用冷硬呋喃樹脂砂生產(chǎn)的鑄鋼件輪廓清晰、尺寸精確、鑄件表面光潔、生產(chǎn)效率高、勞動強度低．這項工藝在我國已得到廣泛應(yīng)用。但由于樹脂砂發(fā)氣量大、發(fā)氣速度快、退讓性差．所以應(yīng)用樹脂砂生產(chǎn)的鑄鋼件，若工藝控制不當很易產(chǎn)生氣窩、氣孔、熱裂紋等缺陷。

樹脂砂鑄件產(chǎn)生氣孔、氣窩的原因

樹脂砂發(fā)氣速度快、發(fā)氣量大鑄件產(chǎn)生氣孔、氣窩的主要原因是樹脂砂發(fā)氣速度快、發(fā)氣量大。在850℃ 時測得呋喃樹脂砂的發(fā)氣量為14 — 1 6ml／g。而發(fā)氣時間可在十幾秒內(nèi)完畢．這些氣體在十幾秒內(nèi)大量積聚在金屬液和型腔的界面上．產(chǎn)生的壓力 如果滿足下列不等式，則氣體就會侵入金屬液。
P^> P + P + P。
P 一界面氣體入侵壓力
P 一金屬液靜壓力(P 一gph) p為金屬液密度。
h為金屬液面高度
g為重力加速度。
P 一氣體進入金屬液的阻力(與金屬液的粘度和表 面張力有關(guān)，當潤濕角O> 90。時，P能為負值，不潤濕，助長了氣體侵入金屬液的傾向性)。
P。一型腔中氣體的壓力

由上式可見，對于一定的金屬和造型材料，當澆注溫度一定時，則金屬液的表面張力和粘度值已定，所以P 是 一個定值，由于行腔內(nèi)都有和大氣相通的出氣孔，如果澆注速度較慢，則可將P。視為大氣壓(101325Pa)。若澆注速 度較快，則由于P。的增加就能抑制界面氣體的侵入，而金屬液的靜壓力P 對界面壓力的影響很大，P值是隨澆注 時間的增加而增大的。當P^>P +P +P。時氣體就會侵入。若鑄件壁厚較薄，因冷卻速度較快，在樹脂砂大量發(fā)氣時。已形成一定強度的初品層，此時不易產(chǎn)生氣孔．氣窩現(xiàn)象。如果初晶層形成時其強度較低不能抵抗界面壓 國香，則易產(chǎn)生氣窩。如果鑄件壁較大，樹脂大量發(fā)氣時尚未形成初晶層．而P > P + P + P。時，則氣體侵入金屬液內(nèi)部，若侵入的氣體不能及時上浮，則會在鑄件內(nèi)部 產(chǎn)生氣孔。

樹脂砂中的含氮量是造成氣孔不可忽視的原因 含氮的樹脂具有強度高，因透性好和游離甲醛含量低等優(yōu)點。但是氦與金屬原子之間有著一定的親合力，能 在金屬表面離解成原子氮，并吸附在金屬表面上，當金屬液層在凝固過程中,液相中的氮達到飽和時．就會形成含氯的皮下氣孔。

樹脂砂使鑄鋼件產(chǎn)生熱裂的原因

樹脂砂在高溫下仍保持較高的抗壓強度

一般認為熱裂的產(chǎn)生是與鑄型的抵抗阻力、凝固不均以及液固共存狀態(tài)的力學性能等三項因素有關(guān)。呋喃 樹脂砂型澆注后的熱膨脹約為CO：法水玻璃砂的兩倍， 而CO法卻有收縮的跡旬。測定1000℃下抗壓強度，呋喃 樹脂大約是C02法的5～ 10倍，同時在該溫度下的變形 量很小，大約為CO：砂型的1／5．因此，鑄件收縮時，呋喃 砂型比CO：法有大得多的抵抗阻力。

用有機磺酸做硬化劑時會在鑄件表面形成滲硫?qū)樱?增大了熱裂傾向用有機磺酸硬化砂型時．因其有較高的含硫量，易在鑄件表面上形成濃縮滲硫?qū)?，通常鑄鋼件基體的含硫量 為0．004％ 左右．錳0．7％ 左右．用有機磺酸作硬化劑時． 可使鑄件o．6mm 以內(nèi)的硫增加到0．054 ．是基體含硫 量的1 3．5，其Mn／S值為12，因此鑄件表面產(chǎn)生相當 多的熱裂紋是毫不奇怪的。只有將Mn／S值控制在2O以上時，才可有效地控制因硫而引起的熱裂。

防止樹脂砂鑄件產(chǎn)生氣窩、氣孔、熱裂的措施 為防止鑄件產(chǎn)生氣窩、氣孑L應(yīng)減少樹脂加入量，采用 低氮樹脂．并通過加入增強劑來保證樹脂砂的強度。為防 止熱裂，應(yīng)降低樹脂加入量和樹脂中的硫含 ，為達到上 述目的可對FL86一A 呋喃樹脂進行改性。FL86一A 呋喃 樹脂加入量由原來的1．5 降為1 ．并加入占樹脂量 2 的環(huán)氧樹脂作改性劑。固化劑采用苯磺酸加入量占樹 脂的55%，增塑劑鄰苯二甲酸酯加入量占樹脂的5％ ，催化劑有機錫類占樹脂的5 。由此配制的樹脂砂其主要性 能指標如下：
(1)常濕抗拉強度由改性前的0．97MPa提高到 1．56MPa，高濕強度由0．34MPa提高到0．51MPa。其成 本降低了29% 。 (2)可使用時間7分鐘，脫模時間40分鐘左右。
(3)發(fā)氣量由改性前的8．5ml／g 降到6．5ml／g (860℃ )，其發(fā)氣量與粘土砂相近。
(4)在450 C時高溫殘余強度為零。 (5)試樣在溫度2O一29℃．相對濕度RH46—78％ 的 條件下存放2O天，常濕抗拉強度由1．56MPa降到 1．5OMPa。
(6)苯磺酸加入量較低，因硫引起的熱裂紋不會產(chǎn)生，可保證M n／S> 20。
(7)采用低氮樹脂，氮含量小于2．5 ，減少樹脂加入 量．可有效控制氮氣孔的產(chǎn)生。 由此可知，對FL一86A 呋喃樹脂砂的改性可以看出常濕抗拉強度、高濕抗拉強度均有明顯提高，完全符合鑄造工藝的要求。改性后的呋喃樹脂砂，發(fā)氣量降到6．5rnl/g，與粘土砂發(fā)氣量相近，可有效防止鑄鋼件產(chǎn)生氣窩、氣孔。改性后樹脂砂在450℃ 時高溫殘余強度為零，說明其 潰散性有很大改善，可有效防止因鑄件凝固收縮而引起的熱裂紋。改性后的樹脂其加入量由原來的1．5 降為1 ，苯磺酸的加入量也相應(yīng)減少。硫向鑄件表面擴散引起的熱裂紋也基本消除。由于采用的是低氮樹脂，加入量僅1 ，因此可完全控制氮氣孔的產(chǎn)生。

總結(jié)：

(1)對FL一86A 呋喃樹脂進行改性后，其常濕 (RH46％)抗拉強度提高61％ ．高濕(RH> 93)，強度提高 5%，這對提高鑄件表面質(zhì)量十分有利。

(2)由于樹脂加入量減少30%左右，發(fā)氣量減少23%左右，可有效控制鑄件產(chǎn)生氣孔、氣窩的傾向。

(3)改性后的樹脂砂在450℃高溫殘余強度為零，大大改善其潰散性，有效防止了熱裂紋的產(chǎn)生。

(4)固化劑苯磺酸的加入量減少25% ，使鑄件表層 Mn／S> 20，控制了鑄件面表因硫的滲透所引起的熱裂紋。