第三章金属液态砂型成形工艺3

1、3.5 3.5 树脂树脂砂型成形工艺砂型成形工艺 以树脂作为粘结剂的型（芯）砂称为树脂砂。以树脂作为粘结剂的型（芯）砂称为树脂砂。 u 热法覆膜树脂砂（也称壳型热法覆膜树脂砂（也称壳型 / 壳芯）壳芯）u 热芯盒树脂砂热芯盒树脂砂u 冷芯盒树脂砂冷芯盒树脂砂u 呋喃树脂自硬砂呋喃树脂自硬砂树脂砂成形工艺主要有：树脂砂成形工艺主要有：u 造型（砂型）造型（砂型） 中大铸件，质量要求高的小铸件中大铸件，质量要求高的小铸件u 制芯（砂芯）制芯（砂芯） 成批大量生产的铸件成批大量生产的铸件应用：应用：二、二、 热芯盒树脂砂热芯盒树脂砂 （1）呋喃树脂）呋喃树脂1. 树脂砂的成分树脂砂的成分 u 糠醇树

2、脂糠醇树脂 （FA）u 脲醛树脂脲醛树脂 （UF）u 酚醛树脂酚醛树脂 （PF） 基本构成物为：基本构成物为： 脲呋喃树脂脲呋喃树脂 （UF/FA） 酚呋喃树脂酚呋喃树脂 （PF/FA） 脲脲-酚共聚物呋喃树脂酚共聚物呋喃树脂 （UF/PF/FA） 二、二、 热芯盒树脂砂热芯盒树脂砂 （2）固化剂）固化剂1. 树脂砂的成分树脂砂的成分 采用常温下为中性或弱酸性，加热后为强酸性的盐。采用常温下为中性或弱酸性，加热后为强酸性的盐。u 氯化铵水溶液氯化铵水溶液u 硝酸铵水溶液硝酸铵水溶液u 磷酸铵水溶液磷酸铵水溶液u 苯磺酸、对甲苯磺酸水溶液苯磺酸、对甲苯磺酸水溶液 对于不同的树脂粘结剂，要使用相应

3、的固化剂。对于不同的树脂粘结剂，要使用相应的固化剂。 二、二、 热芯盒树脂砂热芯盒树脂砂 （3）附加物）附加物1. 树脂砂的成分树脂砂的成分 改善某些性能：改善某些性能： 尿素尿素 消除游离甲醛的味道消除游离甲醛的味道 硅烷硅烷 增加树脂的粘结强度增加树脂的粘结强度 氧化铁粉氧化铁粉 有效消除气孔缺陷有效消除气孔缺陷 二、二、 热芯盒树脂砂热芯盒树脂砂 （1）常用配方）常用配方2. 树脂砂的配方与混制树脂砂的配方与混制 二、二、 热芯盒树脂砂热芯盒树脂砂 （2）混制）混制2. 树脂砂的配方与混制树脂砂的配方与混制 使用螺旋式或叶片式快速混砂机。使用螺旋式或叶片式快速混砂机。 二、二、 热芯盒树

4、脂砂热芯盒树脂砂3. 树脂砂的制芯工艺树脂砂的制芯工艺 使用热芯盒制芯机。工艺过程为：使用热芯盒制芯机。工艺过程为： 将芯盒加热到工作温度；将芯盒加热到工作温度； 清理盒腔表面并喷涂一层脱模剂；清理盒腔表面并喷涂一层脱模剂； 合型射砂，保持一定时间进行加热硬化；合型射砂，保持一定时间进行加热硬化； 待砂芯达到要求强度后开盒出芯。待砂芯达到要求强度后开盒出芯。 二、二、 热芯盒树脂砂热芯盒树脂砂3. 树脂砂的制芯工艺树脂砂的制芯工艺 芯盒温度芯盒温度 影响硬化速度和强度影响硬化速度和强度 200260制芯工艺参数为：制芯工艺参数为： 过烧过烧二、二、 热芯盒树脂砂热芯盒树脂砂3. 树脂砂的制芯工

5、艺树脂砂的制芯工艺 芯盒温度芯盒温度 影响硬化速度和强度影响硬化速度和强度 200260 射砂压力和时间射砂压力和时间 形状复杂压力要大形状复杂压力要大 0.51 s 硬化时间硬化时间 取决于砂芯的厚度取决于砂芯的厚度 30120 s制芯工艺参数为：制芯工艺参数为： 三、三、 酸催化树脂自硬砂酸催化树脂自硬砂以呋喃树脂或热固性酚醛树脂为粘结剂，在相应的酸性催以呋喃树脂或热固性酚醛树脂为粘结剂，在相应的酸性催化剂作用下，在室温下自行硬化成形的型（芯）砂。化剂作用下，在室温下自行硬化成形的型（芯）砂。三、三、 酸催化树脂自硬砂酸催化树脂自硬砂以呋喃树脂或热固性酚醛树脂为粘结剂，在相应的酸性催以呋喃

6、树脂或热固性酚醛树脂为粘结剂，在相应的酸性催化剂作用下，在室温下自行硬化成形的型（芯）砂。化剂作用下，在室温下自行硬化成形的型（芯）砂。铸钢阀体铸钢阀体三、三、 酸催化树脂自硬砂酸催化树脂自硬砂以呋喃树脂或热固性酚醛树脂为粘结剂，在相应的酸性催以呋喃树脂或热固性酚醛树脂为粘结剂，在相应的酸性催化剂作用下，在室温下自行硬化成形的型（芯）砂。化剂作用下，在室温下自行硬化成形的型（芯）砂。铸铁泵壳铸铁泵壳三、三、 酸催化树脂自硬砂酸催化树脂自硬砂工艺特点：工艺特点： 型（芯）砂常温固化，节省能源，可使用塑料模、木模；型（芯）砂常温固化，节省能源，可使用塑料模、木模； 型（芯）强度高，溃散性好；型（芯

7、）强度高，溃散性好； 即可造型，又能制芯；即可造型，又能制芯； 铸件尺寸精度高，表面质量好；铸件尺寸精度高，表面质量好； 对原砂质量要求高，树脂、固化剂价格高；对原砂质量要求高，树脂、固化剂价格高； 旧砂可再生回用，利于降低成本；旧砂可再生回用，利于降低成本； 型砂性能对环境（温度、湿度）敏感；型砂性能对环境（温度、湿度）敏感； 特别适合成批、单件小批中大铸件的生产。特别适合成批、单件小批中大铸件的生产。 （1）原砂）原砂1. 自硬砂的成分自硬砂的成分 要求：要求： 干干 含水量含水量 0.2 % 净净 含泥量含泥量 0.2 % 圆圆 粒形要好粒形要好 需酸值要低需酸值要低 三、三、 酸催化树

8、脂自硬砂酸催化树脂自硬砂 （2）树脂）树脂呋喃树脂、呋喃树脂、 热固性酚醛树脂热固性酚醛树脂三、三、 酸催化树脂自硬砂酸催化树脂自硬砂对于呋喃树脂，根据树脂的含氮量分为：对于呋喃树脂，根据树脂的含氮量分为：性性 能能含氮量含氮量（%）型砂高温型砂高温性能性能产生气孔产生气孔倾向倾向溃散性溃散性价格价格高氮树脂高氮树脂5.0 13.5差差大大好好便宜便宜中氮树脂中氮树脂2.0 5.0中等中等中等中等较好较好中等中等低氮树脂低氮树脂0.3 2.0较好较好较小较小中等中等较贵较贵无氮树脂无氮树脂 0.3 0.3好好小小差差贵贵1. 自硬砂的成分自硬砂的成分 （2）树脂）树脂呋喃树脂、呋喃树脂、 热固

9、性酚醛树脂热固性酚醛树脂三、三、 酸催化树脂自硬砂酸催化树脂自硬砂树脂的选用：树脂的选用：1. 自硬砂的成分自硬砂的成分 要根据铸件材质、铸件结构、性能要求来确定。要根据铸件材质、铸件结构、性能要求来确定。 （3）催化剂）催化剂决定型砂的硬化速度和硬化终强度。决定型砂的硬化速度和硬化终强度。三、三、 酸催化树脂自硬砂酸催化树脂自硬砂u 对甲苯磺酸对甲苯磺酸u 苯磺酸苯磺酸u 磷酸磷酸u 硫酸已酯硫酸已酯对于呋喃树脂，常用的催化剂有：对于呋喃树脂，常用的催化剂有：1. 自硬砂的成分自硬砂的成分 均为显性催化剂均为显性催化剂 （3）催化剂）催化剂决定型砂的硬化速度和硬化终强度。决定型砂的硬化速度和

10、硬化终强度。三、三、 酸催化树脂自硬砂酸催化树脂自硬砂催化剂酸性催化剂酸性 越强：越强：催化剂的酸性强弱：催化剂的酸性强弱：硬化硬化 越快越快终强度终强度 越低越低硫酸已酯硫酸已酯 苯磺酸苯磺酸 对甲苯磺酸对甲苯磺酸 磷酸磷酸使用何种催化剂，要根据环境条件、强度要求来决定。使用何种催化剂，要根据环境条件、强度要求来决定。1. 自硬砂的成分自硬砂的成分 （4）附加物）附加物三、三、 酸催化树脂自硬砂酸催化树脂自硬砂改善某些性能：改善某些性能： 硅烷硅烷 增加树脂的粘结强度增加树脂的粘结强度 氧化铁粉氧化铁粉 有效消除气孔缺陷有效消除气孔缺陷 甘油甘油 增加砂型韧性增加砂型韧性 1. 自硬砂的成分

11、自硬砂的成分 （1）配方）配方2. 自硬砂的配方与混制自硬砂的配方与混制 三、三、 酸催化树脂自硬砂酸催化树脂自硬砂 （2）混制）混制2. 自硬砂的配方与混制自硬砂的配方与混制 三、三、 酸催化树脂自硬砂酸催化树脂自硬砂使用搅笼式或碗式混砂机。使用搅笼式或碗式混砂机。 u搅笼式混砂机搅笼式混砂机 连续式混砂，供砂量大连续式混砂，供砂量大u碗式混砂机碗式混砂机 间断式混砂，供砂量小间断式混砂，供砂量小 u搅笼式混砂机搅笼式混砂机 连续式混砂，供砂量大连续式混砂，供砂量大u碗式混砂机碗式混砂机 间断式混砂，供砂量小间断式混砂，供砂量小 （2）混制）混制2. 自硬砂的配方与混制自硬砂的配方与混制 三

12、、三、 酸催化树脂自硬砂酸催化树脂自硬砂使用搅笼式或碗式混砂机。使用搅笼式或碗式混砂机。 u搅笼式混砂机搅笼式混砂机 连续式混砂，供砂量大连续式混砂，供砂量大u碗式混砂机碗式混砂机 间断式混砂，供砂量小间断式混砂，供砂量小 砂砂 + 催化剂催化剂 + 树脂（硅烷）树脂（硅烷） 出砂出砂 混匀混匀 混匀混匀 树脂自硬砂在混砂时就开始硬化。树脂自硬砂在混砂时就开始硬化。3. 自硬砂的硬化特性自硬砂的硬化特性 三、三、 酸催化树脂自硬砂酸催化树脂自硬砂根据硬化强度和硬化时间的关系得出根据硬化强度和硬化时间的关系得出硬化特性曲线。硬化特性曲线。 树脂自硬砂硬化树脂自硬砂硬化24小时的小时的抗拉强度称为

13、终强度。抗拉强度称为终强度。三个重要性能指标：三个重要性能指标： t3 可使用时间可使用时间t5 起模时间起模时间24 终强度终强度 树脂自硬砂在混砂时就开始硬化。树脂自硬砂在混砂时就开始硬化。3. 自硬砂的硬化特性自硬砂的硬化特性 三、三、 酸催化树脂自硬砂酸催化树脂自硬砂根据硬化强度和硬化时间的关系得出根据硬化强度和硬化时间的关系得出硬化特性曲线。硬化特性曲线。 t3 可使用时间可使用时间t5 起模时间起模时间24 终强度终强度 t3 / t5 比值越大越好比值越大越好 混好的型芯砂填入砂箱或芯盒中，在可使用时间内利混好的型芯砂填入砂箱或芯盒中，在可使用时间内利用用自然紧实自然紧实或或轻微

14、震动紧实轻微震动紧实填满砂箱或芯盒，在型填满砂箱或芯盒，在型芯达到起模强度时及时起模，进一步硬化。芯达到起模强度时及时起模，进一步硬化。4. 自硬砂的造型制芯自硬砂的造型制芯 三、三、 酸催化树脂自硬砂酸催化树脂自硬砂u 与铸件接触的砂型部分，其树脂膜被完全烧掉；与铸件接触的砂型部分，其树脂膜被完全烧掉；u 靠近铸件的砂型部分，其树脂膜受热碳化，呈多孔海绵状的焦化靠近铸件的砂型部分，其树脂膜受热碳化，呈多孔海绵状的焦化物沉积在砂粒表面；物沉积在砂粒表面；u 距铸件有一定距离的砂型部分，其树脂膜在热作用下变脆；距铸件有一定距离的砂型部分，其树脂膜在热作用下变脆；u 远离铸件的砂型部分，其树脂膜仍然完好地包覆在砂粒表面。远离铸件的砂型部分，其树脂膜仍然完好地包覆在砂粒表面。 5. 自硬砂的旧砂再生自硬砂的旧砂再生 三、三、 酸催化树脂自硬砂酸催化树脂自硬砂树脂砂型浇注后，固化的树脂膜热作用下发生变化：树脂砂型浇注后，固化的树脂膜热作用下发生变化： u破碎结块的砂团，去除砂中的灰分、微粉、铁豆等杂物；破碎结块的砂团，去除砂中的灰分、微粉、铁豆等杂物；u去除砂粒表面的固化树脂膜。去除砂粒表面的固化树脂膜。5. 自硬砂的旧砂再生自硬砂的旧砂再生 三、三、 酸催化树脂自硬砂酸催化树脂自硬砂再生的目的：再生的目的： 再生砂：再生砂： 颗粒表面光滑，粒度分布均匀，需酸值降低，微粉少；颗粒表