階酚醛樹脂自硬砂宜選用游離酸含量低，總酸高的有機酸做固化劑，不通用無機酸做固化劑？ 由于酸硬化的甲階酚醛樹脂中含水量高，因此發(fā)生交聯反應時，除樹脂本身縮聚產生水外，還將釋放數量很多的水，這些水將起稀釋硬化劑的作用，使反應很慢。增加硬化劑 的游離酸含量，才會使硬化速度變快，但會使自硬砂的強度下降很多，因此要保證硬化速度，又不使樹脂砂的強度下降較大，只 能增加固化劑的總酸值。由于無機酸的游離酸一般都較高，所以對于酸硬化的甲階酚醛樹脂，宜選用總酸度高，游離酸含量低的有機酸做固化劑。 12 ．為什么酸固化甲階酚醛樹脂砂的固化劑加入量宜以占樹脂的百分數表示？