幾種常用鑄造用呋喃樹脂自硬砂型砂的工藝、再生及環(huán)保特性

http://www.poukuan.com 發(fā)布日期：[ 2013年5月10日 ]

(1)呋喃樹脂自硬砂

這是應(yīng)用于鑄造業(yè)較多、較廣、工藝及配套設(shè)備較成熟的一種自硬砂工藝，相對其他樹脂砂工藝鑄件成本較低、舊砂利用率高、舊砂再生簡單，是常用的自硬砂工藝。呋喃樹脂砂在灰鐵、球鐵、鑄鋼、有色等鑄造中都得到廣泛的應(yīng)用。但由于呋喃樹脂砂高溫退讓性差，樹脂中含有較高的氮，固化劑中含有硫，因此一些壁厚不均的鑄鋼件容易造成熱裂，厚大鑄鋼件易造成氮氣孔，一些低碳鑄鋼件還易造成增碳，所以在鑄鋼件生產(chǎn)中選用應(yīng)慎重考慮。其主要技術(shù)參數(shù)及特點如下：樹脂加入量：0.8%～1.1%
可使用時間：1～20min
起模時間：15～60min
24h抗拉強度：0. 8～1. 2MPa
①常溫及高溫強度是所有鑄鋼自硬砂中較高的。
②鑄型（芯）表面穩(wěn)定性好(≥85%-90%)。
③鑄件尺寸精度高、表面質(zhì)量好。
④型砂潰散性很好，鑄件落砂清理容易。
⑤舊砂樹脂膜呈脆性，再生性能是所有鑄鋼自硬砂中較好的；舊砂回用率高，可達(dá)90%～95%。
⑥砂型剛性好，高溫?zé)崴苄圆?，鑄鋼件尤其薄壁、壁厚相差很大的箱體或復(fù) 雜件易產(chǎn)生裂紋。此缺點比其他幾種型砂都要突出。
⑦發(fā)氣量、形成氣孔的傾向幾種鑄鋼自硬砂中較大，因此，呋喃鑄鋼，要選擇低N或無N呋喃。
⑧鑄件表面滲J，N、S，易產(chǎn)生微裂紋。
⑨噸型砂材料的成本低于堿酚醛樹脂砂、Pepset樹脂砂，與其他樹脂和水玻璃自硬砂相當(dāng)。
⑩混砂、造型、澆注、落砂、清理時產(chǎn)生有刺激性氣體，污染環(huán)境。

應(yīng)用實例：我國大連、寧夏某重工企業(yè)用呋喃樹脂砂成功鑄造200----320t的特大型鑄鋼件；我國鐵路行業(yè)早期引進(jìn)的搖枕側(cè)架鑄鋼件有箱、無箱生產(chǎn)線采用的也是呋喃樹脂砂工藝，高、中壓閥門行業(yè)也有一些廠家成功應(yīng)用。

(2)酯硬化水玻璃砂

這是為克服CO2水玻璃砂的兩大缺點（潰散性差、舊砂再生難）而開發(fā)的新一代水玻璃自硬砂。其基本原理是通過加入一定量的改性劑以提高水玻璃的粘接強度，降低型砂中水玻璃加入量，采用這種工藝能使水玻璃加入量降低到2. 5%-3. 0%，潰散性按近樹脂砂。該自硬砂繼承了CO2水玻璃砂高溫退讓性好的優(yōu)點，而且環(huán)保效果較好，因而在鑄鋼生產(chǎn)上得到應(yīng)用。
其主要技術(shù)參數(shù)和特點：
水玻璃加入量：2.2%～3.0%
可使用時間為：5，- 30min
起模時間為：10～160min
型砂24h抗拉強度：0.6～0.9MPa
①鑄型（芯）表面穩(wěn)定性較好。
②型砂潰散性不如其他幾種樹脂砂，尤其在制作芯子時，舊砂潰散性和再生性能不如其他幾種鑄鋼自硬砂，回用率≥80%。
③舊砂水玻璃膜呈韌性，型砂退讓性和高溫塑性較好，鑄鋼件裂紋傾向較小。 ④鑄件表面不會滲C、N、S，減少表面微裂紋。
⑤發(fā)氣量，形成氣孔的傾向較小。
⑥Ⅱ屯型砂材料的成本低，與呋喃相近，比其他三種樹脂砂低。
⑦無刺激性氣味，對環(huán)境氣味污染較小。

應(yīng)用實例：我國鐵路鑄鋼搖枕、側(cè)架生產(chǎn)線80%采用呋喃樹脂硬化水玻璃砂工藝；我國某重型廠用酯硬化水玻璃砂工藝生產(chǎn)出16500t油壓機大梁，鑄件重。153t：其他鑄鋼閥門也是應(yīng)用酯硬化水玻璃砂較多的一個行業(yè)。

(3)酯硬化堿性酚醛樹脂砂

這種工藝國外稱僅一set工藝。由于其完全不含N，同化劑不含s．用于鑄鋼、合金鋼鑄件不會產(chǎn)生N氣孔、針孔缺陷。由于堿酚醛樹脂砂常溫下只有部分樹脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，在澆注金屬受熱時還有一個再硬化的過程．閃此這種樹脂砂的高溫尺寸穩(wěn)定性好，鑄件尺寸精度高，因此在鑄鋼特別是合金鋼件、大型鑄鋼件的生產(chǎn)上應(yīng)用愈來愈廣。但堿酚醛樹脂砂常溫強度較低，樹脂 JJ¨人c1.1較大，鑄件成本較高。堿酚醛樹脂砂的硬化劑是有機脂，調(diào)節(jié)硬化時間只臺旨剛脂的晶種而不能用加入量調(diào)節(jié)。另外酚醛樹脂黏度較大，可存放期短，使用中需要注意。

其主要技術(shù)參數(shù)和特點：
樹脂加入量為：1. 5%-2. 5%
可使用時間為：2～35 min
起模時間為：5-70min
型砂2.1h抗拉搬度：0.6--0. SMl)a
①鑄件尺寸精度高，表面質(zhì)量好。
②型（芯）砂表面安定性不如呋喃樹脂砂；但比水玻璃砂稍好。
③型砂潰散性好，落砂清理容易；再生性能與水玻璃砂相近，但不如其他樹脂砂，回用率≥75%。
①具有良好的高溫?zé)崴苄院酮毺氐母邷囟斡不匦?，可有效減少鑄鋼件的熱裂傾向和高溫下砂芯過早地潰散而產(chǎn)生的沖砂，夾渣缺陷，同時也大大臧少缺陷（尤其裂紋）修補的工作量和費用。
⑤黏結(jié)劑中不含S、P、N等有害元素，可有效防止鑄鋼件的氣孔和微裂紋缺陷。
⑥型砂材料成本低于Pepset樹脂砂；但高于其他鑄鋼自硬砂。
⑦混砂、造型、澆注、落砂、清理時有一定的刺激性氣味，造成環(huán)境污染。

應(yīng)用實例：德陽某重型機器生產(chǎn)大型發(fā)電機單件重近200t的鑄鋼件，全部采用堿酚醛樹脂砂，其他還有上海宏鋼、太原重型、廣州重型、山堆鑄鋼、樂山斯堪那、北方鑄業(yè)等鑄鋼企業(yè)，還包括一些自動化生產(chǎn)線在內(nèi)，也全部采用的是堿酚醛樹脂砂，雖然這種樹脂砂的成本較高，但他們生產(chǎn)的鑄件或出口鑄件的高利潤回報完全能夠消化掉這點型砂成本的增加。

(4)邦尼樹脂砂

這是一種近兩年由邦尼科技化工有限公司研制，并開始應(yīng)用于鑄鋼件生產(chǎn)的一種新型樹脂砂工藝，具有以下特點：

①邦尼1：高溫綜合性能優(yōu)。澆注時邦尼樹脂砂在高溫下具有熱塑型和高溫二次硬化特征，緩解了砂子受熱膨脹的應(yīng)力，而且型、芯也不易破壞，從而既可以防止鑄件產(chǎn)生熱裂和脈紋，又可以防止高溫沖砂等缺陷，并能保證鑄件尺寸精度，已達(dá)到堿性酚醛樹脂的高溫性能。

②邦尼2：對原砂適應(yīng)性強。對硅砂、鉻鐵礦砂、鎂橄欖石砂等都有良好的適應(yīng)性。

③邦尼3：各類鑄造材質(zhì)適應(yīng)性強。除在普通碳鋼和合金鋼有明顯的優(yōu)勢外，在灰球鐵上也可以使用，尤其對球鐵縮松傾向有一定的改善。

④邦尼4：具有良好的硬化性能。在全年不同溫度和濕度下都具有良好的硬透，在不同硬化速度下，強度都可以滿足生產(chǎn)要求。并且型砂的吸濕傾向小。

⑤型砂氣孔傾向低于呋喃樹脂砂。

⑥型砂潰散性很好，鑄件落砂清理容易，尤其大件芯子，大大減少鑄件清理的工作量，提高了生產(chǎn)效率。

⑦型砂材料成本與呋喃樹脂砂相當(dāng)。

⑧刺激性氣味小于呋喃樹脂砂、堿酚醛樹脂砂，對環(huán)境污染很?。?/p>

主要技術(shù)參數(shù)：樹脂加入量：1.0%-1.2%
固化劑加入量（占樹脂）：約30%
可使用時間：5～30min
起模時間：5～80min
24b抗拉強度：0.7～1.1MPa
砂型（芯）表面穩(wěn)定性好（約90%），在所有鑄鋼型砂中較好。
應(yīng)用實例：無錫某大型專業(yè)鑄造廠，生產(chǎn)船用、礦山1～40t鑄鋼件，壁厚 30-- 500mm．原始工藝為酯硬化水玻璃砂，鑄件表面質(zhì)量不理想，而且芯子較難清理，大量鑄件長期堆放在清理現(xiàn)場，影響了對外商的供貨進(jìn)度，改用邦尼樹脂后，情況明顯改觀；綜合成本也有一定下陣；表面質(zhì)量有一定提高，得到了客戶的好評。目前，邦尼樹脂砂正在多個廠家推廣應(yīng)用。

(5)Pepset樹脂砂

該工藝也稱酚醛尿烷樹脂自硬砂工藝，是由美國Ashland 化學(xué)公司于1968年開發(fā)的，由于該黏結(jié)劑采用了一種專利的聚苯醚酚樹脂( poly— benzyl ether phenol, PEP)而得名，故這種工藝簡稱Pepset法，該法在北美、西歐應(yīng)用十分廣泛，目前國內(nèi)也有同類樹脂供應(yīng)，使用范圍逐漸擴大。該黏結(jié)劑由三部分組成：組分工——苯基醚酚醛樹脂；組分Ⅱ一～聚異氰酸脂；組分Ⅲ——液體叔胺固化劑。

組分工中的羥基與組分Ⅱ中的異氰酸根在組分ⅡI的催化作用下發(fā)生加成縮合反應(yīng)，生成脲烷縮合物，從而使砂型（芯）硬化。