1.背景　　

呋喃樹脂自硬砂由于其型砂緊實堅硬、易于控制、鑄件尺寸精度高，故目前自硬樹脂砂工藝已用于澆注各種金屬鑄件，例如機械加工所需的機床、船舶制造業(yè)用的燃氣輪機等鑄鐵件都可以用自硬化樹脂砂工藝來生產。當今，正迅猛發(fā)展的計算機自動化控制技術加速了自硬樹脂砂工藝的發(fā)展應用。　　

但呋喃樹脂砂有其本身的缺陷，可使用時間與起模時間及終強度受溫度和濕度的變化影響大，容易造成生產的不穩(wěn)定，給車間生產帶來不利影響。本文根據我公司應用的鑄型材料，研究了低溫環(huán)境下呋喃樹脂與苯磺酸固化劑不同配比硬化曲線，確定了較佳配比，并在此基礎上探究了木模與金屬模樹脂砂硬化趨勢，提出加速硬化起模的方法，以指導車間生產。　　

2.試驗研究　　

本文以我公司現(xiàn)場使用的呋喃樹脂和苯磺酸固化劑、再生硅砂為試驗材料。儀器：電子天平、自動攪拌機、抗壓測試儀、溫濕儀、溫度計、秒表。環(huán)境溫度5℃，環(huán)境濕度30%，砂溫15℃。用電子天平稱取1000g砂子，樹脂加入比例為砂重的0.8%和1.0%，固化劑分別加入樹脂重量的30%、35%、40%、45%、50%，正交試驗制作φ40mm×40mm型砂試塊。同時記錄可操作時間、起模時間和24h抗壓強度?！　?/p>

3.試驗結果及分析　　

通過實驗可以看出：1、固化劑加入量控制在30%~50%，隨著固化劑的增加，熱法再生砂強度逐漸升高，在45%達到較大值；機械再生砂強度逐漸降低，較佳固化劑加入量在30%。　　

2、固化劑加入量控制在30%~50%，隨著固化劑的增加，熱法再生砂和機械再生砂的可使用時間都逐漸減少，較大可使用時間固化劑加入量在30%?！　?/p>

3、固化劑加入量控制在30%~50%，隨著固化劑的增加，熱法再生砂和機械再生砂的起模時間都逐漸縮短，其中固化劑加入50%的起模時間只有30%加入量的1/3～1/2。根據現(xiàn)場生產需要，對型砂有以下要求?！　?/p>

（1）型砂要保持一定的終強度（小型鑄件≥2.0MPa，大型鑄件≥3.0MPa），以減少型芯變形，防止鑄件夾砂。　　

（2）要保證必要的可操作時間，以便放置芯鐵、冷鐵及緊實操作?！　?/p>

（3）為了保證現(xiàn)場生產順暢，型芯起模時間應盡可能短，以提高生產效率?！　?/p>

（4）在滿足生產要求的情況下，粘結劑的加入量應盡可能低，既節(jié)約成本，又可減少澆注時有機粘結劑燃燒產生的氣體，提高鑄件質量，保護環(huán)境?！　?/p>

綜合以上因素，機械再生砂較佳液料配比為樹脂1.0%（占砂重），固化劑30%（占樹脂）；熱法再生砂較佳液料配比為樹脂1.0%（占砂重），固化劑45%（占樹脂）?！　?/p>

進一步試驗，考慮到現(xiàn)場生產木模樣與金屬模樣起模時間差異，在上述試驗基礎上分別使用木質芯盒與金屬芯盒制樣，每隔1h測量抗壓強度，記錄前6h強度變化趨勢及24h終強度，結果表明，同樣在5℃環(huán)境下，樹脂、固化劑加入比例一定時：①木模造型起模時間為2～3h即可將鑄型從模樣上取出（1.5MPa），鑄型硬化達到足夠強度，不會變形；金屬模需要5h才可取出，過早取出內部未完全硬化，會產生擠壓變形，終強度基本相同，在3MPa左右。②單純提高固化劑酸度值不能顯著提高硬化速度，縮短起模時間?！　?/p>

根據此硬化趨勢，現(xiàn)場生產可以根據不同模樣起模時間合理安排生產，避免起模過早型芯內砂子硬化強度不足引起型芯變形、開裂，過晚起模型芯強度大，與模具粘接緊密，難以起模，造成表面質量差且耽誤現(xiàn)場生產。　　

4.結語　　

在低溫環(huán)境下，以呋喃樹脂和苯磺酸固化劑為粘結劑造型生產時，有以下3點試驗性結論?！　?/p>

（1）機械再生砂較佳液料加入為樹脂1.0%（占砂重），固化劑30%（占樹脂）；熱法再生砂較佳液料加入為樹脂1.0%（占砂重），固化劑45%（占樹脂）?！　?/p>

（2）其余條件不變，單純提高固化劑總酸度值并不能顯著縮短鑄型起模時間?？梢詮奶岣吣訙囟取⒗滂F及工裝溫度，來加速內部反應，加速硬化?！　?/p>

（3）條件相同時，木模較金屬模起模時間大幅減小，前者是后者的1/2。