酯硬化碱性酚醛树脂自硬砂

1、碱性酚醛树脂砂和酚脲脘树脂砂在碱性酚醛树脂砂和酚脲脘树脂砂在 铸钢上的应用铸钢上的应用 圣泉集团股份有限公司 唐林平 一、问题的提出一、问题的提出 铸件质量要求 尺寸精度 表面质量 采取的措施 后序精整 调整工艺 造型材料 占铸件总成本的50%左右 铸件总成本：造型 制芯占1/4 熔炼占1/2 清理占1/4（其中70%与造型材料有关） 废品率：质量优劣 使用不当 造成的废品占50%以上 二、铸钢型芯砂的粘结剂二、铸钢型芯砂的粘结剂 分类 无机粘结剂 有机粘结剂 油类粘结剂 1、无机粘结剂 粘土砂（湿型、干型、表干型） 水玻璃砂 水玻璃砂：吹co2硬化 水玻璃加入量6%8% 抽真空硬化（vrh）

2、1.8%2.5% 有机酯自硬 1.8%2.5% 2、有剂粘结剂 呋喃树脂自硬：树脂加入量0.8%1.5% 酚脲脘树脂自硬： 1.0%2.0% 有机酯碱酚自硬： 1.4%2.0% 吹co2硬化碱酚： 2.5%3.5% 冷芯盒树脂： 1.0%2.0% 热芯盒树脂： 1.5%2.5% 覆膜砂：酚醛树脂加入量1.0%3.0% 3、油类粘结剂 植物油 矿物油 三、铸钢对造型粘结剂的要求三、铸钢对造型粘结剂的要求 铸钢件容易出现的铸造缺陷 气孔 裂纹 粘砂 缩孔 缩松 表面气坑 尺寸公差 粘结剂对铸钢铸件的影响 粘土砂：气孔 粘砂 表面气坑 尺寸公差 水玻璃砂：气孔 表面气坑 尺寸公差 树脂砂：气孔 裂纹

3、 粘砂 型芯砂应具备的性能 一定的强度（高温、常温） 良好的退让性 高的透气性 低的发气量 好的经济性 环保无毒等 四、合成树脂发展历史 1944年 德国人发明了用来制造壳芯的酚醛 树脂树脂 50年代后期 欧洲开始采用呋喃自硬树脂 1960年前后 出现呋喃树脂热芯盒法 1968年 亚什兰开发出冷芯盒树脂 1970年酚脲烷自硬砂 1975年 发明二氧化硫硬化冷芯盒树脂 70年代末 波顿公司开发出碱性酚醛树脂 五、几种自硬砂特性比较 1、几种自硬树脂的高温抗压强度 自硬砂种类呋喃酸酚醛酸酚尿烷碱性酚醛 抗压强度mpa0.2330.2880.2330.291 下表是几种自硬砂在1200时保温2分 钟

4、后测得的高温抗压强度。 由此可以看出碱酚自硬砂具有较高的高 温强度。 2、自硬砂性的热膨胀率 3、几种自硬砂型在850时的热应力 比较 4、几种自硬砂1000时的热变形 1酸固化呋喃树脂自硬砂 2酸固化酚醛树脂自硬砂 3酯硬 化碱性酚醛树脂自硬砂 4酚醛尿烷树脂自硬砂 5、几种自硬砂的发气量比较 6、几种工艺砂的性能对比 呋喃树脂自硬砂 碱性酚醛树脂自硬 砂 酯固化水玻璃自硬 砂 工艺配方 树脂：1.0-1.2% 固化剂：0.5-0.6% 树脂：1.2-2.0% 固化剂：0.3-0.5% 水玻璃：2.5-3.5% 固化剂：0.3-0.5% 可使用时间5-40min5-40min5-90min

5、24h抗拉强度0.6-1.6mpa0.4-1.2mpa0.4-1.0mpa 型芯存放性好，基本不吸湿好，吸湿少一般，有吸湿 高温热塑性小较大大 铸型退让性较差较好好 发气量中小小 铸件表面质量 尺寸精度 好好一般 铸件渗硫可能无无 铸件渗碳可能很少无 铸件渗氮可能无无 气孔倾向较低较低低 热裂倾向较高低低 型芯落砂溃散性极佳、易清理溃散性一般 再生回用性干法回用性最好 可干法回用，较 好 一般 再生回用率95%80%70% 劳动条件较好较好较好 环境保护有污染污染较小污染较小 铸造缺陷热裂、气孔等缺陷少较少 六、碱性酚醛树脂砂 1、碱性酚醛树脂砂工艺特点 粘结剂系统不含n、p、s等有害元素，不

6、 会产生因渗n、p、s引起的缺陷，可用于 各种合金铸件，尤其适用于合金钢、球墨 铸铁件。 碱酚树脂砂有硬化不完全性，型、芯砂在 浇注初期，先呈现短暂的热塑性，而后二 次硬化变成刚性，直至溃散。这一特性可 以明显减少铸件热裂倾向，降低铸件浇注 冲砂缺陷，有利于提高铸件尺寸精度。 对原砂适应性强，不仅适用于硅砂，而且可 用于耗酸值较高的碱性原砂。 固化剂为多元醇的乙酸酯，无毒、无腐蚀性， 无爆炸危险。 硬化性能好，硬化速度可通过固化剂品种来 调节，型、芯内部和外部几乎同时硬化。可 使用时间和脱膜时间之比可达到40%以上。 气味低，浇注时不释放so2气体，改善劳动 环境，有利环保。 2、碱性酚醛树脂

7、的合成 酯硬化碱性酚醛树脂用的树脂是以苯酚 和甲醛为原料，用碱（naoh、koh、 lioh）作为催化剂合成的，由于树脂中含 有大量的碱，使得树脂中的酚羟基以酚氧 负离子形式存在，树脂具有一定的碱性， 故而水溶性好。所用的固化剂一般为多元 醇的有机酯。 3、碱性酚醛树脂砂硬化机理 树脂的固化反应是由于树脂中的酚氧负 离子与酯发生双分子亲核取代反应，其反 应分为两个阶段进行，首先形成不稳定的 中间产物，然后转变为多向交联的体型高 聚物。由于酯参与交联反应，因此酯与树 脂有一定的加入比例，实际使用中一般为 树脂重量的2030%。 4、碱性酚醛树脂砂硬化特性 碱性酚醛树脂砂是一种典型的“渐硬型” 自

8、硬砂，反应过程需要几十分钟到十几个 小时才能完成，通常将24小时的试样强度 作为终强度。硬化时间从理论上说应该是 混砂过程中自树脂与固化剂接触的瞬间开 始计起，但实际生产中，则通常是混好的 砂子自混砂机卸出时开始计起。 碱性酚醛树脂的硬化特性曲线 5、碱性酚醛树脂砂的再生 湿法再生 再生效果好，再生砂质量接近 新砂，设备一次性投资大，应用很少 干法再生 冲击式和擦磨式两类，多级摩 擦再生相结合，再生效果好，应用广泛 热法再生 高温（800900）低温（320 350），单一热法不适合，热法与机 械再生结合，效果好，应用较广泛 化学再生 与热法或干法再生结合，没有 推广 6、碱酚树脂砂应用实例

9、有机酯碱性酚醛树脂砂 吹co2硬化碱性酚醛树脂砂 七、酚脲脘树脂砂 1、酚脲烷树脂自硬砂有个三组分： 组分为酚醛树脂 组分为聚异氰酸酯 组分为催化剂 酚尿烷树脂砂的固化是由于液体苯基醚 酚醛树脂（组分1）中的羟基和液体聚异氰 酸脂（组分2）中的异氰根交链作用形成固 态的聚氨脂树脂。在型砂的可使用时间内, 粘度不发生明显的变化。因此,型砂的流动 性很高,而固化几乎是在瞬间完成,并能迅速 建立强度。 2 2、反应机理、反应机理 3、反应式 组分组分1与组分与组分2的加成聚合反应的加成聚合反应 4、酚脲脘树脂砂具有以下特性： 对原砂和环境的敏感性较低，硬透性好，固 化速度快，脱模一小时后即可浇注。 可使用时间与脱模时间之比：0.750.80，固 化速度可以随意调节。 不含s、p，发气量小，可降低气孔缺陷避免 表面组织恶化。