目前，我國灰鐵鑄造業(yè)普遍采用的粘土砂造型和油砂造型等工藝存在著尺寸精度低，廢品率高，生產(chǎn)效率低，勞動強度高等缺點，隨著我國加入WTO，鑄鐵件的出口量迅猛增加，與此同時國際市場對鑄件的要求越來越高，而呋喃樹脂砂的應用能大大提高鑄鐵件的質(zhì)量，提升工作效率，從而帶來經(jīng)濟效益，同時，呋喃樹脂砂在應用過程中也存在許多問題，如不妥善解決，也會帶來不必要的損失，本課題合作單位在生產(chǎn)出口鑄件的過程中就遇到這方面的問題，所以，針對呋喃樹脂砂在鑄造業(yè)應用中的問題進行研究和探索，以進一步拓展出口范圍，承攬國際業(yè)務具有十分重要的意義．

1呋喃樹脂砂在灰鐵鑄件造型中的優(yōu)點

由于呋喃樹脂砂具有較好的流動性、易緊實、脫模時間可調(diào)節(jié)、硬化后強度高、在其后的搬運及合箱過程中不變形，在澆注和凝固過程基本上無形壁位移現(xiàn)象等特點，所以鑄件的尺寸精度高，其質(zhì)量等級比粘土砂及油砂鑄件提高1-2個級別，具體表現(xiàn)在：(1)鑄件的尺寸精度高、外部輪廓清晰；鑄件表面光潔，外觀質(zhì)量好；組織致密，鑄件綜合品質(zhì)高；(2)不用烘干，縮短了生產(chǎn)周期，節(jié)省了能源；(3)省去了烘干工序，型砂易緊實，潰散性好，易清理，大幅度降低了工人的勞動強度，為實現(xiàn)機械化生產(chǎn)創(chuàng)造了條件；(4)舊砂可回收再利用，環(huán)保和節(jié)約資源．

2呋喃樹脂砂造型的不足之處

呋喃樹脂砂造型的不足之處具體表現(xiàn)在：(1)對原砂質(zhì)量要求高；(2)造型和澆注現(xiàn)場，在生產(chǎn)過程中可能有刺激性氣味；(3)成本較高，應綜合考慮；(4)目前供應的樹脂粘度高，特別是在冬季溫度低時，砂不易混勻，芯砂流動性也受影響，造成粘砂；(5)用于生產(chǎn)復雜的薄壁灰鑄鐵件生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)，在靠近型芯的鑄鐵件下面易出現(xiàn)密集的皮下氣孔和針孔．

3呋喃樹脂砂生產(chǎn)工藝

3.1原材料的選用

(1)鑄造用原砂，原砂對呋喃樹脂砂的性能、粘結(jié)劑用量以及鑄件表面質(zhì)量的影響很大，要求原砂中的二氧化硅含量要高，含泥量和酸耗值要低．

(2)呋喃樹脂，灰鑄鐵件在實際應用中可根據(jù)鑄件的技術(shù)要求和結(jié)構(gòu)選用低氮或無氮樹脂．

(3)固化劑，采用有機磺酸溶液，通過調(diào)整其水溶液濃度來調(diào)節(jié)固化速度．

(4)偶聯(lián)劑，為改善呋喃樹脂砂的性能，加入少量的硅烷作偶聯(lián)劑，可明顯地提高樹脂砂強度．

3.2呋喃樹脂砂的配比及混制工藝

(1)配比，呋喃樹脂的加入量一般占砂重的0.8%一1.5%，而固化劑的加入量占樹脂重的20%一70%，依據(jù)季節(jié)的溫度變化來調(diào)節(jié)．

2)混制工藝．將原砂、再生砂、固化劑、樹脂依次快速混合而成，隨混隨用．用間歇式混砂機時，應先加砂，開動混砂機后小心加入固化劑，混拌l一2min之后加入樹脂，混勻后立即卸砂．

3.3硬化工藝

樹脂砂硬化速度與砂溫、環(huán)境溫度、空氣濕度以及固化劑的種類、加入量關系很大．

(1)溫度．原砂溫度要控制在20一35℃．原砂及工作環(huán)境溫度過低，硬化速度會變得很慢，延緩了脫模時間，降低了生產(chǎn)效率；而溫度過高，硬化時間過短，砂子的流動性變差，影響型芯的緊實．

(2)固化特性，用硬化時間與脫模時間的比值來表示粘結(jié)劑的固化特性，比值愈大，表示該固化劑的固化特性愈佳，一般為0.3一0.5。

3.4造型工藝設計

(1)拔模斜度應比粘土砂造型時略大．呋喃樹脂砂的型芯在起模時，已經(jīng)具有一定的硬化強度，幾乎無退讓性，起模時摩擦力較大．因此，在制作模樣時，應適當增大拔模斜度，以便于起模．

(2)工藝設計應盡量減少活塊，能用砂芯的較好取消活塊，以提高生產(chǎn)效率．

(3)砂箱設計．依據(jù)鑄件大小和復雜程度，吃砂量可在30-lOOmm之間選擇，減小砂箱尺寸，降低砂鐵比，從而降低生產(chǎn)成本．

(4)澆冒系統(tǒng)設計。呋喃樹脂砂型剛度好，可利用灰鑄鐵凝固過程的石墨化膨脹，有效的消除縮孔、縮松，實現(xiàn)灰鑄鐵鑄件的少冒口或無冒口鑄造，因此可以少設冒口，多設溢出口及出氣口．應在提高擋渣和充型能力的前提下，橫澆口端面設計為高梯形，內(nèi)澆口開寬；擋渣措施優(yōu)選離心集渣包，防止?jié)驳牢鼩?，鐵液二次氧化．

(5)造型時必須使用震實臺提高鑄型的緊實度，以保證型腔的幾何形狀和鑄件的尺寸精度．

(6)起模后的型芯要等不容緩15min后再上涂料，因為水基涂料中的水分會影響硬化的正常進行．

(7)潮濕季節(jié)生產(chǎn)時，樹脂砂型必須進行表干處理，以去除潮氣，鑄型存放th后合箱澆注．

(8)澆注灰鑄鐵材質(zhì)的鑄件，因呋喃樹脂砂獨到的保溫性，一般會降低0.5~2個牌號，生產(chǎn)時應根據(jù)鑄件的實際壁厚和大小靈活掌握并調(diào)整．

4呋喃樹脂砂鑄造中常見缺陷原因分析及對策

4.1粘砂

(1)原因．呋喃樹脂造型砂在造型過程中出現(xiàn)粘砂的主要原因是因為樹脂在500℃左右分解，樹脂膜被燒蝕，砂粒間隙增大并喪失粘結(jié)力，鐵液滲入形成粘砂．

(2)對策．增加型芯緊實度；厚壁處可采用特殊原料，如鉻鐵礦砂及冷卻條；刷耐火涂料及適當降低澆注溫度．

4.2氣孔

(1)原因．經(jīng)對樹脂在高溫時發(fā)出的氣體進行分析，證明其中含有大量的氮氣和氫氣，是產(chǎn)生氣孔缺陷的原因之一．此外，這種樹脂分解溫度低，發(fā)氣速度較快，故更易引起氣孔，可見產(chǎn)生皮下氣孔和針孔的缺陷主要原因是由于呋喃樹脂和固化劑中含有大量的尿素所致．

(2)對策．對原砂進行水洗，使樹脂加入量減少到2.5010左右；降低粘結(jié)劑的含氮量；在樹脂中加入少量氧化鐵粉．實踐證明，這是消除針孔和皮下氣孔的有效方法．

4.3刺激性氣味

含糠醇的樹脂稱為呋喃樹脂．其糠醇含量較高，糠醇中的游離甲醛是生產(chǎn)中產(chǎn)生刺激性氣體的來源，也是惡化環(huán)境的主要因素之一．因此，鑄鐵件生產(chǎn)應選用低氦或無氮樹脂．

呋喃樹脂砂工藝應用較成熟，非常適合于一般灰鐵鑄件的單件小批量生產(chǎn)，如機床鑄件，工程機械鑄件等等．由于能源危機以及日益激烈的市場競爭，迫使鑄造行業(yè)不斷尋求環(huán)保節(jié)能、高效的綠色鑄造方式，呋喃樹脂砂的優(yōu)越性能使其應用越來越廣泛，必將被大多數(shù)鑄造企業(yè)所接受．