树脂砂工艺很全

树脂砂工艺守则1

生产前准备1.1树脂、固化剂和原砂的质量应符合国家标准中的相关规定，再生砂性能应满足工艺要求。1.2混制树脂砂前，应首先打开电源、气源检查混砂设备运转是否正常，原材料是否充足。2

混砂操作工艺

开机和停机时，首尾下来的料不能做面砂使用，可掺入型芯中作为填料。

体积较大的型芯，可用固态砂块做填料以加强透气性和节约用砂。

型芯的出气可采取扎气眼、留出气道、芯骨上缠绕尼龙通气绳或铁屑等方法。

直浇口较高的砂型，浇注系统应采用耐火材料管及耐火砖片，以提高铸型的抗冲刷能力。

砂型及芯盒放满砂后应及时刮平并扎出气眼。

树脂砂起模时间视具体工艺条件而定，一般在20~60分钟，机身、缸体等大件可适当延长起模时间。

树脂砂型芯起模一小时后方可涂刷涂料，使用水基涂料其烘干工艺参见《烘干工艺守则》，使用醇基涂料，大件在涂料点燃干燥后应用煤气适当烘烤，确保干燥彻底。

树脂砂型、芯出现损坏，应用粘结剂粘补或插铁钉用树脂砂填补固化后磨平。

型芯起模后，一般应经6小时达到一定强度后方可浇注。

每个工作班结束后必须清理搅拌槽和叶片。

不定期检查混砂设备定量是否准确。3

树脂砂工艺性能检查

树脂型、芯砂性能检验规定为每班一次，每周可检查四次，在常温下要求：一小时抗拉强度≥0.08Mpa，两小时抗拉强度＞0.2Mpa，二十四小时抗拉强度＞0.4Mpa.

再生砂性能检验为每周一次，要求灼减度＜2.5%，含泥量＜1.5%，发气量＜15ml。树脂砂铸件生产操作工艺规程1

目的

为规范树脂砂铸件的生产操作过程，严格执行操作工艺，减少因违反工艺或操作不当产生的废品和降低的铸件生产成本，特制定本生产操作工艺规程。2

适用范围

本工艺规程适用于公司内所有树脂砂铸件的生产全过程和与之相关的各类操作人员。3

工艺规程3.1

主要原材料的技术要求或规格3.1.1原砂（天然石英砂）粒度：40/70目（中大件）或50/100目（一般件）；化学成分：SiO2>90%、含泥量<0.2%~0.3%、含水量<0.1~0.2%；微粉含量(140目筛以下)≤0.5~1.0%、耗酸值<5ml、灼减量<5、粒型：圆形或多角形。3.1.2再生砂

灼减量<3.0%；耗酸值<2.0ml；PH值<5；200目筛底盘<1%；底盘量<0.2%；含水量<0.2%；粒形：圆形。3.1.3呋喃树脂

含氮量2.0~5.0%；24h抗拉强度>1.5MPa；游离甲醛<0.3%；粘度<60mPa.s；密度1.15~1.25g/cm3；游离酚<0.3%。3.1.4固化剂

采用有机磺酸固化剂，其黏度一般控制在<200mPa.s，水不溶物的含量<0.1%，同时冷冻和随后的溶解之间要有可逆性。为了保证稳定的型砂可使用时间和硬化速度，可选用“a+b”固化剂或根据季节不同选用不同酸度型号的固化剂。3.1.５涂料

采用醇基涂料。要求涂料的固体含量高，粉料粒度细，粉料及黏结剂的耐火度高，抗爆热能力强等。具体工艺性能要求有：密度1.25~1.35g/cm3；黏度6~7s；悬浮性（2h）>97%；涂刷性、流平性、渗透性、抗裂性要好，涂层强度要高。对于表面球化有深度要求的铸件，应采用氧化镁涂料。3.2操作工艺规程3.2.1再生砂准备

根据树脂砂再生设备的要求和工艺流程进行操作，获得满足工艺要求的再生砂。特别要注意控制好进入混砂机时的再生砂的温度，最好在25-35℃。3.2.2砂、树脂、固化剂加入量的调整

（１）混砂机的流量测定

根据混砂机的设定要求，在正常的生产情况下，至少每四天进行一次流量测定。分别对相同时间内砂、树脂、固化剂的流量进行称量，掌握时间流量。并先将砂流量按混砂机的公称流量进行调整。

（２）树脂量的调整

根据砂流量调整树脂的加入量，树脂加入量一般控制在型砂重量的0.8~1.2%，厚大件取上限，中小件取下限。

（３）固化剂量的调整

固化剂加入量在正常情况下与砂温和车间环境温度有关，一般控制在树脂加入量的30~50%，高温时取下限，低温时取上限。放砂时间长的大件固化剂加入量取下限，以保证树脂砂有足够的可使用时间。

（４）混砂机的调整与准备

严格按《混砂机操作规程》进行设备的日常维护保养，特别是要及时清理搅笼内的叶片和内壁。每天放砂前应将树脂，固化剂泵单独循环1~2分钟，并注意检查固化剂加入孔是否有结晶堵塞现象。3.2.3模具整理与检查①了解所生产铸件的工艺要求，熟悉工艺文件和工艺装备。②检查模具芯盒是否齐全，清除模具芯盒表面存在的多余残留堆积物。③检查模具芯盒是否存在缺角、变形，尺寸是否符合图纸要求；检查活块、浇冒口是否残缺。④检查定位销、孔配合是否合适；模具的起模装置及吊运装置的安装是否合适。⑤检查模底板是否平直，大小是否符合要求。金属平板的安装必须平整、四角垫平，并保证在一水平面上。木质底板的模具必须放在金属平板上造型，造型前应检查底板与金属平板结合面之间是否有杂物。⑥砂箱大小是否合适，吊耳是否牢靠可用，大型砂箱是否有裂纹等缺陷。⑦准备所需要烘烤的冷铁，芯撑(冷铁、芯撑烘烤后必须冷却至室温才能使用)起模吊运工具、通气绳、填砂的用的砂块。所用冷铁表面最好经过加工或毛坯表面无缺陷，一般厚大件冷铁使用不得超过3次，薄壁件不得超过5次。⑧所有模具，芯盒均刷好脱模剂后使用。3.2.4加砂与舂实①冷铁、活块、浇冒口模样，以及泥芯的出气必须根据工艺要求正确摆放。②启动除尘器后开动混砂机，单搅笼混砂机应注意先去掉头砂后再进行放砂操作。

③中小件可以从模样上放砂，放砂时应注意防止冷铁和活块的移动，并注意拐角、凹槽部位用木棒捣实，其他部位也得用木棒均匀捣实，特别要防止靠近模样部位的型砂局部松散。

④大型铸件应从砂箱某一角开始放砂，并注意适当调整固化剂的加入量，延长树脂砂的可使用时间。要边放砂边捣实，从砂箱一角逐渐沿模具其它方向连续扩展，直至放满整个砂箱。对于大空间砂箱，树脂砂可随模样形状放置一定厚度，一般控制在150~200mm(不填砂块情况下),必须保证浇口、冒口、出气孔部位的树脂砂达到工艺要求的高度，浇冒口、出气孔部位的高度可用冒口圈等达到工艺要求。⑤放砂结束时，应注意尾砂不得放在浇冒口、出气孔部位，只能放在不重要的地方。

⑥由于树脂砂的流动性非常好，舂实只要求速度快，但不必过分用力。拐角、凹槽等部位必须要舂实。

⑦待砂放满后，刮平砂箱和芯盒并气针扎气孔。对于厚大件、墙板件等在盖箱上造型时必须认真扎好通气孔，并控制离模样30~50mm的距离，不能扎透。3.2.5加砂块或其他填充物

由于树脂砂成本较高，为进一步降低成本可用废砂块或其他填充物填实砂箱不重要的空间，但应注意如下几个问题:①模样表面要舂实，填砂厚度超过模样100mm时，方可加砂块或其他填充物。

②无陶瓷管的直浇口附近、横浇道附近、出气孔附近、要求砂型强度高的厚壁铸件等部位不得放置砂块。

③填充砂块间不得有空隙，应捣实。填充砂块的块度不得过大或过小，应根据不同产品的大小，控制在50~200mm之间。3.2.6起模①几分钟后树脂砂略有变色发黏，可拔出冒口、直浇口、出气棒等。

②起模时间的确定。当砂型外层硬化，内层有强度但未完全硬化时起模。起模时间控制的好，有利于保护模样和加快砂型硬化。起模时间太早要塌箱；太迟，起模困难，容易损坏模样。

一般认为树脂砂可使用时间与脱模时间之比为0.3~0.5。目前暂定可使用时间为7~15分钟，脱模时间设定为20~45分钟。起模前要检查确认砂型达到足够的强度，可用手在冒口定位等凹进部位触压测定，根据经验及模型实际情况确定，并注意实际起模时间在冬天、夏天，木模与金属模不同时均有区别。

③型板模造型的起模要求：检查吊链是否牢靠，长度是否合适；起模时应调整好天平吊与型砂的重心位置，无法调整的应予以配重；先点动行车起模，确认分型面与模板平行后方可起模；当砂型离开模样后应迅速起模；起模方向应垂直于模板；起模时平板不能吊的太高，移动时必须注意使平板平行下落。④实样模的起模要求：ａ．树脂砂达到起模强度后翻箱，准备起模；ｂ．将起模吊环拧紧到起模螺丝上，并将链条穿入吊环，并调整合适的长度；ｃ．调整行车到合适的位置，将链条拉紧并微调链条的长度；

ｄ．用橡皮锤边敲打边起模,起模动作先缓慢,当模样快出砂型时应快速上升；ｅ．起模方向应垂直于分型面,并通过模样重心；

ｆ．模型起出后，应将模样擦净，并将活动的浇冒口、模样等放在指定的地方，避免损坏、丢失。

⑤起模后砂型放置

起模后的砂型应放在一个指定的地方。下面四角须垫实(对强度不高的砂箱特别注意)、下箱要放水平，观察分型面是否平整，若不水平须调整下面的垫块。3.2.7修型

起模后需要对起模后破损的部位进行修补。具体要求如下：

①因起模而带断的凹槽、拐角或棱角处的破落砂块，如果整块未破碎，只需吹尽断裂部位的浮砂粒，用粘补胶重新粘住即可，在后序刷涂料时将其缝隙用涂料填塞。

②如果破损处的砂块已经碎了，可用新混的树脂砂修补。修补前做出倒钩槽（或将破损处挖大些），插上钉子，并吹净浮砂粒，再用新混的树脂砂进行修补。硬化后将多余的部分用砂轮磨去。

③砂型破损小或局部砂型疏松有孔洞时，可用稠厚的涂料浆修补。修补时刮刀要用力将涂料压入孔洞中。④破损处型砂强度的检查，可用手用力擦试，以铸型表面不会落砂即可。3.2.8刷涂料

刷涂料是树脂砂造型过程的关键环节，直接影响着铸件的表面质量。①刷涂料前应将涂料桶内涂料搅拌均匀，并用酒精调整到合适的浓度。

②对于大件应集中从某一部位刷起，涂刷速度要快且均匀，不得有流痕和刷痕。必要时可用酒精将流痕和刷痕清洗掉，涂刷完毕后应迅速点燃。

③涂料层厚度一般掌握在0.3~0.5mm，薄壁件取下限，厚大件取上限。浇注系统和冷铁部位涂料厚度取上限。对表面质量要求较高的铸件，最好刷两遍涂料，最后用酒精刷一遍。批量较大的件可采用流涂的方法上涂料，以提高生产效率。

④涂料刷毕后根据客户对铸件表面质量的要求不同，可采用软绸布对涂料层进行打磨，去掉微小的流痕和刷痕。⑤应注意泥芯头和芯座不能刷涂料，并防止通气孔被涂料堵塞。⑥应检查涂刷后的铸型表面质量，有无涂料堆积，如有可用工具铲刮掉。3.3制芯应注意的要点3.3.1芯骨的准备①检查芯骨强度是否足够。②芯骨放入芯盒，检查大小是否合适，吃砂量是否足够。③用钢管做的芯骨，钢管上要有足够多排气孔，并适当绕一些通气绳。④用铸铁做芯骨，芯骨上应绕足够多的通气绳，以加强泥芯的排气。⑤检查芯骨用于起芯吊运砂芯的吊环是否可靠。3.3.2制芯操作要点①整体式芯盒

a.在芯盒内放入以缠绕通气绳的芯骨，调整各部分至合理的吃砂量，将通气绳引出芯头。将芯骨的吊环整理好，露出舂砂面。芯骨应低于舂砂面一定厚度，此厚度随砂芯的大小不同而不同。放砂并舂实，砂放满后刮平芯盒。砂芯固化一段时间并达到足够强度后起芯。起芯时应找准砂芯的重心，行车点动起芯，并用橡皮锤敲动芯盒，当砂芯脱离后应快速起芯。砂芯起出后应放在松软的砂袋上，并垫平，防止砂芯变形。②分体式芯盒

a.把芯盒清理干净，把两半芯盒夹紧。

b.放入绕有足够通气绳的芯骨，芯骨的吊环露出舂砂面，通气绳露出芯头。

放砂并舂实，砂放满后刮平。

当砂芯达到足够强度后，打开芯盒夹紧装置，打开两半芯盒。取出砂芯，放置在松软的砂袋上，并垫平，防止砂芯变形。

对于特殊形状泥芯，垂直舂完达到足够强度后可连同芯盒整体放置水平，打开夹紧装置，取出泥芯。③脱落式芯盒

脱落式芯盒主要用于结构较复杂或拔模斜度小的砂芯，脱落式芯盒与上面两种芯盒方法不同是：当砂芯达到足够的强度后打开芯盒夹紧装置或外框，分别取出活块，吊出砂芯。3.3.3砂芯检查

对于复杂或重要的砂芯，制成后应用样板或专用量规进行尺寸、形状、表面质量检查。3.4配模3.4.1空合箱检查

对于首件、首批或重要的较大铸件，为确保质量，下芯前必须进行空合箱。空合箱时，将长的箱销插入盖箱销套内，下面伸出部分以不超过120mm为宜，用行车借正砂箱位置（销子孔对准），不能用人拉，注意此时下箱平面的距离四周应基本一致（否则应调整），合箱速度要慢。合箱后，仔细观察型腔情况，是否有错位及上下箱平面结合不平等情况，确认符合要求后在上下箱分型面做三道视线，便于检查，若空合箱时发现情况，应及时与技术人员联系，确定解决方法。3.4.2下芯3.4.2.1下芯必须熟悉铸造工艺图和工艺要求，了解铸件的基本结构、砂箱间及砂芯与砂型的相对位置、砂型数量等，防止下芯位置和方向发生错误或漏放砂芯。

3.4.2.2根据工艺图的要求，确定下芯次序，以提高铸型装配精度。3.4.2.3检查砂芯质量

①不得使用破损、返潮、表面粉化或放置时间过长的砂芯。

②修补过的砂芯应作表面加固，待彻底固化后才能使用。

③芯头过大的砂芯应对芯头作适当修削后才能下到砂型中。

④芯头尺寸过小的砂芯下芯后应采用树脂砂或其他堵塞材料对芯头与芯头座的间隙作适当填补。

⑤检查砂芯的排气通道是否畅通。3.4.2.4准备干燥的芯撑、下芯工具及下芯后砂芯检验样板或量具。3.4.2.5组装砂芯：复杂的砂芯常需将几个砂芯预先组装后再下到砂型中，下芯前应检查组装砂芯的相对位置是否正确，砂芯间接合是否牢固，分芯面是否合适。

3.4.2.6下芯操作：

①采用下芯夹具，将砂芯在定位装置导引下下入型腔。

②手工下芯时应注意：

a.

吊装砂芯确保通过砂芯平面重心；

b.

砂芯应平行于下芯片面；

c.

手扶砂芯确保砂芯稳定。

3.4.2.7下芯后检查

①下芯后立即检查的项目有砂芯位置和数量、砂芯与砂箱相对尺寸、砂芯间相对位置。对弯头等圆形铸件应检查砂芯的分型面与砂型的分型面是否平齐，不平齐应做相应调整。②填塞芯头与芯座，疏通砂芯排气通道。3.5合箱3.5.1合箱前的准备

①熟悉铸造工艺，了解铸型结构特点，准备好型芯撑，过滤网、浇口杯、冒口所需的砂芯等。

②检查型腔和砂芯的芯头的集合形状和尺寸，损坏的要修补或更新，修补的砂芯要进一步检查，让其他完全固化，并刷好涂料。

③清除型腔、浇注系统和砂芯表面的浮砂和脏物，检查出气孔和砂芯排气通道，保证畅通。

④砂芯在砂型中装配后检查其形状、尺寸和间隙，符合要求后紧固砂芯。3.5.2合箱操作要点

①铸型的分型面上要清理干净，沿分型面、芯头及气孔周围垫上封箱胶或封箱泥条。

②翻转上箱时要注意安全，翻箱后砂型有损坏要进行修补。

③检查上箱气道是否通畅，冒口、浇口内壁是否干净，检查上下型的定位部分是否准确无误。

④合箱时上箱要呈水平状态，缓慢下落，准确定位合箱，如分型面处要芯撑，则要用黄泥确定芯撑高度，再放合适的芯撑，然后水平地合上上箱。

⑤对大型铸件合箱前应进行空合箱。合箱应检查标记线是否对正，若偏差，应找出原因。若不能解决则坚决不予浇注，并重新开箱查找原因。

⑥检查直浇道与横浇道位置，砂芯有无卡砂的可能。

⑦检查分型面处是否合严，如有间隙应用耐火泥封箱，杜绝跑火。

⑧计算抬箱力，根据抬箱力放好压铁或选择紧固螺丝紧固铸型。

⑨放浇冒口杯，盖好浇口杯，准备浇注。

⑩所有的出气孔处要留有标记，以便点火引气，冒口要盖好，防止异物掉入。3.6浇注3.6.1浇注前准备：

①熟悉所浇注铸件的结构和浇注系统，并应知道所浇注铸件所需铁水重量。

②熟悉浇注铸件所需要的浇注时间，须在规定时间内浇完。

③清理浇注场地，保证浇注场地畅通无阻。

④在所浇注铸件砂箱周围垫一层薄砂。

⑤确认浇注杯是否正确安放，砂箱是否封好，紧固螺丝有无松动或压箱铁是否足够。

⑥摆放好浇注台架，并确认安全不晃动。3.6.2浇注

①除净金属液表面熔渣，用茶壶包浇注，除净茶壶嘴熔渣。

②浇注小件或浇注时间长时可在金属液上洒上层稻草灰或珍珠岩保温。

③浇时不能中断，始终使浇口杯充满，在铸件工艺流程卡上规定时间浇完。

④浇注开始时应该以细流金属液浇入，防止金属液飞溅，待快浇满时也应该以细流金属液浇入，防止金属液溢出和减少抬箱力。

⑤铁水温度须达到工艺卡规定的浇注温度，低于浇注温度的金属液不能浇入铸型。

⑥浇注时在砂型出气孔和冒口处引火燃烧，使铸型中产生的气体易于及时排出。3.7铸件的冷却时间3.7.1为防止铸件在浇注后因冷却过快而产生、裂纹等缺陷，并保证铸件在清砂时有足够的强度和韧性，铸件在型内应有足够的冷却时间。

中小型铸铁件在砂型中的冷却时间铸件重量（kg）

＜5

5~10

10~30

30~50

50~100

100~250

250~500

500~1000铸件壁厚(mm)

＜8

＜12

＜18

＜25

＜30

＜40

＜50

＜60冷却时间（min）

20~30

25~40

30~60

50~100

80~160

120~300

240~600

480~720

壁薄重量轻的铸件冷却时间取下限值，反之取上限值。3.7.2大型铸铁件的冷却时间

计算大型铸铁件型内冷却时间的经验公式：t=K*G

式中：t—铸件冷却时间（h）

K—铸件冷却速度4~8（h/t）

G—铸件重量3.8应注意的几个问题3.8.1树脂砂必须保持洁净，不得混入其他种类的型砂或其他夹杂物。造型过程中要注意不能将废弃的封箱用耐火泥、陶瓷片等杂物混入型砂，以免增加灰分。3.8.2树脂与固化剂桶必须严格区分。由于树脂和固化剂混合后将产生剧烈放热反应，严重时容易产生爆炸，因此必须严格区分和隔离。3.8.3树脂、固化剂涂料均系易燃易爆物品，树脂砂生产场地应严禁吸烟。3.8.4定期定量补充新砂。在树脂砂的再生过程中，将产生的5~10%的微粉并被除尘器除去，因此至少每天应均匀补充5~10%的新砂，以确保砂量的平衡。3.8.5树脂砂用原砂和再生砂应严禁受潮，一般对树脂砂来讲水份超过0.2%就会影响固化，甚至造成不固化。3.8.6树脂砂生产过程中一定要掌握好树脂砂的可使用时间，超过可使用时间的树脂砂严禁使用，以免影响砂型或砂芯强度。3.8.7混砂机应定时清理，除净叶片上的附属物，并调整的搅笼内叶片的角度，确保混砂质量。3.8.8树脂泵和固化剂泵应经常清洗，确保流量正常。3.8.9定期测试砂流量、灼烧减量、型砂抗拉强度等。3.8.10定人定期清除灰分。3.8.11定人定期检查维修、保养再生系统、除尘供风系统。4.0

检验和记录

树脂砂生产过程中的检验和记录按照公司有关规定执行。树脂砂常温抗拉强度的测定方法D.1试剂和材料a)标准砂：应符合JB/T9224规定；b)对甲苯磺酸70%水溶液：应符合HG/T2345规定。D.2装置a)SWY型液压强度试验机；b)SHY型树脂砂混砂机；c)“8”字形标准试块模具(模具内“8”字形标准尺寸按GB/T2684执行，模具材质为木模用材料)；d)台秤：10kg；e)天平：感量0.01g。D.3试样的制备和保存a)试验条件：砂温20±2℃；室温20±2℃；相对湿度(50±5)%；b)混合料的配制：取标准砂1000g，放入混砂机里，开动后立即加入5.0g对甲苯磺酸水溶液，搅拌1min，加入树脂10g，搅拌1min后出料；c)制样：将混合料倒入“8”字形芯盒中人工压实，确保用力均匀一致，然后刮平，达到(或大于)开模强度时，打开芯盒，成型完毕。每组打样五块，试块重量67±1g，试块应在混砂开始5min内成型完毕；d)放置硬化：将已打好的试样在规定试验条件下自然硬化24h。D.4程序工艺试样抗拉强度的测定，按要求测定24h的强度，试样放在强度试验机夹具中，并使夹具中四个滚柱的平面贴在试样腰部，转动手轮逐渐加载，直至试样断裂，其抗拉强度值可直接从压力表中读出。D.5结果的表述测定五块试样强度值，然后去掉最大值和最小值，将剩下三块数值取其平均值，作为试样强度值。允许差：三个数值中任何一个数值与平均值相差不超过10.0%。如果超过应从D.3开始重新试验。D.6试验报告试验报告应包括以下内容：a)注明按照本标准；b)树脂名称、型号、批号；c)试验结果；d)试验日期、试验人员。树脂砂铸钢件产生热裂缺陷的原因及其防止措施有哪些？

用树脂砂生产薄壁、形状复杂的铸钢件时，最容易产生的一种缺陷是热裂。其原因有三：

1、使用树脂砂流动性好，易紧实；树脂加入量少，砂粒上包覆的粘结剂膜薄，这样砂粒受热膨胀，砂芯、砂型的热膨胀率会比水玻璃砂芯（型）高。

2、树脂砂受热后，在还原性气氛下树脂炭化结焦而形成坚硬的焦炭骨架，能提高砂芯热强度（如1000℃时树脂砂的抗压强度是水玻璃砂的5~10倍），严重阻碍砂芯（型）退让。呋喃树脂中糠醇的含量越高（氮含量越低），铸件的热裂倾向越大，因为糠醇提高了树脂的热分解温度，降低了树脂的热分解速度，从而降低了砂型或砂芯的溃散性，使砂型或砂芯更加阻碍铸件收缩，造成铸件热裂倾向加重。由于铸钢凝固时液一固两相区的区间较宽，因此呋喃树脂砂铸钢时更易产生热裂缺陷，尤其是框架结构件。

3、用呋喃树脂砂时，采用对甲苯磺酸作催化剂会增硫，从而加大热裂倾向性。

高温金属凝固时产生的收缩受到砂芯（型）较大的阻力，使铸件产生应力和变形，而合金表面增硫，又降低了抗热裂的能力。当应力或变形超过合金在该温度下的强度极限或变形能力时，就会形成热裂。

为使树脂砂，尤其呋喃树脂砂避免或减少热裂，可采取以下几个方面的措施：

1、合金方面

（1）控制铸件的含硫量，宜在0.03%以下，并且避免铸件中出现Ⅱ型硫化物。（铸钢件中的硫化物呈三种形态，即Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，其中Ⅱ型的硫化物沿晶界分布，呈断续状，容易引起铸件热裂。）通过调整锰硫比来改变硫的分布型态。

（2）对于碳钢件，应使S+P≤0.07%，因为硫与磷的叠加作用，使热裂倾向性增加。

（3）用A1脱氧时，应将铝的残留量A1残留控制≤0.1%；过高的A1残量，有利于形成A12S3，甚至可能形成A1N，使钢的断口呈现“岩石状”，大大降低铸钢件的抗热裂能力。

（4）使钢的晶粒能细化。如在钢液中加入稀土和硅钙，既可脱氧、脱硫，又可以细化晶粒。对NiCrMoV钢的测定表明：在相同的条件下，经稀土+硅钙处理的钢液，较之未处理的钢液，其抗裂能力高2倍以上。

2、铸造工艺方面

（1）在满足铸件的充填性的要求时，尽量降低钢液的浇注温度。对0.19%C的碳钢，在1550℃时浇注比在1600℃时浇注，其抗热裂能力几乎高一倍。

（2）对于薄壁铸件，宜采用较高的浇注速度。如对某铸钢件，重量为125Kg，壁厚为15mm，浇注时间为14秒时不出现热裂；延长至40秒就观察到裂纹。

（3）在铸件易发生裂纹处设置防裂筋，是防止铸钢件热裂的有效措施。具体办法参阅文献[

]。

（4）及时松箱，也有助于减少热裂，因为可以减少铸件的收缩应力。

3、造型材料方面

（1）降低树脂加入量，或对树脂改性，使树脂具有热塑性，让呋喃树脂在高温时不结焦或少结焦，从而保证其有良好的高温容让性。

（2）在呋喃树脂砂中加入附加物，使树脂砂具有热塑性；或者在收缩受阻最严重处，加入木粉、泡沫珠粒；或者在铸型中相应部位放塑性好的退让块，提高其高温退让性。

（3）采用磷酸固化剂。因为磺酸类固化剂容易引起铸件表面渗硫，在铸件表面引起微裂纹，成为龟裂源。

（4）使用热膨胀系数较小的造型材料，如用铬铁矿砂等代替石英砂等。

（5）减薄砂芯（型）的砂层厚度，如采用中空砂芯。例如：某类阀门铸件，仅仅通过减薄型芯砂层厚度，改变芯骨的连接方法，就消除了铸件的热裂缺陷。

（6）在易产生裂纹的地方合理使用冷铁或找其它激冷措施。

（7）采用能有效减少渗硫的涂料。

4、铸件结构方面

铸件的形状与尺寸，是由设计者决定的，生产方无法改变。但是，对于园角的大小，壁厚过渡处的处理等，可以与有关设计部门协商，按照铸造生产要求作适当修改。

上述几方面的因素对铸钢件热裂都有影响，但对于某一具体铸件，可能只有其中的部分因素是主要的。xiayaxi发表于2011-2-2111:29碱性酚醛树脂砂在铸钢件生产中的应用

一、前言

在铸件生产过程中，造型制芯工艺占有十分重要的地位,它直接影响铸件的质量，生产成本，生产效率，资源利用及环境污染。

随着科学技术的不断进步，世界贸易的不断扩大，环境保护意识的增强，以及能源紧张、材料涨价等问题的日益严重，对铸造生产和铸件质量提出了更高的要求。

为了适应二十一世纪节能、环保、优质、高效铸造的需要，在铸件生产中使用先进的造型制芯工艺是至关重要的。

先进的造型制芯工艺必须满足下述的要求：1.造型制芯容易操作，型芯质量稳定。2.劳动环境好，对生态环境的污染小。3.生产的铸件质量好，铸造缺陷少；具有较强的市场竞争力。4.生产成本低，生产效率高。5.最大限度地利用自然资源，节约能源。

山推铸钢公司的前身是山推股份公司下属的铸钢分厂，由于环境污染的原因由市区内搬迁到开发区的山推国际事业园内。生产的产品主要是工程机械推土机、挖掘机上使用的普通碳钢铸件和低合金钢铸件。在铸钢分厂时用的是Co2硬化水玻璃砂法造型制芯，在生产中存在型芯质量不稳定、铸件表面容易粘砂、清砂困难、砂眼类缺陷多等问题，再生难，旧砂利用率仅为50-60%。铸钢件的质量不稳定，没有较强的市场竞争力。但国内大多数的铸钢件生产采取的都是水玻璃砂法造型制芯；同时由于铸钢件仅在山推生产的推土机上使用，不存在销售问题，不用考虑成本；因此一直使用水玻璃砂法造型制芯。其间针对上述问题也不断的想办法解决，但也是一直从改善水玻璃砂的性能方面着手，效果不是很理想。值此搬迁的机会，公司领导决定采用一种全新的造型制芯工艺来解决使用水玻璃砂工艺产生的许多问题。经过多次的考察、论证，充分了解了国内外铸造业的发展动态，最后决定采用酯硬化碱性酚醛树脂砂工艺。经过了近三年的生产实践，取得了令人比较满意的结果：采用这种工艺造型制芯操作方便、气味小、铸件光洁、尺寸精度高、砂芯溃散性好，旧砂再生利用率达到85%，具有优良的综合性能。

二、碱性酚醛树脂的现状及发展前景

碱性酚醛树脂是由苯酚和甲醛在碱催化剂作用下合成的，它的固化剂为有机酯。碱性酚醛树脂砂工艺早在1984年就在英国的铸造工业中得到了应用。经过了二十多年的推广应用，现在发达国家的铸钢件生产使用碱性酚醛树脂砂工艺的比较普遍，已经是一种很成熟的工艺。生产中遇到的问题也越来越少，生产出的铸钢件质量稳定。使用这种工艺很容易就达到优质高效的目的，同时也满足了环境卫生和劳动保护方面的要求。反观在国内从八十年代末开始应用，开始应用的时间不算很晚，但是由于国内对铸钢件的质量要求不高,并且水玻璃砂的成本较低，碱性酚醛树脂砂工艺没有得到很好的推广，还不能算是一种很成熟的工艺。因此国内的铸钢件生产使用碱性酚醛树脂砂工艺的也比较少，这也是国内生产的铸钢件普遍质量不好的原因之一。出口铸钢件占生产铸钢件的比例远远低于出口铸铁件占生产铸铁件的比例。

随着世界贸易范围的不断扩大，许多发达国家在全球范围内采购铸钢件。但是由于我们国家生产的铸钢件普遍质量不好，因此占有的市场份额有限。现在如果我们积极推广使用碱性酚醛树脂砂工艺生产出优质的铸钢件，不仅使自己产品质量能够得到提升，争强产品竞争力；同时可以大量出口带来显著的经济效益和社会效益。

三、碱性酚醛树脂砂在实际生产中的应用

在实际应用过程中，感觉到碱性酚醛树脂砂工艺确实比水玻璃砂工艺先进的多。但是不可避免的也存在一些问题，由于国内碱性酚醛树脂砂工艺的应用不是很成熟，因此有些问题从工具书上寻找不到解决的办法，只好自己尝试解决生产过程中出现的各种问题。对于每个使用碱性酚醛树脂砂工艺生产铸钢件的公司，由于生产铸钢件的种类重量以及实际生产条件的不同，同一个问题的解决办法也不近相同。同样有时一种问题有几种解决的办法，这时就需要根据自身的生产条件选择最适合可行的，这样即可以解决问题，同时又可以使得成本增加的最少。

下面就我们公司如何解决在实际应用过程中遇到的一些问题做一下详细的讲解。这些问题的解决办法是根据我们公司现有的生产条件制定出来的。有一些方法并不是最佳的，只能说是最适合我们公司生产的产品及生产条件。对其它铸钢件公司遇到的相同问题，我们公司的解决方法不一定适用，但也许能够起到一定的借鉴，从而找出自己的解决办法。

1.旧砂的再生利用率

根据相应的资料显示，日本习惯采用强力再生，树脂残留膜经多次强力摩擦而剥落，再生回用率达90%。山推铸钢公司确定砂再生设备生产能力时，为了达到90%的再生回用率，采用了四级离心再生方式。最初回用率完全达到了90%，但是再生砂的使用强度低，作为背砂使用时经常发生沉箱、塌箱的现象。经过大量的实验分析后发现，再生砂中粒形过细的砂及含尘量偏大，消耗一部分树脂固化剂，从而影响砂型强度。后来对再生设备进行了改造。增强了去除粒形过细的砂及尘的效果，使得再生砂的使用强度得到了很大的提高，基本满足了生产要求。这时的再生回用率是85%。由于我们公司使用的原砂是破碎擦洗砂，可能再生时对粒度的影响较大，因此感觉旧砂再生回用率在85%时，使用效果还算理想。由此得出的结论是：不能太过于追求旧砂再生回用率。原砂来源是破碎砂时，85%的再生回用率应该是比较理想的。原砂来源是海砂时，再生回用率也许能更高一些。

2.影响树脂固化剂加入量的几方面因素

⑴.原砂的粒度：原砂的粒度过于集中、偏细导致树脂固化剂消耗增加。通过对不同粒度的组合进行对比试验，将原砂粒度组成由原来的40/70目调整为30/70目，使得原砂的粒度组成相对分散、粗细搭配均匀，对树脂固化剂加入量的降低起到了一定的作用。

⑵.再生砂的含尘量、灼减量：

再生砂的含尘量、灼减量的多少直接影响了使用时树脂固化剂的加入量。树脂固化剂加入量太多的话对再生效果也产生不好的影响，形成恶性循环。因此再生后的含尘量、灼减量越低越好。目前我们公司把再生砂的含尘量、灼减量控制在很低的范围以内，满足正常生产使用时需要加入的树脂固化剂的量不是很高，基本上处于一种稳定的循环状态。

3.砂温与环境温度的差异对生产的影响

在冬季生产的时候，如果砂温与环境温度的温差超过15℃，将导致砂型的硬化速度不一样，容易导致沉箱砂眼等缺陷。所以应该尽量使砂温与环境温度保持一致。如果做不到一致，也应该使砂温与环境温度的差异保持在15℃以内。

4.固化剂配比的准确性

碱性酚醛树脂砂工艺其中一个比较大的优点是不需要改变树脂固化剂的加入量，根据温度的变化改变不同固化剂的对比就可以实现固定的可使用时间和起模时间。我们公司目前主要使用圣泉公司提供的树脂和固化剂，固化剂有快速、中速、慢速三种型号。根据一年四季的砂温的变化，需要不断调整三种固化剂的对比。因为我们公司有两条造型线，一线上的混砂机是进口意大利IMF公司的，二线的混砂机是国产的。通过两条线的生产情况发现了一些差异：意大利IMF公司生产的混砂机具有自动调节功能，使用起来使得固化剂的快慢对比能够与砂温准确的适应，从而使得一线生产运转正常稳定。国产的混砂机普遍没有自动调节固化剂快慢对比的功能，使得固化剂的快慢对比不能很好地与砂温适应，手动调节比较麻烦，而且也不很准确--可使用时间、固化速度不稳定，对砂型强度有影响。通过07年的山东铸协会议了解到圣泉公司开发了一种“A+B+C”固化剂自控仪，自控仪可根据砂温的变化自动调节固化剂配比，可实现在砂温变化下固化速度基本稳定。通过与圣泉公司的联系交流，在圣泉公司的积极配合下已安装完成，目前正在使用中，二线的生产运转也正常稳定。

5.使用碱性酚醛树脂砂工艺生产铸钢件容易出现的一些质量问题

⑴.再生砂的使用对铸钢件质量的影响：

适合铸钢件生产的几种砂工艺中，碱性酚醛树脂砂最大的优点是可再生回用，使用得当可以有效地降低成本，保证产品质量稳定。与水玻璃砂工艺相比，碱性酚醛树脂砂工艺不容易产生粘砂、砂眼缺陷。但是如果对碱性酚醛树脂砂使用不当，同样容易产生粘砂、砂眼缺陷。一般情况下，旧砂再生后混入一定量的新砂完全可以当作新砂使用。但是对于某些散热性较差的产品则最好用新砂当面砂使用。因为一般情况下砂芯形成的铸钢件部位散热效果都不好，所以制芯全部使用新砂。因为树脂砂发热量大，必须使用涂料刷涂，才能够有限防止粘砂、砂眼等缺陷的大量产生。有的产品甚至需要用涂料刷涂2-3次。

⑵.树脂砂发热量大对铸钢件质量的影响：

由于树脂砂的发热量大，在铸造过程中会增大铸钢件产品结构中有拐角的地方的热节。如果拐角处半径尺寸小的话，很容易产生裂纹、表面缩松、粘砂等缺陷。针对这类问题可以有好几种解决方法。一是适当增大拐角处半径尺寸；二是使用外冷铁；三是可在拐角处使用散热效果好的锆砂或铬矿砂当面砂使用；以及其它的解决方法。以上方法都在使用，有的时候是多种方法同时使用，以达到消除缺陷的目的。

⑶.树脂砂的热塑性对铸钢件质量的影响：我们公司生产的铸钢件中有许多挖掘机上使用的轴座类产品，在最初的生产中发现普遍存在以下问题：一是轴孔加工后发现表面裂纹；二是铸件内腔尺寸普遍偏大，有些尺寸偏大已严重影响了产品在挖掘机上的使用。经过分析分析是砂芯的退让性差造撑的。同样的针对裂纹问题可以有几种解决方法。一是在芯砂中加入一定量的填充物；二是使用退让性好的Co2硬化的树脂砂；三是使用覆膜砂制做壳芯；以及其它的解决方法。这几种方法都在使用，效果都不错。针对尺寸偏差问题就只能是局部增加工艺补正量，也较好的解决了问题。

任何一种工艺在实际生产使用中，都会产生许多问题。有很多问题只要积极地去解决，都能够找到解决的方法。我们公司使用碱性酚醛树脂砂工艺生产铸钢件已经将近三年了，在期间碰到了许多问题，也解决了很多问题。其它使用碱性酚醛树脂砂工艺生产铸钢件的公司肯定也碰到了许多问题，相信有些问题的解决方法比我们公司的更好更合理。以上只是我们公司的一家之言，希望能够起到抛砖引玉的作用，使得其它公司也把自己的先进经验拿出来让大家学习借鉴。我们可以通过山东省铸协安排的各种活动，多在一起进行交流，相互学习，总结经验，为了国内的碱性酚醛树脂砂工艺的完善尽一点微薄之力。努力地把碱性酚醛树脂砂工艺在国内的应用推广开来，让国内生产的铸钢件质量得到普遍的提高，使得国内的铸钢件生产具有更加广阔的前景页:[1]树脂砂工艺

第一章/概论

1—1自硬呋喃树脂砂的概念

自硬呋喃树脂砂的命名来源于英语的FuranNo-Bake

process，它表示以呋喃树脂为粘结剂，并加入催化剂混制出型砂，不需烘烤或通硬化气体，即可在常温下使砂型自行固化的造型方法。通常被简称为“冷硬树脂砂”，甚至“树脂砂”。以下介绍两个基本概念。

一、呋喃树脂的概念

由碳原子和其它元素原子(如O、S、N等

)共同组成的环叫做杂环、组成杂环的非碳原子叫杂原子。含有杂环的有机化合物叫做杂环化合物。所谓“呋喃”，是含有一个氧原子的五员杂环有机化合物，它是表示一族化合物的基本结构总称。在呋喃系中不带取代基的杂环作为母体，叫做“呋喃”，它的衍生物则根据母体来命名。呋喃本身在互业上并无什么用途，但它的衍生物——糠醛和糠醇，却是互业上的重要原料，它们是最重要的呋喃衍生物，糠醛学名叫α——呋喃甲醛，糠醇学名叫呋喃甲醇。它们的分子结构如下：含有糠醇的树脂称为呋喃树脂。作为铸造粘结剂用的呋喃树脂一般是用糠醇(FA)与尿素、甲醛或苯酚等缩合而成的,如尿醛呋喃树脂（

UF/FA）、酚醛呋喃树脂(PF/FA)、酚脲醛呋喃树脂（UPF－FA)和甲醛——糠醇树脂(F/FA)等。

二、呋喃树脂的硬化机理

根据呋喃树脂的组成不同，分别可以通过加热、通入硬化气体或添加酸催化剂等方法使其固化。酸催化（即“自硬”）的呋喃树脂一般糠醇含量都超过

50%。其硬化机构很复杂，现在还未完全弄清楚，但基本的树脂化反应包括了糠醇的第一醇基和呋喃环的第五位氢之间的脱水缩合，此外呋喃环的断裂生成乙酰丙酸，第一醇基间脱水生成醚和醛等等的反应。图

1－1为呋喃树脂粘结剂的成分和代表性的呋喃自硬树脂结构的一例。

•初期阶段

1—2

自硬呋喃树脂砂的优缺点

一、自硬呋喃树脂砂具有以下优点：

1．铸件表面光洁、棱角清晰、尺寸精度高。

这是由于树脂砂造型可以排除许多使型（芯）变形的因素。如：（1）型砂流动性好，不需捣固机紧实，减少了模样（芯盒）的伤损和变形；（

2）砂型（芯）固化后起模，减少了因起模前松动模样和起模时碰坏砂型（芯）引起的变形；（3）无需修型，减少了修型时引起的变形；（

4）无需烘烤，减少了因烘烤造成的铸型（芯）变形；（

5）铸型强度高、表面稳定性好，故芯头间隙小、分型负数小，减少了下芯、配模过程中铸型的破损和变形，保证了配模精度；（

6）铸型（芯）硬度高，热稳定性好，可以有效地抵御浇注时的型壁退让、迁移现象，减少了铸型的热冲击变形（如胀砂等）；（

7）型砂的溃散性好，清理、打磨容易，从而减少了落砂清铲修整工序中对铸件形状精度的损害。

综上所述，由于在各个工序中都最大限度地排除了影响铸型、铸件变形和损坏的因素，所以树脂砂铸件的铸件表面质量、铸件几何尺寸精度方面比粘土烘模砂可以提高

1—2级，达到CT7-9级精度和1－2mm/600mm的平直度，表面粗糙度更大有改观。

2．造型效率高，提高了生产率和场地利用率，缩短了生产周期。

这是由于（1）、型砂流动性好，不需捣固机紧实，节省了大量的捣固工作量，使造型操作大为简化；

(2)铸型强度高，节约了起模后修型工作量；（3）型（芯）上醇基涂料点干后可省去烘干工序，节约了工时和场地；

(4)旧砂回收后干法机械再生，使砂

处理为封闭系统，便于机械化，可以节约大量旧砂处理，型砂混制、运输等辅助劳动；（5）型砂的溃散性好，落砂容易，修整工作量少、（

6）节约了一些造型（芯）前的准备工作量。如插芯固等。

根据一般统计，用自硬呋喃树脂砂代替粘土烘模砂后，生产效率可提高40—100%，单位造型面积产量可提高20—50%。

3．减轻劳动强度，大大改善了劳动条件和工作环境，尤其是减轻了噪音、矽尘等，减少了环境污染。

4．节约能源。这表现在取消了烘窑和水力清砂，提高了铁水成品率，大大降低了压缩空气消耗，从而在节水、节电、节煤（焦）等方面效果显著。

5．树脂砂型(芯)强度高(含高温强度高

)、成型性好、发气量较其它有机铸型低、热稳定性好、透气性好，可以大大减少铸件的粘砂、夹砂、砂眼、气孔、缩孔、裂纹等铸件缺陷，从而降低废品率，可以制造出用粘土砂难以做出的复杂件、关键件。

6．旧砂回收再生容易，可以达到90—95%的再生回收率。在节约新砂、减少运输、防止废弃物公害等方面效果显著。

二、自硬呋喃铸型有一些缺点，应采取相应对策。

1．对原砂要求较高，如粒度、粒形、SI02含量、微粉含量、碱金属盐及粘土含量等都有较严格要求；

2．气温和湿度对硬化速度和固化后强度的影响较大；

3．与无机类粘结剂的铸型相比，树脂砂发气量较高，如措施不当，易产生气孔类缺陷；

4．由于硬化机理是脱水缩合型，故硬化反应需一定时间，模样的周转率较低，不易适应于大批量铸件的生产；

5．与粘土砂相比，成本仍较高；

6．对球铁件或低C不锈钢等铸件，表面因渗硫或渗碳可能造成球化不良或增碳，薄壁复杂铸钢件上易产生裂纹等缺陷；

7．浇注时有剌激性气味及一些有害气体发生，CO气发生量较大，需有良好的通风条件。

1—3自硬呋喃树脂砂的发展概况

呋喃树脂最早作为铸型用粘结剂是1958年在美国开始使用的，当时是作为热芯盒

粘结剂使用的。把它作为自硬性铸型进行研究是1963年－1971年在英国进行的。

这个期间从基础研究到生产大铸件都作了扎实的实用化研究。其结果，报导了用少量粘结剂能获得很高的强度，铸型溃散性好，铸件尺寸精度高，生产效率提高等一系列优点。为获得今天这样的发展奠定了基础。在欧美，70—80年代是自硬呋喃砂取得飞跃发展的时期。在日本将自硬呋喃砂用于生产一般铸件是从1973年开始的，约十年左右，全国多品种小批量的中、大铸件生产中有一大半过渡到用自硬呋喃铸型来生产。这种发展趋势至今方兴未艾，尽管其他有机自硬铸型开发了更多种类，然而现在占首位的仍然是自硬呋喃树脂砂。在我国，七十年代开始研究自硬树脂砂，但仅限于个别厂家和研究单位搞试验。从八十年代初，尤其是1982年以后，随着改革开放政策的贯彻，我国与国外合作生产的工厂增多，不少合作生产的外国厂家都对铸件生产提出来用自硬树脂砂的要求，否则无法合作。对国内来说，以出口产品为主，对铸件质量的要求也越来越高。于是在这种社会生产发展的新形势下，在国外树脂砂热的推动下，迫使我国广大铸造工作者们认识到应用自硬树脂砂是造型工艺上的一场革命，是提高铸件和机械产品质量的重要途径，是振兴铸造行业改变后面貌的必由之路，是机械产品跃入国际市场的基本保证。因此八十年代我国铸造生产战线上形成了“树脂砂热”。由于自硬树脂砂最适合于多品种小批量的中大铸件生产，所以机床行业、水泵行业、阀门行业和造船、石化等行业在树脂砂推广应用中走在最前面。迄今为止，据不完全统计，我国已引进树脂砂处理生产线不下五十家，国内有三大铸机厂（重庆、保定、漯河）已正式生产成套树脂砂设备。另外，生产原辅助材料的厂家遍布各省，原辅助材料的质量进步很快，有些已接近或达到国外同类产品的水平。事实表明用树脂砂工艺取代粘土烘模砂生产多种小批量中大铸件是今后国内铸造业界的发展方向之一。

第二章自硬呋喃树脂砂的原辅材料

组成自硬呋喃树脂砂的主要原材料有作为型砂骨料的原砂，作为粘结剂用的呋喃树脂，作为催化剂用的酸类固化剂和作为添加剂的硅烷偶联剂等，树脂砂造型中必须的辅助材料有涂料、脱模剂、粘合剂、浇口陶管、分型剂等。原辅材料的好坏对树脂砂铸件质量的影响很大，本章对以上主要原辅材料作一简单介绍。

2—1原砂

一般仍选用天然石英砂。对于部分高合金钢铸件或特殊需要的情况下，也有选用铬

矿砂或锆砂等特殊骨料的。这里我们主要讨论树脂砂对石英砂的要求。

一、矿物成分与化学成分

原砂的主要矿物成分是石英（即SiO2）、长石和云母，还有一些铁的氧化物和碳化物。石英比重2.55，莫氏硬度七级，熔点

1713℃，具有耐高温、耐磨损等优点。若原砂中石英（SiO2）含量高，则原砂的耐火度和复用性都好。

长石是铝硅酸盐，常见的有钾长石（K2O、AI2O3、SiO2）钠长石（Na2O、AI2O3SiO

2）和钙长石（2CaO、AI2O3、SiO2）,长石比重2.54-2.76,莫氏硬度6－6.5级，熔点1100－

1250℃，因其熔点低、硬度低、不耐磨、易粉碎，会降低树脂砂的复用性和耐火度。

云母是种含铝硅酸盐，有黑白云母之分，白云母的成分为（3AI2O3、6SiO2、H2O）。云母的熔点为1145－

1270℃，比重2.7-3.2。硬度很低，极易破碎，它在砂中的含量多少对原砂的复用性很有影响。

总之，在选择原砂时，SiO2含量应尽量高一些，不纯物要少，当然还与金属的熔点和浇注温度，铸件壁厚等因素有关。一般来说，铸钢用原砂

SiO2含量应大于95％，铸铁应大于92％，有色金属可以低一些。杂质允许含量还与旧砂是否再生回用以及下面谈到的耗酸量有关。

二、粒形和表面光滑度

对于粒形，要求园形或类园形，砂粒表面应光洁平整，没有孔洞或裂纹。这样的砂粒表面积小，砂粒表面涂上一层薄膜所需的树脂量少些。

一般用角形系数表示砂粒形园整度，人造石英砂虽然SiO

2含量高，但粒形为多角形甚至尖角形，角形系数太大，需经研磨处理，一般不采用。天然砂中角形系数最小的要算风积砂，如内蒙通辽一带的大林标准砂，角形系数小于

1.2，呈圆形。为了改善粒形，对原砂最好进行擦磨处理。目前我国唯一生产擦磨砂的是江西星子砂矿。该矿对原砂经擦磨处理后，角形系数从

1.47减少到1.35，与此同时，SiO2含量也从93％（水洗砂）提高到95％（45/75目）砂样抗拉强度也由12.2Kg

/cm2增加到16.3Kg/Cm2。

原砂的粒形不仅影响树脂砂加入量，同时还影响到树脂砂的流动性及紧实程度，砂粒表面空洞裂纹不仅无效消耗树脂，而且砂粒易碎，影响复用性及粒度保持性。

三、粒度分布及微粉含量

粒形相同的原砂，以粒度较粗的总表面积小，树脂用量少，透气性好，耐火度高。粗砂的缺点是抗机械粘砂能力低。一般多选用30/50目、

40/70目为宜，为提高综合性

能，本厂采用30/70目的多筛号分布的砂。

微粉及含泥量严重恶化树脂砂性能。由于微粉表面积很大，消耗树脂及固化剂影响透气性及强度，原砂中的泥份中碱土金属含量较高，据介绍细粉状比粒状耗酸值要大

3—10倍。一般要求原砂含泥量应小于0.3%。

四、含水量

树脂砂的硬化是放热反应，原砂含水量严重影响树脂的固化强度与固透性，实验证明，含水量由0.2%升高到0.4%，型砂的抗拉强度可从

13.2kg/cm2降低到8.6kg/cm2，固化时间也从30分钟延长到70分钟。国外一般要求原砂含水量小于

0.1%，国内一般要求小于0.2%。所以对树脂砂用原砂应进行干燥处理。

五、PH值与耗酸量

原砂的

PH值对树脂砂的固化速度及终强度有一定的影响，由于树脂是在酸催化剂作用下脱水缩合固化的，故当原砂碱性较强时，需耗费额外的酸固化剂。。砂的

PH值一般为6.5－7.2，若使用海砂时，PH值为9左右，耗酸量可达17以上，其中贝壳和CaCO

3的耗酸量远远超过了其它物质，不易固化，需经过淡水冲洗或擦洗，擦磨处理。前面也谈到,原砂中SiO

2含量减少时，长石、云母和其它杂质会增加，长石和云母两种矿物中都含有碱金属化合物Na2O、K2O，钙长石和其它一些杂质中则含有

CaO、MgO等，都是增加耗酸量的成分。因为原砂中含有某些不溶于水的碱性物质，所以砂不采用简单的PH值实验，而采用耗酸量实验。

使用再生处理砂时，由于新砂加入量少，耗酸量的影响较轻，但对于全部采用新砂的树脂砂，耗酸量的影响则不可低估一般应控制在5以下。

综上所述，树脂砂对原砂的要求十分严格，国外特别重视树脂砂的原砂选用和处理。如日本宁可从遥远的澳大利亚运砂国内目前比较适合于树脂砂用的原砂有大林水洗砂，星子擦磨砂、东山沉积砂、平潭沉积砂等。表

2—1列举了一些树脂砂用原砂的性能。

表2—1国内几种树脂砂用原砂的性能

生产厂家

名称

粒度、粒形

SiO2含量%

含泥量%

耗酸值ml

用途

星子型砂矿

擦磨砂

S24/45（○-□）

96.56

≤0.1

<4.5

铸铁

S28/55（○-□）

96.41

≤0.1

<4.5

铸铁

S45/75(○-□)

94.89

≤0.15

<4.5

铸铁

大林型砂厂

水洗砂

55/100(○)

90.45

0.3

3.36

铸铁

45/75（○）

95.25

0.1

铸铁

75/150（○）

88.51

0.5

铸铁

平潭精选硅砂厂

沉积砂

2S30/50（○-□）

96.02

0.3

3.45

铸铁

3S50/100（□-○）

95.86

0.3

3.62

铸铁

1S40/70（□）

97.15

0.2

0.42

铸钢、高级铸铁

1S50/100（□）

97.10

0.2

0.44

铸钢、高级铸铁

2—2再生砂

对浇注后的树脂砂经砂块破碎后的砂粒，通过机械摩擦等方法将其表面残留的固化树脂层去掉一部分的处理叫树脂砂有再生处理。使用再生砂有重要的经济意义，同时对铸件质量有一定好处。以下介绍再生砂几项主要性能。

一、粒度变化

旧砂反复再生回用后，在粒度变化上存在变粗和变细的两种因素。前者是因为除尘去掉一部分细粒及微粉，砂粒表面残存有机物固化层等等；后者是因为砂粒的破碎等。总的来说当原砂耐破碎强度较好，二种因素基本可以抵销，使粒度分布变化不大。

二、灼烧减量

所谓灼烧减量（

LOI）是砂中有机物残留量的一种度量。旧砂回用中，每次混砂后有粘结剂积累，但浇注和再生以及加入新砂都可“冲淡”有机物残留量的比例，通过

10次以上的反复回用，可使旧砂中的灼烧减量稳定在一定的水平上，即这时每次加入的粘经剂量与浇注、再生、新砂所减少的粘结剂量相平衡。这时的灼烧减量称为再生砂的灼烧减量

PK则：

其中B——每次混砂时粘结剂的加入量（树脂和固化剂）

R1——新砂添加量（%）

R2——浇注时燃烧去膜率（%），取决于砂铁比S/M

R3——再生去膜率

灼烧减量与铸型发气量成正比，所以灼烧减量高，则铸件易产生气孔缺陷。对铸铁件，一般要将再生砂灼烧减量控制在3.0—

3.5%以下。铸钢则要求在2.5以下。

三、微粉含量

这也是监测再生砂的主要指标，微粉除了破碎的砂粒以外最主要的有再生时剥下的树脂膜及涂料成分、燃烧过的有机物灰尘，将大大增加灼减量、降低强度、影响透气性，所以再生砂必须通过风选或筛分，将微粉含量（底盘）控制在

0.3%以下。

四、其他

再生砂与新砂相比，耗酸量大大降低，甚至呈负值。由于石英经过浇注时的多次α

β相变，以及表面的残留树脂的缓冲作用，其热膨胀系数有所降低，有助于减轻铸件机械粘砂及脉纹。使用同样的树脂，再生砂也比新砂的强度高，再生砂的水分含量也很低。相反含氮量将会增加。

2—3呋喃树脂

一、呋喃树脂的分类

1、按树脂组成分类

名称

代号

组成

脲醛—糠醇树脂

UF/FA

由尿素、甲醛、糠醇缩合而成

酚醛—糠醇树脂

PF/FA

由苯酚、甲醛、糠醇缩合而成

酚脲醛—糠醇树脂

UF/PF/FA

由尿素、苯酚、甲醛和糠醇缩合而成

甲醛—糠醇树脂

F/FA

由甲醛、糠醇聚合而成

2、按糠醇含量分级（UF/FA）

级别

FA含量%

含N量%

高呋喃树脂

>80—100

0—3

中呋喃树脂

>60—80

2—3

低呋喃树脂

>40—60

5—11

3、按含氮量分级

名称

含N量（%）

无氮树脂

<0．30

低氮树脂

0．30-3．0

中氮树脂

>3．0—6．0

高氮树脂

>6．0

二、主要技术参数

1、糠醇含量

用酸作催化剂的呋喃树脂，含糠醇量一般在50%以上。最常用的是脲醛糠醇树脂。随着糠醇含量的提高，常温强度增大,强度最高，当FA量为

70—80%时，常温强度最高。对于高温性能而言，随糠醇含量的增加，呋喃砂的热强度也相应提高。从图2—1所绘制的曲线可以看出，在

815℃时，不含糠醇的脲醛树脂，其呋喃砂的残留抗压强度约3.5Kg/cm2，在1371℃

5分钟就溃散了，强度为零，当含

40%糠醇时，强度就高的多了。这就是为什么对黑色金属选用高呋喃树脂，而有色金属只要用低色呋喃树脂即可的原因。

2、含氮量

当含氮量在某一范围内时，随含氮量的增加，呋喃砂的常温强度提高，当含氮量小于

1%时，常温强度急剧下降。与此相反，含氮量增加，降低热强度。所以高氮的树脂只能浇注有色金属件。含氮量增加易使铸件产生针孔，对于凝固区间较宽的铸钢来说，对氮气针孔最为敏感，希望采用低氮或无氮树。对铸铁件而言，在旧砂回用的情况下，也应选用氮含量

<3.5%以下的树脂。一定的含氮量有利于减少呋喃树脂的脆性，降低型砂的膨胀，有利于减少铸件表面脉纹的产生。从成本上来说，脲醛糠醇树脂中，脲醛价格较便宜，糠醇很贵，所以树脂中糠醇含量越高，脲醛的比例减少，树脂的成本将提高。

3、游离甲醛

自硬呋喃树脂合成时，甲醛用量对呋喃树脂的性能有很大影响。有资料介绍，树

脂中甲醛与尿素的克分子比一般在1.5—2.5，当克分子比为

1.8时型砂强度最高。随着甲醛比例增加，树脂中游离甲醛明显增加，硬化速度也加快。但树脂中游离甲醛刺激性气味大，对人体健康不利，因此要求游离甲醛含量小于

0.5-1.0%。我国卫生颁布的“卫生企业设计卫生标准”（TJ36-79）中规定车间空气中有害物质甲醛的最高允许浓度为3mg/m

3。

4.粘度

树脂粘度大小对树脂消耗量及混砂均匀性影响很大，如果树脂粘度太大，则原砂表面包复层就较厚，加入量低时不易均匀，这在连续式搅笼混砂机的情况下更显得重要，一般呋喃树脂的粘度应小于

100CPS，搅笼用的粘度最好小于50CPS（25℃）糠醇含量提高可使树脂粘度降低。

5.PH值

树脂的反映过程中，PH值也是影响粘度的因素。若PH值过低，反映强烈，使树脂粘度增大，故PH值不宜太小，另外，

PH值低时，树脂固化程度较快，但终强度受一定影响，且树脂的存放期也将缩短.一般呋喃树脂的PH值取6.5-7.5为宜.

6.含水量

自硬树脂的含水量有一定限制,含水量多会降低树脂的粘度和型砂的固化速度,还影响型砂的终强度及固透性,甚至影响铸件产生气孔缺陷

.另外水分还会促使加入树脂中的硅烷偶联剂发生水解失效.所以自硬树脂的含水量在技术质量标准中有规定,一般高呋喃树脂应不大于

2%,中呋喃树脂不大于5%,低呋喃树脂不大于10%.

国内自硬呋喃树脂近年来发展较快，表2—2列举了一些主要的树脂厂和所产树脂的技术参数及性能。

表2—2国内自硬呋喃树脂一览表

生产厂

树脂型号

外观

粘度（20℃）厘泊

PH值

糖醇含量%

含氨量%

游离甲醛

%

兴华化工场

五型（90-2）型

棕红色透明

<50

7.0±0.5

90

<2

<0.5

章丘县助剂厂

FL86-A型

桔红透明

<20

6.5-7.0

90

<3

<1

章丘县助剂厂

FL86-A型

桔红透明

<20

6.5-7.0

90

<3

<1

FL-3型

棕红半透明

<20

6.5-7.0

80

<4.5

<2

FL-2型

棕红半透明

<25

6.5-7.0

70

<6

<3

北京日化二厂

BFN-0

棕红色透明

≤10

7±0.5

95

0

0

BZF-70

黄棕色

6.45

70

6

1.6

范道有机化工厂

JY85-2

透明棕褐色

≤50

6.5-7.0

85

<22

≤0.5

JY70-1

<30

6.0-7.0

70

<3

≤0.0

辽阳有机化工厂

LF-2

透明红棕色

30-70

7.0±0.5

80

3-5

<1

LF-3

透明红棕色

20-40

6.5-7.0

85

≤3

<0.5

郑州油脂化学糖醇厂

F701-1

半透明

68

5.6

80

0

0.97

2-4固化剂

自硬呋喃砂是以酸作为固化剂。常用的有机酸有苯磺酸、对甲苯黄酸、二甲苯黄酸等，无机酸有磷酸、硫酸乙酯等。当磷酸作固化剂时，制好的型芯吸湿性强，且磷酸在砂中容易蓄水，只有在球铁或低碳不锈钢铸件的

情况下，为防止铸件表面渗

S而少量采用磷酸，一般再生回用砂不采用磷酸做固化剂；硫酸的腐蚀性强，配制时也有一定危险，虽然固化速度快，但终强度不高，也有在砂中蓄积的问题，只有在一次性使用的自硬砂中，而且气温太低时才使用。一般都是用有机酸坐固化剂。

对甲苯磺酸是白色结晶粉末，溶于水或酒精中使用，根据其酸值和浓度的不同，一般适合于春、夏、秋季使用，二甲苯黄酸则适应性更强，根据其酸值和浓度的不同，一年四季都可使用。固化剂的技术参数主要有酸值、游离硫酸含量、粘度等。表

2-3列出了国内一些主要商品固化剂的技术参数性

2-5偶联剂—硅烷

硅烷在树脂中主要是起加强作用。通过硅烷分子Si（OCII2）3基因，在一定条件下，它能与砂粒表面的

基产生缩合作用，释放出甲醇，形成硅氧键，这样硅烷与沙粒“连接”起来，另一端环氧基遇酸以后，环被打开，它与树脂分子的活性基因反映连接起来，这样无机物的沙粒和有机物的树脂之间通过硅烷的架桥作用被偶连起来了。因此树脂对硅砂（砂粒）表面的附着强度大大提高了，所以树脂自硬砂的使用机械强度也随之提高了。这种增强作用在低粘度的高糠醇树脂中更为明显。

国内用于自硬树脂砂的硅烷偶连剂主要有以下三种硅烷衍生物：

表2-