2-5热芯盒【课资借鉴】

1、第五节 热（温）芯盒法,5.1 热芯盒法用粘结剂及催化剂,5.2 热芯盒法砂的配制,5.3 热芯盒法存在的部分问题,5.4 温芯盒法,概 述,热芯盒法制芯，是用液态热固性树脂粘结剂和催化剂配制成的芯砂，填入加热到一定温度的芯盒内，贴近芯盒表面的砂芯受热，其粘结剂在很短时间即可缩聚而硬化。,特点： 1.硬化速度快 砂芯的表层有数毫米结成硬壳即可自芯盒内取出，中心部分的砂芯利用余热和硬化反应放出的热量可自行硬化。 2.生产率高 为快速生产尺寸精度高的中小砂芯(砂芯最大壁厚一般为5075mm)提供了一种非常有效的方法。特别适用于汽车、拖拉机或类似行业的铸件生产。,（1） 热盒法用粘结剂,5.1 热芯

2、盒法用粘结剂及催化剂,包括呋喃树脂和酚醛树脂，大多数是以脲醛、酚醛和糠醇改性为基础的一些化合物，根据所使用的铸造合金及砂芯的不同以及市场供应情况，进行树脂的选择。 常用树脂有： 1）脲呋喃（UFFA）树脂 含氮，主要用于灰铸铁件 2）酚呋喃（PFFA）树脂 不含氮含或极少的氮主要用于铸钢和球墨铸铁件 3）脲酚呋喃共聚物（UFPFFA） 含氮高，主要用于铸铁件，有色合金铸件。,部分热盒法用树脂粘结剂的性能,（2） 热芯盒法硬化用催化剂,催化剂在室温下常处于潜伏状态，一般采用在常温下呈中性或弱碱性的盐，而在加热时激活成强酸，促使树脂迅速硬化。,常用催化剂： 氯化铵、硝酸铵、磷酸铵水溶液、甲苯磺酸铜

3、盐、对甲苯磺 酸铵盐。 国内对呋喃-1型树脂砂最常用的催化剂是氯化铵和尿素的水溶液，其配比（质量比）为氯化铵：尿素：水l：3：3。,5.2 热芯盒法砂的配制,干净、干燥的原砂。要求透气性选粗砂；要求光洁选细砂。 热芯盒砂可用一般碾轮式混砂机混碾，混制工艺如下： 干砂+附加物加催化剂加树脂粘结剂出砂,干混,湿混,原砂,混砂工艺,热芯盒制芯工艺通常采用射芯机射芯 呋喃型树脂砂的固化温度在140250之间，固化时间几十秒 芯盒温度在200250,部分热芯盒法用催化剂的性能指标,热芯盒砂要求：快速硬化成形 （1）流动性好，可射制出形状复杂、紧实度均一的砂芯 （2）硬化速度快，硬化温度范围宽，硬化强度高

4、，以提高造芯生产率和 使砂芯具有高的尺寸精度 （3）使用时间长，以利于生产管理和减少废砂,4) 使用时间有限 解决的途径是开发潜伏性更好的高效热激活催化剂。,5.3 热芯盒法存在的部分问题,1) 芯砂中游离甲醛含量高，有刺激性的烟气 解决途径：在催化剂中加尿素加以改善；开发低游离甲醛含量的树脂 目前国内热芯盒用树脂游离甲醛的质量分数已低于1.0，甚至已低 于0.5。,2) 铸钢件、球墨铸铁件和复杂薄壁的铸铁件易产生皮下气孔和针孔 解决途径：在原砂中加入0.3一1.0的氧化铁可防止在铸件上产生 皮下气孔。加入硼酸也可起到同样效果，但砂芯吸湿性也增加,3) 用呋喃树脂砂浇注铸钢件，例如含13Cr的

5、铸钢件，由于呋喃树脂热 分解产物为CO、CO2及CH4和少量H2，从而发生渗碳作用。 解决途径：在呋喃树脂砂中添加氧化铁，高温下Fe2O3被还原，析出氧 使渗碳气体氧化，可使渗碳作用减弱。,温芯盒法优点 由于芯盒温度低，砂芯表面不会过烧，可使砂芯表面光洁和具有最高强度。另外在节能和劳动卫生方面也可得以很大改善。,5.4 温芯盒法,热芯盒造芯法的缺点：砂芯表面过烧，表面发酥，某些截面硬化不足，常引起铸件质量问题。,芯盒温度低于175的造芯方法。最理想的芯盒温度是低于100。例如50-70。,温芯盒法,（1）开发能够在较低温度下产生高活性强酸的新型潜伏型催化剂； （2）增加树脂反应活性，尽量降低合

6、成树脂的含水量和低分子物质； 或开发新型树脂； （3）在工艺上采取措施，硬化时辅以真空或其它措施 这些方法既可单独应用，也可是几种方法结合。,实现温芯盒制芯的技术途径？,可以采用和有发展前途的几种温芯盒法造芯,造芯方法,呋喃树脂、酚醛改性树脂温芯盒法,辅以真空的温芯盒法(vacuum-assisted warm-box method),聚丙烯酸铵一氧化锌法,CO2热硬化法,温芯盒壳型法,呋喃树脂、酚醛改性树脂温芯盒法,（1）粘结剂 温芯盒用粘结剂通常采用糠醇型呋喃树脂和酚醛改性树脂。树脂加入量取决于砂芯结构的复杂程度和原砂的性能。 （2）催化剂 国外常用氯化铜水溶液或乙醇溶液为基的催化剂，它在

7、室温下很稳定，在80100开始分解，在150具有最佳工艺性能。 二为磺酸盐，是苯、苯酚、二甲苯或低脂肪烃的磺酸与Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe2+、NH4+所形成的磺酸盐。,辅以真空的温芯盒法,树脂砂中存有在室温和大气压力下稳定的有机酸，当压力降低和温度升高时，破坏其潜伏性，分解出强酸，促使树脂迅速硬化。其造芯方法是将砂、树脂(呋喃或热固性酚醛树脂)和催化剂混合后，射(或吹) 入100的芯盒内，抽真空，接着通空气，随后取芯，取出后砂芯的温度约50左右。 芯盒温度为60100，,聚丙烯酸铵一氧化锌法,其粘结剂为聚丙烯酸的铵盐，催化剂为氧化锌粉或一种金属盐。配成芯砂后填入100-150的芯盒中

8、，接着通入100-150的热空气使砂芯硬化，其粘结靠生成的不溶性聚丙烯酸锌来实现。制成的砂芯抗吸湿性好，贮存性好；出砂性好，适于生产铸铁件和铸铝件。,CO2热硬化法,粘结剂为特种热塑性酚醛树脂，溶解于钡、钙或氢氧化锶的碱溶液内。固化剂或催化剂为六亚甲基四胺和CO2气体。 芯砂的典型配方为：硅砂95.7；特种树脂3.0，六亚甲基四胺0.4；酚醛树脂0.4；水0.5。 造芯工艺是一般小砂芯吹CO2气体立即硬化，初始抗压强度为0.240.26MPa；在200干燥10min后的干压强度最大达6.86MPa，其冷硬抗压强度lh为0.5MPa；2h为0.8MPa；4h达1.1MPa。这种CO2气体硬化的树脂砂芯比CO2硬化的钠水玻璃粘结剂砂芯有更好的出砂性。,温芯盒壳型法,粘结剂由热固性酚醛树脂和芳基磺酸-复