【導(dǎo)讀】溫下使砂型自行固化的造型方法。通常被簡(jiǎn)稱(chēng)為“冷硬樹(shù)脂砂”，甚至“樹(shù)脂砂”。以下介紹兩個(gè)基本概念。成雜環(huán)的非碳原子叫雜原子。含有雜環(huán)的有機(jī)化合物叫做雜環(huán)化合物。呋喃本身在互業(yè)上并無(wú)什么用途，但它的衍生物——糠醛和糠醇，卻。醛，糠醇學(xué)名叫呋喃甲醇。它們的分子結(jié)構(gòu)如下：含有糠醇的樹(shù)脂稱(chēng)為呋喃樹(shù)。作為鑄造粘結(jié)劑用的呋喃樹(shù)脂一般是用糠醇與尿素、甲醛或苯酚等縮。慣上稱(chēng)為呋喃樹(shù)脂。這類(lèi)樹(shù)脂的品種很多，其中以糠醛苯酚樹(shù)脂、糠醛丙酮樹(shù)脂。及糠醇樹(shù)脂較為重要?？啡┍椒訕?shù)脂的主要特點(diǎn)是在給定的固化速度時(shí)有較長(zhǎng)的流動(dòng)時(shí)間，這一工。較復(fù)雜或較大的制品。20℃，尺寸穩(wěn)定性、電性能也較好。糠醛與丙酮在堿性條件下進(jìn)行縮合反應(yīng)形成糠酮單體繽。有很好的混容性能，因此可與環(huán)氧樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂混合來(lái)加以改性。強(qiáng)復(fù)合材料高，通?？稍?50℃左右長(zhǎng)期使用。減少運(yùn)輸、防止廢棄物公害等方面效果顯著。5．與粘土砂相比，成本仍較高；

　　

【正文】 量可減少 1/3。 呋喃樹(shù)脂砂鑄件缺陷及其對(duì)策 6 — 1 氣孔與針孔 產(chǎn)生原因 樹(shù)脂添加量過(guò)多，樹(shù)脂中氮含量過(guò)高。 醇基涂料的溶劑中有變質(zhì)酒精、含水分 較多或涂料的濃度太低，點(diǎn)火后干燥不徹底。 水基涂料干燥不充分。 造型互藝方案不良。其中影響較大的因素有：澆注速度過(guò)慢；通氣方案不良；澆注系統(tǒng)尺寸合比例不當(dāng)；壓頭太低。 回收再生砂的灼減量過(guò)高。 造型（芯）后尚未充分固化就過(guò)早合箱澆注，造成發(fā)起量過(guò)大。 造型操作不當(dāng)。如芯鐵外露，芯頭鉆鐵等。 防止氣孔類(lèi)缺陷的措施 針對(duì)以上各條產(chǎn)生原因，采取以下相應(yīng)對(duì)策： 選擇含 N量較低的樹(shù)脂，并千方百計(jì)降低樹(shù)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(lián)劑；（ 3）選用強(qiáng)度性能好的樹(shù)脂及適當(dāng)?shù)墓袒瘎┑龋M可能將樹(shù)脂添加量將至砂重的 %以下。 重視涂料的溶劑質(zhì)量；涂刷前對(duì)涂料充分?jǐn)嚢瑁瑵舛葢?yīng)大于 30“ Be；涂刷料后即時(shí)點(diǎn)火干燥。 使用水基涂料后應(yīng)在小于 180℃ 溫度下烘烤 1— 2 小時(shí)以上，務(wù)使涂料充分干燥。 制定互藝方案時(shí) 要注意提高澆注速度，合理有效的設(shè)計(jì)通氣；掌握快速、封閉、底注、不紊流的設(shè)計(jì)原則。 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(shè)備，注意再生砂的管理。 型芯最好隔天使用，鑄型也應(yīng)在造型 4— 6小時(shí)以后再上涂料及合箱澆注。 嚴(yán)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(shí)際生產(chǎn)中因鐵水溫度及溶煉質(zhì)量等因素引起的氣孔比例也不小，要注意具體分析、對(duì)癥下藥。 6 — 2 機(jī)械粘砂與脈紋 產(chǎn)生原因 型砂骨料粒度分布不當(dāng)及造型（芯）時(shí)緊實(shí)度太低。 涂料耐火度低、涂層厚度不夠。 新砂用量較大時(shí)易產(chǎn)生滲鐵與脈紋，尤其當(dāng)新砂的 SiO 2含量很高時(shí)。 造型操作不當(dāng)引起的型砂強(qiáng)度過(guò)低、表面穩(wěn)定性差，促使粘砂脈紋的發(fā)生。如使用超過(guò)了可使時(shí)間的型砂，連續(xù)式混砂機(jī)的頭砂尾砂充當(dāng)面砂，修模型砂（芯）表面時(shí)引起的表面穩(wěn)定性降低、砂溫過(guò)高等。 防止粘砂及脈紋的措施 針對(duì)以上各條產(chǎn)生的原因，采取以下相應(yīng)對(duì)策： 使砂的粒度分布范圍適當(dāng)加寬，如選用 30/70 目砂時(shí)，粒砂的集中分布分 散到 50、 70 四個(gè)篩號(hào)上。造型（芯）時(shí)要保證各部位面砂的緊實(shí)度。尤其注意死角處搭子下等不易緊實(shí)的部位。 保證涂料質(zhì)量，尤其是耐熱性、骨料細(xì)度、固相成分含量（濃度或波美度）等性能，同時(shí)上涂料操作要保證涂刷質(zhì)量和厚度、防止漏涂等。 舊砂再生回用是減輕和防止機(jī)械粘砂與脈紋最有效的措施。 注意操作保證鑄型（芯）強(qiáng)度和表面穩(wěn)定性?；焐皶r(shí)砂溫應(yīng)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(guò)高。 6 — 3 沖砂與砂眼 發(fā)生原因 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。 造型（芯）操作不當(dāng)引起表面穩(wěn)定性差。如緊實(shí)不足、型（芯）面修模粗糙、修補(bǔ)處或填補(bǔ)吊攀處未達(dá)到強(qiáng)度和粘合的牢固性不夠，超過(guò)了可使用時(shí)間的型砂等等都有可能發(fā)生沖砂引起砂眼缺陷。 對(duì)策 澆口棒應(yīng)光潔。橫澆口和內(nèi)澆口最好用橫樣做出。各部位澆口都要認(rèn)真上好涂料，對(duì)于較深的直澆口，底注內(nèi)澆口可用陶管做出。 嚴(yán)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(nèi)浮砂吹（吸）凈。 注意涂料質(zhì)量和涂刷質(zhì)量。 6 — 4 硬度 呋喃鑄型冷卻速度較慢，凝固過(guò)程中石墨周?chē)a(chǎn)生 鐵素體有時(shí)硬度達(dá)不到要求。對(duì)此可考慮以下措施。 適當(dāng)降低碳當(dāng)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(kāi)箱或?qū)植坎扇★L(fēng)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(guò)大、芯頭固定不良引起型芯漂浮、定位銷(xiāo)的誤差或錯(cuò)偏、模樣活快在放砂時(shí)松動(dòng)、芯撐固定不良等都是造成鑄件尺寸精度超差的常見(jiàn)原因，主要對(duì)策一是強(qiáng)調(diào)模樣的質(zhì)量、二是強(qiáng)調(diào)操作的嚴(yán)格認(rèn)真。 6 — 6 夾渣及燒結(jié)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(zhì)量、提高型砂及涂料的高溫強(qiáng)度。 第七章、自硬砂樹(shù)脂砂工藝問(wèn)答 1 ．為什么磷酸多用作高氮呋喃自硬樹(shù)脂的固化劑，而很少用作低氮呋喃自硬樹(shù)脂的固化劑？ 這是因?yàn)榈偷呖反紭?shù)脂，采用酸做固化劑時(shí)，硬化速度慢，脫模時(shí)間長(zhǎng)，且強(qiáng)度很低。 高氮低糠醇樹(shù)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(shù)脂采用磷酸作催化劑可獲得很好的終強(qiáng)度。 造成這種結(jié)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(shù)脂和催化劑中所含的水分以及樹(shù)脂在縮聚 反應(yīng)中生成的水不易擴(kuò)散排出而以磷酸為核心生成水滴殘存于樹(shù)脂膜中，破壞了樹(shù)脂膜的致密性，故強(qiáng)度較低。而高氮樹(shù)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(shù)脂膜結(jié)構(gòu)好，強(qiáng)度高。 2 ．為什么酚脲脘自硬樹(shù)脂的硬透性比呋喃自硬樹(shù)脂砂好？ 因?yàn)榉与咫錁?shù)脂的固化過(guò)程是聚合反應(yīng)，固化過(guò)程中不產(chǎn)生小分子的水，不存在因型內(nèi)外水分的揮發(fā)速度不同使其內(nèi)外固化速度不一致的問(wèn)題，而呋喃自硬樹(shù)脂的固化過(guò)程是縮聚反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生水分，因型芯內(nèi)外的水分蒸發(fā)速度不同，導(dǎo)致了其內(nèi)外固化速度不同，故其硬透性差些。這也是呋喃自硬 樹(shù)脂砂的固化速度受空氣相對(duì)濕度影響較大的原因。 3 ．為什么生產(chǎn)鑄鋁，鑄銅件可以選用高氮呋喃樹(shù)脂？ 由于鋁、銅金屬液對(duì)氮幾乎不溶解，因此，即使使用高氮樹(shù)脂在澆注過(guò)程中樹(shù)脂分解產(chǎn)生的氮，也不會(huì)被鋁、銅金屬液吸收，也就不會(huì)在凝固過(guò)程中因析出氮而形成氮?dú)饪?。因此，生產(chǎn)鑄鋁、鑄銅件可以為潢足潰散性的需要而選用高氮樹(shù)脂。 4 ．為什么自硬樹(shù)脂砂生產(chǎn)重量大的鑄件，澆注系統(tǒng)宜于用陶瓷管制作？ 采用自硬樹(shù)脂砂造型，當(dāng)生產(chǎn)重量較大的鑄件時(shí)，由于澆注時(shí)間長(zhǎng)，澆注系統(tǒng)在高溫金屬液的長(zhǎng)時(shí)間熱作用下，易使樹(shù)脂砂過(guò)早潰散喪失強(qiáng) 度，造成沖砂缺陷，因此，對(duì)重量較大的鑄件，澆注系統(tǒng)宜用陶管制作，同時(shí)使?jié)沧⑾到y(tǒng)特別是直澆道不易上涂料的問(wèn)題得到解決。 5 ．采用自硬樹(shù)脂砂造型、制芯時(shí)，如何確定樹(shù)脂砂的可使用時(shí)間是否滿(mǎn)足要求？ 當(dāng)采用間歇式混砂機(jī)時(shí)，樹(shù)脂砂的可使用時(shí)間要大于樹(shù)脂砂從混好卸砂到用完的這段時(shí)間；當(dāng)采用連續(xù)式混砂機(jī)造型、制芯時(shí)，樹(shù)脂砂的可使用時(shí)間要大于從混砂機(jī)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(shí)間。 6 ．自硬樹(shù)脂砂用模樣的撥模斜度為什么要比粘土砂大些？ 樹(shù)脂砂型芯在起模時(shí)已具有一定的硬化強(qiáng)度，無(wú)退讓性，一般 不能通過(guò)敲擊模樣和芯盒 框使砂型或砂芯壁來(lái)達(dá)到松動(dòng)模樣，起模時(shí)摩擦力較大；樹(shù)脂砂型與砂芯的可修補(bǔ)性差，起模時(shí)，砂型，芯一旦不完整，較難修補(bǔ)。 7 ．樹(shù)脂砂工藝生產(chǎn)鑄鐵為什么宜少設(shè)被縮冒口，多設(shè)出氣冒口？ 樹(shù)脂砂型剛度好，澆注初期砂型強(qiáng)度高，這就有條件利用鑄鐵凝固過(guò)程的石墨化膨脹，有效地消除縮孔、縮松缺陷，實(shí)現(xiàn)灰鑄鐵、球墨鑄鐵件的少冒口、無(wú)冒口鑄造。但樹(shù)脂砂的發(fā)氣量在，為了便于澆注過(guò)程中型腔中的大量氣體能順利排出，必須多設(shè)出氣冒口，原則上要求 ∑ F冒 ∑ F內(nèi)。 8 ．為什么含糠醇 70%80%的呋 喃自硬樹(shù)脂的常溫終強(qiáng)度最大？ 從理論上講，呋喃樹(shù)脂中的脲醛樹(shù)脂比例越高，其常溫終強(qiáng)度越大，因此當(dāng)糠醇含量大于 70%~80%時(shí)，糠醇含量越高，即含氮量越低，常溫終強(qiáng)度越低。但隨著脲醛樹(shù)脂的增加，呋喃樹(shù)脂的含水量相對(duì)增高，又會(huì)降低硬化速度和終強(qiáng)度。當(dāng)糠醇含量低于 70%~80%時(shí)，樹(shù)脂終強(qiáng)度的下降趨勢(shì)超過(guò)了上升趨勢(shì)。因而一般情況下，糠醇含 70%~80%時(shí)，呋喃自硬樹(shù)脂砂的常溫終強(qiáng)度最大。 9 ．為什么采用催化活性過(guò)強(qiáng)固化劑和過(guò)多 的固化劑加入量。會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂砂的終強(qiáng)度下降？ 采用催化活性過(guò)強(qiáng)的固化劑或 過(guò)多的固化劑，會(huì)導(dǎo)致預(yù)固化階段過(guò)短，樹(shù)脂中無(wú)規(guī)則卷曲線團(tuán)狀預(yù)聚物尚未充分伸展和有序化，就被已經(jīng)交聯(lián)的預(yù)聚物阻塞在體形結(jié)構(gòu)中，使線團(tuán)中的大量活性基未能參與反應(yīng)，不能形成聚合度很大的聚合物。所以盡管樹(shù)脂砂硬化較快，初強(qiáng)度較高，卻必然導(dǎo)致終強(qiáng)度的明顯降低。 10 ．為什么自硬樹(shù)脂砂的舊砂需要再生回用時(shí)，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(guò)再生去除，導(dǎo)致再生砂配制的樹(shù)脂砂的強(qiáng)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(shù)脂自硬砂宜選用游離酸含量低，總酸高的有機(jī)酸做固化劑，不通用無(wú)機(jī)酸做固化劑？ 由于酸硬化的甲階酚醛樹(shù)脂中含水量高，因此發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)時(shí)，除樹(shù)脂本身縮聚產(chǎn)生水外，還將釋放數(shù)量很多的水，這些水將起稀釋硬化劑的作用，使反應(yīng)很慢。增加硬化劑 的游離酸含量，才會(huì)使硬化速度變快，但會(huì)使自硬砂的強(qiáng)度下降很多，因此要保證硬化速度，又不使樹(shù)脂砂的強(qiáng)度下降較大，只能增加固化劑的總酸值。由于無(wú)機(jī)酸的游離酸一般都較高，所以對(duì)于酸硬化的甲階酚醛樹(shù)脂，宜選用總酸度高，游離酸含量低的有機(jī)酸做固化劑。 12 ．為什么酸固化甲階酚醛樹(shù)脂砂的固化劑加入量宜以占樹(shù)脂的百分?jǐn)?shù)表示？ 這是由于酸固化甲階酚醛樹(shù)脂是由苯酸和甲醛在堿性催化劑作用下縮合而成的，出廠前用酸將堿性催化劑中和并使其成弱酸性。因此樹(shù)脂對(duì)酸性硬化劑不如呋喃樹(shù)脂那樣敏感，在酸濃度相當(dāng)高時(shí)才發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。另外，此種樹(shù)脂的含水量很高，一般都在某些方面 15%左右或更高。發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)時(shí)，除樹(shù)脂本身綜合產(chǎn)生水分外，還要釋放很多原與樹(shù)脂互溶的水。這些水將硬化劑稀釋?zhuān)杂采爸袠?shù)脂加入量越多，此種稀釋作用就越強(qiáng)，因而要保持同樣的固化速度，不得不增加硬化劑的加入量 。所以對(duì)于甲階酚醛樹(shù)脂自硬砂，硬化劑的加入量以占樹(shù)脂的百分?jǐn)?shù)計(jì)算為宜，也就是對(duì)酸硬化的甲階酚醛樹(shù)脂砂固化劑的加入量要隨樹(shù)脂加入量的增加而增加。 13 ．為什么剛起模的型芯及剛修補(bǔ)過(guò)的地方不宜立刻上涂料？ 因?yàn)閯偲鹉＜皠傂扪a(bǔ)過(guò)的型、芯中的樹(shù)脂硬化反應(yīng)還處于初期階段，若遇到水基涂料中的水分（溶劑）會(huì)影響硬化的正常進(jìn)行（對(duì)于酚脲烷自硬樹(shù)脂，則未反應(yīng)的二組分聚異氰酸酯可與水分反應(yīng)而失效）；如使用醇基涂料，施涂料后后需立刻點(diǎn)燃，也會(huì)使未反應(yīng)的樹(shù)脂過(guò)燒。這些都會(huì)影響型、芯的表面穩(wěn)定性。 14 ．為什么堿性酚醛樹(shù)脂 砂的舊砂再生較困難？ 由于堿性酚醛樹(shù)脂的堿性很高（基 PH 值通常為 1113），樹(shù)脂中含有較多的堿（一般為氫氧化鉀），澆注時(shí)，樹(shù)脂中的堿易與硅砂作用生成低熔點(diǎn)的硅酸鹽，熔融的硅酸鹽牢固的粘附在砂粒上，不易去除，造成較難去除，造成舊砂再生較為困難。 15 ．選擇樹(shù)脂的類(lèi)型時(shí)，應(yīng)考慮鑄件的哪些因素？ 選擇樹(shù)脂的類(lèi)型時(shí)，應(yīng)考慮鑄件的以下因素： （ 1 ）鑄件的材質(zhì)。鑄件（鑄鋼件、高合金鑄鐵件）的材質(zhì)產(chǎn)生氮?dú)饪椎膬A向大時(shí)，宜選擇低氮或無(wú)氮樹(shù)脂；當(dāng)鑄件（球墨鑄鐵件、灰鑄鐵件）的材質(zhì)為產(chǎn)生氮?dú)饪椎膬A向小的黑色 金屬時(shí)，可選擇中氮樹(shù)脂；對(duì)氮不溶解的銅、鋁件要選擇高氮樹(shù)脂。 （ 2 ）鑄件的重、壁厚、及澆注溫度。當(dāng)鑄件的重較大，壁較厚，澆注溫度較高時(shí)，應(yīng) 選擇糠醇含量高、脲醛含量低的樹(shù)脂，使型芯的高溫強(qiáng)度滿(mǎn)足需要；澆注溫度低、重量輕，薄壁的鑄件，需要的高溫強(qiáng)度低，可以選擇脲醛含量高些的樹(shù)脂，以降低成本。 （ 3 ）鑄件的結(jié)構(gòu)。鑄件易出現(xiàn)熱裂，宜先用高溫度低的樹(shù)脂作粘結(jié)劑。對(duì)易出現(xiàn)熱裂的鑄鋼件，宜選項(xiàng)用堿性酚醛樹(shù)脂，不宜選用呋喃無(wú)氮樹(shù)脂為粘結(jié)劑；鑄件易出現(xiàn)冷裂，宜選用潰散性好的做粘結(jié)劑