第三章 自硬呋喃樹脂砂的工藝性能
3 — 1 呋喃砂的硬化特性
呋喃砂的硬化反應(yīng)從樹脂加入到已予混（即已加入固化劑）的混合料的瞬間起就開
始進(jìn)行，圖 3— 1為經(jīng)時(shí)硬化特性曲線一例。
以上曲線是將混制出的型砂立即做出抗拉試塊，然后經(jīng)過 1小時(shí)、 2小時(shí)、 3小時(shí)、…… 24小時(shí)，每次分別刷 3個(gè)以上試樣的抗拉強(qiáng)度，取平均值作為該時(shí)刻的抗拉強(qiáng)度值所繪制出來的強(qiáng)度——時(shí)間曲線。
從曲線可以看出，開始有一個(gè)孕育期，這時(shí)反應(yīng)很緩慢，強(qiáng)度上升慢，然后強(qiáng)度迅增，到 5小時(shí)以后強(qiáng)度的上升又緩慢了，到 24小時(shí)后則升高非常緩慢，基本趨于穩(wěn)定值，故將 24小時(shí)的強(qiáng)度定為“終強(qiáng)度”。作硬化特性曲線應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)砂制作式樣，以便互相比較。
隨樹脂、固化劑的種類和加入量的不同，以及溫度、濕度的不同，硬化曲線也各異，但硬化的三個(gè)階段是基本相同的。
二、樹脂砂可使時(shí)間
樹脂砂混制好以后，即開始了樹脂的固化反應(yīng)，如果混制好以后停留一段時(shí)間再造型，則會(huì)將已經(jīng)交聯(lián)起來的部分樹脂鏈重新破壞，使得終強(qiáng)度惡化。所以剛混出的 型砂做出的試樣強(qiáng)度最高。如果將混制好的樹脂砂每隔一定時(shí)間作出一組式樣，分別測定他們的 24小時(shí)終強(qiáng)度，可以作出象圖 3— 2那樣的曲線。我們將終強(qiáng)度為剛混制好砂的式樣終強(qiáng)度 70%的試樣制作時(shí)間稱為可使用時(shí)間。超過可使用時(shí)間的秒，流動(dòng)性惡化，給制芯帶來困難，甚至無法做成，做成的強(qiáng)度也低，充填密度也小，表面穩(wěn)定性也差， 容易引起沖砂和傻眼缺陷。所以樹脂砂造型制芯的原則之一就是混好的砂要盡快成型，要在可使用時(shí)間之內(nèi)完成造型操作。生產(chǎn)現(xiàn)場上判定可使時(shí)間的方法，一般是 當(dāng)型砂開始
發(fā)粘，呈粘連，即認(rèn)為已超過了可使用時(shí)間。
三、可起模時(shí)間
樹脂砂造型制芯后，必須等型砂建立一定強(qiáng)度后才可起模，否則型和芯繼續(xù)發(fā)生變形和破裂等，一般認(rèn)為型砂抗壓強(qiáng)度達(dá)到 １ .4Kg /cm 2，作為可起模強(qiáng)度，將這段時(shí)間稱為可起模時(shí)間。生產(chǎn)現(xiàn)場可通過經(jīng)驗(yàn)判定起模時(shí)間，一般手持釘子向砂型（芯）中扎不進(jìn)去時(shí)，被認(rèn)為是可以進(jìn)行起模了。見圖 3— 3所示 .
3 — 2 影響呋喃砂硬化特性的因素
影響呋喃樹脂砂硬化特性的最主要因素是樹脂與固化劑的品種及加入量（固化劑占樹脂重量的比例），此外原砂的含水量耗酸量及溫度、環(huán)境的溫度與濕度等也對(duì)樹脂砂的硬化特性有一定影響。
• 環(huán)境溫度和濕度
硬化速度隨環(huán)境溫度升高而加快，可使用時(shí)間也隨之減少。理想的環(huán)境溫度一般為 20
— 30℃，一般溫度高，初強(qiáng)度與終強(qiáng)度也高些，可起摸時(shí)間縮短。但當(dāng)環(huán)境溫度達(dá) 40℃時(shí)初強(qiáng)度隨較好，但終強(qiáng)度卻比 15℃還要低。
硬化反應(yīng)是一個(gè)縮合反應(yīng)，有水分折出，所以環(huán)境濕度大影響硬化反應(yīng)的進(jìn)行，降低初強(qiáng)，也降低終強(qiáng)度。
為此，根據(jù)氣溫與濕度的變化，需調(diào)節(jié)固化劑的品種和加入量。
• 砂溫
在 35℃以下時(shí)，提高砂溫，不僅硬化快，而且終強(qiáng)度高，但超過 40℃的砂，使型砂可使用的時(shí)間大大縮短，終強(qiáng)度和表面穩(wěn)定性也會(huì)降低。
砂溫低于 5℃，則硬化困難。為此，對(duì)于混碾前的砂預(yù)先進(jìn)行調(diào)溫處理，尤其是舊砂回用情況下，舊砂再生后溫度仍可達(dá) 90℃左右，經(jīng)過砂冷卻裝置后，將砂溫降到 35℃以下使用。
• 其他影響硬化特性的因素
原砂耗酸量高，需耗費(fèi)一定量固化劑以中和砂中堿性物質(zhì)，故降低硬化速度和終強(qiáng)度。原砂中水分含量高影響硬化速度和終強(qiáng)度。加入緩凝劑（如氯化鈣）可以減緩硬化速度和延長可使時(shí)間。
3 — 3 自硬呋喃樹脂砂的性能
• 表面穩(wěn)定性
將經(jīng) 24小時(shí)硬化后的φ 50× 50試樣稱重 W 1；然后放在 14目篩上振動(dòng) 2分鐘，再稱重 W 2，則表面穩(wěn)定性為：
SSI=W 2/W 1 × 100 ％
砂型（芯）表面穩(wěn)定性不足會(huì)導(dǎo)致沖砂及砂眼、機(jī)械粘砂等缺陷，一般來說表面穩(wěn)定性的好壞與型砂常溫強(qiáng)度的高低是一致的。增加樹脂加入量，選擇合適的固化劑品種及加入量，不超過可使用時(shí)間，造型時(shí)適當(dāng)?shù)木o實(shí)，芯盒填砂面用刮刀墁平等等都可提高表面穩(wěn)定性。
生產(chǎn)上要求砂型（芯）的互作表面（即與鐵水接觸的表面）穩(wěn)定性應(yīng)大于 90%，現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)判定方法是用手指摩擦硬化后的型（芯）表面，一般以摸不下砂粒為準(zhǔn)。
• 透氣性
它與硬化速度無關(guān)，與砂的粒型和粒度組成有關(guān)，顆粒越小，粒度越分散，含微分越多則透氣性越差，粘結(jié)劑加入量多也影響透氣性。
透氣性好是呋喃樹脂砂的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，他彌補(bǔ)了有機(jī)鑄型發(fā)氣量大的優(yōu)點(diǎn)，但也不可忽視采用集中通氣等方式解決砂型和型芯的通氣。
• 發(fā)氣量
呋喃樹脂是有機(jī)粘結(jié)劑，型砂發(fā)氣量主要與樹脂的成分和加入量有關(guān)。脲醛的發(fā)起量大，而糠醇和甲醛的發(fā)氣量低。加入量大，發(fā)氣量相應(yīng)增大而且發(fā)氣時(shí)間也延 長，但與發(fā)氣的增長率不成比例。圖 3— 4為樹脂加入量與發(fā)氣量的變化關(guān)系。千方百計(jì)降低樹脂加入量之所以成為樹脂砂互藝最基本的問題之一，除了經(jīng)濟(jì)上的原因之外，也是為了盡量降低砂型發(fā)氣量， 以減少鑄件的氣孔、嗆火等缺陷。由于發(fā)氣量與型砂灼減量成正比（見圖 3— 5），為方便起見，生產(chǎn)廠常以測定型砂灼熱減量的方法代替測定發(fā)氣量。
• 潰散性
其指標(biāo)用高溫殘留強(qiáng)度高低來反映。將試樣經(jīng) 24小時(shí)硬化后放在 100、 200、 300℃的電爐中保持一定時(shí)間，取出冷卻至室溫，測定其抗壓強(qiáng)度。殘留抗壓強(qiáng)度越低，說明潰散性越好。一般說呋喃砂潰散性比較好， 500℃左右殘留強(qiáng)度為零。
實(shí)際砂型澆注后，由于樹脂砂導(dǎo)熱性較差，靠近鐵水部分的砂層經(jīng)受高溫顯示出較好的潰散性，但離鐵水稍遠(yuǎn)一些的砂層受到熱作用較小，殘留強(qiáng)度仍然很高。為了防止熱裂和清砂方便，應(yīng)在造型時(shí)采取降低砂鐵比的各種措施，以提高宏觀潰散性。
• 高溫強(qiáng)度
是指式樣在高溫（如 900℃）狀態(tài)下測得的強(qiáng)度。對(duì)于有機(jī)系鑄型而言，要保證鑄型經(jīng)受住金屬溶液的熱沖擊，是鑄件凝固前鑄型不至于過早潰散。提高高溫強(qiáng)度主要通過提高樹脂中 糠醇的比例。另外，砂中添加少量氧化鐵或硼酸等添加劑，或采用膨脹小耐熱性好的鋯砂，鉻礦砂也可以提高熱強(qiáng)度。
第四章 樹脂砂的操作工藝
4 — 1 呋喃砂的混制
一、型砂配制程序
為了使樹脂、固化劑、偶聯(lián)劑能在最短的時(shí)間里均勻復(fù)蓋在砂粒表面，需利用混砂機(jī)混制。根據(jù)混制的程序不同，分為單砂雙混法和雙砂三混法二種，它們的混制程序如圖所示。
砂 + 固 化 劑 砂 + 固 化 劑 砂 + 樹 脂
根據(jù)混砂機(jī)構(gòu)造不同分為連續(xù)式混砂機(jī)和間歇式混砂機(jī)兩種。連續(xù)式混砂機(jī)一般為攪籠式。固化劑和樹脂分別通過定量泵先后加進(jìn)（單砂雙混）或分別加進(jìn)（雙砂三 混法）攪籠里的砂中被螺旋葉片混合均勻后連續(xù)放出。間歇式混砂機(jī)有低速的普通攪拌機(jī)和高速旋轉(zhuǎn)的碗形混砂機(jī)。需要指出的是，當(dāng)樹脂加入已混和有固化劑的砂 中后，應(yīng)該在數(shù)秒鐘至半分鐘內(nèi)混好盡快出砂造型，不可在混砂機(jī)內(nèi)混制時(shí)間過長。
二、樹脂與固化劑的加入量
隨著樹脂加入量增加，呋喃砂的終強(qiáng)度將增加。一般抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于 8— 10Kg /cm 2或抗壓強(qiáng)度大于 25— 30Kg /cm 2即可。這時(shí)還應(yīng)考慮型（芯）的大小，復(fù)雜程度以及鐵水壓頭高低等因素，過高的強(qiáng)度是不必要的，不僅浪費(fèi)昂貴的粘結(jié)劑，而且增加發(fā)氣性促成氣孔類缺陷，同 時(shí)降低潰散性增加落砂出芯的困難。
4 — 2 造型制芯操作
• 模樣準(zhǔn)備
可以采用木模、金屬模和環(huán)氧樹脂塑料模，對(duì)單件要求不高的鑄件還可使用泡沫塑料做的一次性模樣。
冬季使用金屬模或金屬型板會(huì)影響硬化，盡可能采用木模。模樣的拔模斜度適當(dāng)增大，芯盒盡量做成脫開式或稻桶式，對(duì)限制拔模斜度的模樣可做成抽芯式。澆注系統(tǒng)和圓角盡量在模樣上做出，起模螺栓應(yīng)裝置緊固。
造型前應(yīng)檢查模樣是否完好齊全，木模表面應(yīng)平整光滑，不得有裂紋、劃痕，并在造型制芯前涂上脫模劑。放砂前要仔細(xì)檢查活塊是否齊全到位。
• 芯骨與吊攀的準(zhǔn)備
制芯前應(yīng)準(zhǔn)備好必要的芯骨與吊攀。由于樹脂砂強(qiáng)度高，芯骨可以大大簡化，一
般不必作整體鑄鐵芯骨，可以通過散插鐵棒，但也要考慮到起模、搬運(yùn)、下芯合箱、澆注時(shí)的鐵水浮力等等對(duì)泥芯剛性及強(qiáng)度的要求，放置足夠的芯骨，對(duì)大泥芯可放入鑄鐵龍骨，吊攀下鉤處注意插橫擔(dān)鐵條。
• 造型緊實(shí)
樹脂砂流動(dòng)性好，自緊實(shí)性能好。但造型中仍需十分注意凹處、角部、活塊凸臺(tái)下等不易充填部位的緊實(shí)操作。緊實(shí)可用木棒搗、用手塞，填砂面可用腳踩或木錘緊 實(shí)。緊實(shí)不好的鑄型或局部表面，其表面穩(wěn)定性差，容易造成機(jī)械粘砂（滲鐵）、沖砂及砂眼，而且起模后鑄型的疏松難以修補(bǔ)。
放砂和緊實(shí)中要注意模樣活塊、澆口棒、出氣及冒口棒、澆口陶管等的移動(dòng)和松動(dòng)。直澆口棒及出氣、冒口棒應(yīng)在造型后幾分鐘內(nèi)拔出。
入砂中對(duì)于連續(xù)混砂機(jī)的頭砂，因樹脂量和固化劑量不正常，應(yīng)接放在提桶時(shí)里當(dāng)背砂使用。否則鑄型內(nèi)表面有局部不硬化或強(qiáng)度不夠時(shí)往往要整箱敲掉。
要重視直澆口處型砂的強(qiáng)度，因直澆口表面穩(wěn)定性不夠引起的沖砂往往是造成鑄件砂眼缺陷的重要原因。同樣，對(duì)于與鐵水接觸的芯盒添砂面，為增強(qiáng)表面穩(wěn)定性，應(yīng)及時(shí)用墁刀刮平。
大砂箱造型時(shí)，放砂時(shí)間有可能超過樹脂砂的可使用時(shí)間，因此要注意放砂的推進(jìn)路線，對(duì)已開始反應(yīng)的部分盡量不要再去挖動(dòng)，所以放砂前一定要做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，包括思想上的充分準(zhǔn)備，尤其要周密計(jì)劃好吊攀的放置方向及部位。對(duì)填砂面的吊攀應(yīng)在造型后即使挖出吊攀頭部。
對(duì)于非型板模樣多箱造型時(shí)，應(yīng)在分裂面上刷一層分型劑（一般用滑石粉）
• 起模與修型
樹脂砂起模時(shí)間要控制適當(dāng)，過早易變形，太尺起模困難，因此，一般在造型后約半小時(shí)左右，用洋釘（ 3“— 4”）向鑄型里扎，若扎不進(jìn)去時(shí)，一般說來即可進(jìn)行起模了。由于樹脂砂型起模是在半硬化狀態(tài)下進(jìn)行的，所以需利用較大的沖擊力，這時(shí)要注意起模樣的平衡 性，不要用鐵榔頭直接敲擊木模，應(yīng)墊上木塊或用橡膠、塑料、木制榔頭。拆芯盒時(shí)要注意每個(gè)活動(dòng)部分的起模順序與起出方向，挖出吊攀頭部。
對(duì)于起模或搬運(yùn)中不慎破損的部分，成塊的可涂專用的型芯修補(bǔ)粘合劑后回原處，必要時(shí)用釘子加固，其它破損處可用新混制時(shí)樹脂砂填補(bǔ)，并用墁刀刮平。
修過的部分，其強(qiáng)度和表面穩(wěn)定性較差，所以最主要的是要很仔細(xì)小心的做好起
模、搬運(yùn)、翻轉(zhuǎn)等互作，最大限度的減少修行操作。
造型與制芯時(shí)要特別注意放好出氣。
• 上涂料
剛起模的型和芯不易立即上涂料，因?yàn)檫@時(shí)樹脂的硬化反應(yīng)還處在初級(jí)階段，遇到涂料中的水分（溶劑）影響硬化的正常進(jìn)行。若使用酒精快干涂料，需立即點(diǎn)火燃 燒，又會(huì)使未反應(yīng)完全的樹脂過燒，這些都會(huì)降低鑄型（芯）的表面穩(wěn)定性。一般應(yīng)在造型后 4— 8小時(shí)以后才可進(jìn)行上涂料作業(yè)。
為防止溶劑和水分過多地滲進(jìn)型芯深出，影響涂層的干燥程度，并保證涂層厚度以提高抗金屬滲透能力，涂料必須有一定濃度。在涂刷性能（如流平性、易涂性等）可以的情況下，應(yīng)保證涂料濃度有 30“ Be以上為宜。涂前攪拌均勻。
刷涂料要自上而下進(jìn)行，不要使涂料流掛堆積、應(yīng)涂刷均勻、減少刷痕，還要注意不得漏涂，整個(gè)澆注系統(tǒng)都必須涂到，在不便涂刷時(shí)防止?jié)部谔展?。為了合箱時(shí)不 使砂粒掉入型腔，蓋箱頂面的澆冒口、出氣空上也要刷上涂料。但在芯頭部位不要上涂料，以免影響配模精度和阻礙排氣，這一點(diǎn)在浸涂時(shí)尤應(yīng)注意。
醇基涂料上好后應(yīng)及時(shí)點(diǎn)燃自干。為了提高涂料的燃燒性能，應(yīng)選用 95%以上酒精作為稀釋溶劑。水基涂料上好后應(yīng)進(jìn)烘房在 150— 180℃下烘干 1— 2小時(shí)。涂料的充分干燥對(duì)防止氣孔至關(guān)重要，在燃燒不良的情況下應(yīng)用噴槍補(bǔ)充干燥，但注意火力不要過猛，引起樹脂過燒。
• 下芯盒箱
一般與粘土砂同。樹脂砂強(qiáng)度高，配模時(shí)容易操作，但需注意以下幾點(diǎn)：
o 因燒注中發(fā)氣量大，要注意在箱上的行腔高點(diǎn)、芯頭端部留出氣孔，以使行腔內(nèi)和型芯內(nèi)的氣順利排出。
o 要采取防止鐵水鉆芯頭的措施，以避免槍火和氣孔。
o 吊攀頭部要用新混制的砂修平并上涂料和點(diǎn)干。吊攀處修補(bǔ)時(shí)應(yīng)插上合適長度的釘子。
o 為防止抬箱跑火，砂箱卡子應(yīng)緊固并緊固好，分型面應(yīng)放封火泥或石棉繩。
o 為保證鐵水壓頭，所有澆口杯、冒口圈和出氣口圈等的安放均需粘牢型面或埋住，以防跑火。
o 合好的箱應(yīng)墊空放置，以利低面也能通暢排氣。
o 下芯后合箱前應(yīng)將芯頭上下左右的間隙塞實(shí)墊平，以防型芯竄動(dòng)或漂浮，浮砂必須吹（吸）凈。合箱前在對(duì)鑄型整體用噴槍烘干一次。冷鐵、芯撐等應(yīng)干燥清潔無銹蝕。
4 — 3 澆注、開箱及清理
• 澆注
為了減少澆注過程的發(fā)氣量，澆注系統(tǒng)一般設(shè)計(jì)得較粘土砂大。澆注時(shí)應(yīng)貫徹快速、不斷流、嚴(yán)格擋渣、及時(shí)點(diǎn)火引氣等原則。為了不使鐵水變成紊流、卷入空氣促使樹脂燃燒引起氣孔和夾渣缺陷，澆注時(shí)要使直澆口始終處于充滿狀態(tài)。
為了開箱方便、延長砂箱使用壽命，要求澆注后當(dāng)冒口圈和澆口杯凝固后，趁熱將砂箱頂面溢流出的披縫鐵敲掉，并將澆口杯搬掉。
其他澆注應(yīng)注意事項(xiàng)與粘土砂同。
• 開箱與落砂除芯
樹脂砂保溫性能好，澆注后鑄件冷卻較慢，對(duì)易裂和易產(chǎn)生白口的鑄件應(yīng)比粘土砂延長開箱時(shí)間。而對(duì)那些有硬度要求的鑄件則可適當(dāng)提早開箱或?qū)⒕植刻崆俺バ蜕?，使該部位裸露在空氣中冷卻。
原則上應(yīng)先開箱，吊出或翻出鑄件后，再將砂箱放在落砂機(jī)上落砂，以免鑄件被碰壞。由于靠近鑄件的型砂層已潰散，所以落砂前開箱和取出鑄件并不十分困難。
除芯作業(yè)因型砂的潰散，一般用互具或風(fēng)槍進(jìn)行即可。樹脂固化后不溶于水，所以一般不采用水力清砂。
其他要求與粘土砂要求相同。
o 樹脂砂造型芯互藝參數(shù)
o 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
樹脂砂澆注系統(tǒng)的基本原則是：快速（大流量）封閉、防止紊流與氣體卷入，保證壓頭。
• 澆注速度
計(jì)算方法可參照粘土烘砂，但澆注速度應(yīng)盡量快，一般說來， 500Kg以下鑄件澆就時(shí)間不超過 20秒為宜； IT重鑄件不超過 40秒；即使 2— 3T重的鑄件也盡量在 1分鐘內(nèi)澆注完畢。
快速澆注有利于較快建立壓頭，使鑄型大量發(fā)氣以前做到?jīng)_心充型完畢。這樣既
有力于防止氣孔缺陷，也有利于減少鑄件的熱粘砂和冷隔。
• 澆口型式與澆口比
對(duì)于高度較小的鑄件可以將內(nèi)澆口開在分型面上，但較高鑄件應(yīng)優(yōu)先采用底注澆口。
推薦采用 F直： F橫： F內(nèi) =1.5： 1.25： 1.0那樣的封閉加壓澆注系統(tǒng)?？梢暂^好的避免氣體被卷入型腔，同時(shí)擋渣效果也好。
對(duì)于長度較大的鑄件，在行車距離允許的情況下，為了加快澆注速度和均勻緊鐵水，可設(shè)置二道直澆口從兩端同時(shí)澆注。
對(duì)于階梯澆口，應(yīng)盡量避免上層輔助澆口過早進(jìn)鐵，為此上下內(nèi)澆口最好有各自的直澆口。
• 冒口與出氣孔
樹脂砂在鐵水表層凝固前的剛性好、強(qiáng)度高，不易發(fā)生脹砂和型壁遷移，依靠鐵水凝固期間的石墨化膨脹有一定的自補(bǔ)縮能力，冒口比粘土砂的小，可以改用出氣冒口或溢流冒口。
但應(yīng)多設(shè)頂部出氣口，以保證行腔中的氣體盡快排出。在外型的各部分芯座上應(yīng)盡量做出與大氣相通的通氣孔，以保證型芯中氣體順利逸出。
5 — 2 互藝設(shè)計(jì)參數(shù)
• 收縮率
樹脂砂對(duì)鑄件收縮率的影響較為復(fù)雜。一方面，由于芯骨簡化、潰散性好、對(duì)收縮阻礙小，另一方面，樹脂砂熱膨脹系數(shù)大，樹脂粘結(jié)劑也有一定的熱強(qiáng)度，使收縮 率有減小的因素。故在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)樹脂砂鑄件的收縮率可以在 0.8— 1.4%范圍內(nèi)變動(dòng)?？偟膬A向是縱長方向收縮率較橫向的大；外型的收縮（包括形成外型的型芯）較芯型的大；長大鑄件的收縮較小鑄件來的大。但樹脂砂鑄件的 同一處的尺寸在相同條件下的收縮率其復(fù)現(xiàn)性較好，因此對(duì)于要求較高的尺寸可通過試制加以修正，能夠找出較為標(biāo)準(zhǔn)的收縮系數(shù)。一般設(shè)計(jì)中，可試采用外型（包 括外型芯） 1.0— 1.2%，型芯 0.8— 1.0%的收縮率。
• 吃砂量
可取比粘土砂小的多的吃砂量。主要根據(jù)鑄件的大小、壁厚不同來選取。一般距砂箱壁的吃砂量可取 20— 50mm即可。上下面的吃砂量可取 50— 100mm，蓋箱頂面吃砂
量還應(yīng)考率鐵水壓頭的需要適當(dāng)增高，否則需通過冒口圈、出氣孔圈、澆口杯的高度來補(bǔ)充，這時(shí)要注意粘合良好，防止圈底杯底跑火。
• 芯頭間隙與分裂系數(shù)
芯頭間隙應(yīng)小，避免漂芯或型芯退讓。根據(jù)型芯大小不同芯頭間隙可取 0— 1.5mm，分型負(fù)數(shù)原則上可以不放。
• 拔模斜度
樹脂砂模樣的拔模斜度較粘土砂略大。有些鑄件不允許有拔模斜度處可采用抽芯方法制模樣或用脫開式芯盒。使用優(yōu)良的脫模劑可以使拔模斜度稍小一些。
• 加互余量
樹脂砂鑄件尺寸準(zhǔn)確，直線度也好。加互余量可減少 1/3。
第六章 呋喃樹脂砂鑄件缺陷及其對(duì)策
6 — 1 氣孔與針孔
• 產(chǎn)生原因
o 樹脂添加量過多，樹脂中氮含量過高。
o 醇基涂料的溶劑中有變質(zhì)酒精、含水分較多或涂料的濃度太低，點(diǎn)火后干燥不徹底。
o 水基涂料干燥不充分。
o 造型互藝方案不良。其中影響較大的因素有：澆注速度過慢；通氣方案不良；澆注系統(tǒng)尺寸合比例不當(dāng)；壓頭太低。
o 回收再生砂的灼減量過高。
o 造型（芯）后尚未充分固化就過早合箱澆注，造成發(fā)起量過大。
o 造型操作不當(dāng)。如芯鐵外露，芯頭鉆鐵等。
• 防止氣孔類缺陷的措施
針對(duì)以上各條產(chǎn)生原因，采取以下相應(yīng)對(duì)策：
o 選擇含 N量較低的樹脂，并千方百計(jì)降低樹脂添加量，即（ 1）選用粒型圓整、粒度適中、含微粉量低、耗酸量低的原砂；（ 2）添加偶聯(lián)劑；（ 3）選用強(qiáng)度性能好的樹脂及適當(dāng)?shù)墓袒瘎┑?，盡可能將樹脂添加量將至砂重的 1.2%以下。
重視涂料的溶劑質(zhì)量；涂刷前對(duì)涂料充分?jǐn)嚢瑁瑵舛葢?yīng)大于 30“ Be；涂刷料后即時(shí)點(diǎn)火干燥。
o 使用水基涂料后應(yīng)在小于 180℃溫度下烘烤 1— 2小時(shí)以上，務(wù)使涂料充分干燥。
o 制定互藝方案時(shí)要注意提高澆注速度，合理有效的設(shè)計(jì)通氣；掌握快速、封閉、底注、不紊流的設(shè)計(jì)原則。
o 使回收砂灼減量控制在 3.0— 3.5%以下。主要措施是盡量降低砂鐵比，選擇優(yōu)良的再生設(shè)備，注意再生砂的管理。
o 型芯最好隔天使用，鑄型也應(yīng)在造型 4— 6小時(shí)以后再上涂料及合箱澆注。
o 嚴(yán)格造型（芯）、配模操作。芯骨不要外漏，芯頭要有防止鉆鐵措施，以免嗆火造成氣孔缺陷。
以上主要討論了因呋喃鑄型本身而造成的侵入型氣孔缺陷，實(shí)際生產(chǎn)中因鐵水溫度及溶煉質(zhì)量等因素引起的氣孔比例也不小，要注意具體分析、對(duì)癥下藥。
6 — 2 機(jī)械粘砂與脈紋
產(chǎn)生原因
型砂骨料粒度分布不當(dāng)及造型（芯）時(shí)緊實(shí)度太低。
涂料耐火度低、涂層厚度不夠。
新砂用量較大時(shí)易產(chǎn)生滲鐵與脈紋，尤其當(dāng)新砂的 SiO 2含量很高時(shí)。
造型操作不當(dāng)引起的型砂強(qiáng)度過低、表面穩(wěn)定性差，促使粘砂脈紋的發(fā)生。如使用超過了可使時(shí)間的型砂，連續(xù)式混砂機(jī)的頭砂尾砂充當(dāng)面砂，修模型砂（芯）表面時(shí)引起的表面穩(wěn)定性降低、砂溫過高等。
防止粘砂及脈紋的措施
針對(duì)以上各條產(chǎn)生的原因，采取以下相應(yīng)對(duì)策：
使砂的粒度分布范圍適當(dāng)加寬，如選用 30/70目砂時(shí)，粒砂的集中分布分散到 30、 40、 50、 70四個(gè)篩號(hào)上。造型（芯）時(shí)要保證各部位面砂的緊實(shí)度。尤其注意死角處搭子下等不易緊實(shí)的部位。
保證涂料質(zhì)量，尤其是耐熱性、骨料細(xì)度、固相成分含量（濃度或波美度）等性能，同時(shí)上涂料操作要保證涂刷質(zhì)量和厚度、防止漏涂等。
舊砂再生回用是減輕和防止機(jī)械粘砂與脈紋最有效的措施。
注意操作保證鑄型（芯）強(qiáng)度和表面穩(wěn)定性。混砂時(shí)砂溫應(yīng)控制在 40℃以下。
砂中加入適量氧化鐵粉或使用鉻礦砂。澆注溫度不宜過高。
6 — 3 沖砂與砂眼
• 發(fā)生原因
o 澆口表面粗糙、涂料未涂到或涂層厚度不足往往是引起沖砂成砂眼的重要原因。
o 造型（芯）操作不當(dāng)引起表面穩(wěn)定性差。如緊實(shí)不足、型（芯）面修模粗糙、修補(bǔ)處或填補(bǔ)吊攀處未達(dá)到強(qiáng)度和粘合的牢固性不夠，超過了可使用時(shí)間的型砂等等都有可能發(fā)生沖砂引起砂眼缺陷。
• 對(duì)策
o 澆口棒應(yīng)光潔。橫澆口和內(nèi)澆口最好用橫樣做出。各部位澆口都要認(rèn)真上好涂料，對(duì)于較深的直澆口，底注內(nèi)澆口可用陶管做出。
o 嚴(yán)格造型操作，保證型面的表面穩(wěn)定性，配模合箱前要將型腔內(nèi)浮砂吹（吸）凈。
o 注意涂料質(zhì)量和涂刷質(zhì)量。
o 6 — 4 硬度
呋喃鑄型冷卻速度較慢，凝固過程中石墨周圍產(chǎn)生鐵素體有時(shí)硬度達(dá)不到要求。對(duì)此可考慮以下措施。
適當(dāng)降低碳當(dāng)量。
鐵水中添加極少量珠光體穩(wěn)定元素如 Cr、 Cu、 Sn等。
采用冷鐵或碲粉涂料等。
在不至于發(fā)生變形及裂紋情況下，提早開箱或?qū)植坎扇★L(fēng)冷措施。
6 — 5鑄件尺寸精度超差
木?；蛐桶宓淖冃位蚴湛s率不正確、芯頭間隙過大、芯頭固定不良引起型芯漂浮、定位銷的誤差或錯(cuò)偏、模樣活快在放砂時(shí)松動(dòng)、芯撐固定不良等都是造成鑄件尺寸精度超差的常見原因，主要對(duì)策一是強(qiáng)調(diào)模樣的質(zhì)量、二是強(qiáng)調(diào)操作的嚴(yán)格認(rèn)真。
6 — 6 夾渣及燒結(jié)粘砂
解決辦法主要是：加快澆注速度、注意澆口的封閉性，提高涂料質(zhì)量、提高型砂及涂料的高溫強(qiáng)度
第七章、自硬砂樹脂砂工藝問答
1 ．為什么磷酸多用作高氮呋喃自硬樹脂的固化劑，而很少用作低氮呋喃自硬樹脂的固化劑？
這是因?yàn)榈偷呖反紭渲?，采用酸做固化劑時(shí)，硬化速度慢，脫模時(shí)間長，且強(qiáng)度很低。
高氮低糠醇樹脂使用磷酸做固化劑可獲得必要的硬化速度。而且，高氮低糠醇樹脂采用磷酸作催化劑可獲得很好的終強(qiáng)度。
造成這種結(jié)果的原因主要是由于磷酸與糠醇的互溶性差，而與水的親和力大，使得樹脂和催化劑中所含的水分以及樹脂在縮聚反應(yīng)中生成的水不易擴(kuò)散排出而以磷酸 為核心生成水滴殘存于樹脂膜中，破壞了樹脂膜的致密性，故強(qiáng)度較低。而高氮樹脂與水的互溶性好，各種水分不易以磷酸為核心集中為水滴，樹脂膜結(jié)構(gòu)好，強(qiáng)度 高。
2 ．為什么酚脲脘自硬樹脂的硬透性比呋喃自硬樹脂砂好？
因?yàn)榉与咫錁渲墓袒^程是聚合反應(yīng)，固化過程中不產(chǎn)生小分子的水，不存在因型內(nèi)外水分的揮發(fā)速度不同使其內(nèi)外固化速度不一致的問題，而呋喃自硬樹脂的固 化過程是縮聚反應(yīng)，反應(yīng)過程中產(chǎn)生水分，因型芯內(nèi)外的水分蒸發(fā)速度不同，導(dǎo)致了其內(nèi)外固化速度不同，故其硬透性差些。這也是呋喃自硬樹脂砂的固化速度受空 氣相對(duì)濕度影響較大的原因。
3 ．為什么生產(chǎn)鑄鋁，鑄銅件可以選用高氮呋喃樹脂？
由于鋁、銅金屬液對(duì)氮幾乎不溶解，因此，即使使用高氮樹脂在澆注過程中樹脂分解產(chǎn)生的氮，也不會(huì)被鋁、銅金屬液吸收，也就不會(huì)在凝固過程中因析出氮而形成氮?dú)饪住Ｒ虼?，生產(chǎn)鑄鋁、鑄銅件可以為潢足潰散性的需要而選用高氮樹脂。
4 ．為什么自硬樹脂砂生產(chǎn)重量大的鑄件，澆注系統(tǒng)宜于用陶瓷管制作？
采用自硬樹脂砂造型，當(dāng)生產(chǎn)重量較大的鑄件時(shí)，由于澆注時(shí)間長，澆注系統(tǒng)在高溫金屬液的長時(shí)間熱作用下，易使樹脂砂過早潰散喪失強(qiáng)度，造成沖砂缺陷，因此，對(duì)重量較大的鑄件，澆注系統(tǒng)宜用陶管制作，同時(shí)使?jié)沧⑾到y(tǒng)特別是直澆道不易上涂料的問題得到解決。
5 ．采用自硬樹脂砂造型、制芯時(shí)，如何確定樹脂砂的可使用時(shí)間是否滿足要求？
當(dāng)采用間歇式混砂機(jī)時(shí)，樹脂砂的可使用時(shí)間要大于樹脂砂從混好卸砂到用完的這段時(shí)間；當(dāng)采用連續(xù)式混砂機(jī)造型、制芯時(shí)，樹脂砂的可使用時(shí)間要大于從混砂機(jī)的出砂口起始放砂位置到又回到該位置連續(xù)放砂的這段時(shí)間。
6 ．自硬樹脂砂用模樣的撥模斜度為什么要比粘土砂大些？
樹脂砂型芯在起模時(shí)已具有一定的硬化強(qiáng)度，無退讓性，一般不能通過敲擊模樣和芯盒
框使砂型或砂芯壁來達(dá)到松動(dòng)模樣，起模時(shí)摩擦力較大；樹脂砂型與砂芯的可修補(bǔ)性差，起模時(shí)，砂型，芯一旦不完整，較難修補(bǔ)。
7 ．樹脂砂工藝生產(chǎn)鑄鐵為什么宜少設(shè)被縮冒口，多設(shè)出氣冒口？
樹脂砂型剛度好，澆注初期砂型強(qiáng)度高，這就有條件利用鑄鐵凝固過程的石墨化膨脹，有效地消除縮孔、縮松缺陷，實(shí)現(xiàn)灰鑄鐵、球墨鑄鐵件的少冒口、無冒口鑄 造。但樹脂砂的發(fā)氣量在，為了便于澆注過程中型腔中的大量氣體能順利排出，必須多設(shè)出氣冒口，原則上要求∑ F冒 >∑ F內(nèi)。
8 ．為什么含糠醇 70%-80%的呋喃自硬樹脂的常溫終強(qiáng)度最大？
從理論上講，呋喃樹脂中的脲醛樹脂比例越高，其常溫終強(qiáng)度越大，因此當(dāng)糠醇含量大于 70%~80%時(shí)，糠醇含量越高，即含氮量越低，常溫終強(qiáng)度越低。但隨著脲醛樹脂的增加，呋喃樹脂的含水量相對(duì)增高，又會(huì)降低硬化速度和終強(qiáng)度。當(dāng)糠醇含 量低于 70%~80%時(shí)，樹脂終強(qiáng)度的下降趨勢(shì)超過了上升趨勢(shì)。因而一般情況下，糠醇含 70%~80%時(shí)，呋喃自硬樹脂砂的常溫終強(qiáng)度最大。
9 ．為什么采用催化活性過強(qiáng)固化劑和過多
的固化劑加入量。會(huì)導(dǎo)致樹脂砂的終強(qiáng)度下降？
采用催化活性過強(qiáng)的固化劑或過多的固化劑，會(huì)導(dǎo)致預(yù)固化階段過短，樹脂中無規(guī)則卷曲線團(tuán)狀預(yù)聚物尚未充分伸展和有序化，就被已經(jīng)交聯(lián)的預(yù)聚物阻塞在體形結(jié) 構(gòu)中，使線團(tuán)中的大量活性基未能參與反應(yīng)，不能形成聚合度很大的聚合物。所以盡管樹脂砂硬化較快，初強(qiáng)度較高，卻必然導(dǎo)致終強(qiáng)度的明顯降低。
10 ．為什么自硬樹脂砂的舊砂需要再生回用時(shí)，不宜用磷酸做固化劑？
用磷酸做固化劑的砂型、芯在澆注后，磷酸不能在金屬液的熱作用下分解破壞，而生成磷酸鹽沉積在砂粒表面，較難通過再生去除，導(dǎo)致再生砂配制的樹脂砂的強(qiáng)度下降很多，并且增加鑄型膨脹，使夾砂傾向增加。
11 ．為什么酸硬化的甲階酚醛樹脂自硬砂宜選用游離酸含量低，總酸高的有機(jī)酸做固化劑，不通用無機(jī)酸做固化劑？
由于酸硬化的甲階酚醛樹脂中含水量高，因此發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)時(shí)，除樹脂本身縮聚產(chǎn)生水外，還將釋放數(shù)量很多的水，這些水將起稀釋硬化劑的作用，使反應(yīng)很慢。增加硬化劑
的游離酸含量，才會(huì)使硬化速度變快，但會(huì)使自硬砂的強(qiáng)度下降很多，因此要保證硬化速度，又不使樹脂砂的強(qiáng)度下降較大，只能增加固化劑的總酸值。由于無機(jī)酸的游離酸一般都較高，所以對(duì)于酸硬化的甲階酚醛樹脂，宜選用總酸度高，游離酸含量低的有機(jī)酸做固化劑。
12 ．為什么酸固化甲階酚醛樹脂砂的固化劑加入量宜以占樹脂的百分?jǐn)?shù)表示？
這是由于酸固化甲階酚醛樹脂是由苯酸和甲醛在堿性催化劑作用下縮合而成的，出廠前用酸將堿性催化劑中和并使其成弱酸性。因此樹脂對(duì)酸性硬化劑不如呋喃樹脂 那樣敏感，在酸濃度相當(dāng)高時(shí)才發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。另外，此種樹脂的含水量很高，一般都在某些方面 15%左右或更高。發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)時(shí)，除樹脂本身綜合產(chǎn)生水分外，還要釋放很多原與樹脂互溶的水。這些水將硬化劑稀釋，自硬砂中樹脂加入量越多，此種稀釋作 用就越強(qiáng)，因而要保持同樣的固化速度，不得不增加硬化劑的加入量。所以對(duì)于甲階酚醛樹脂自硬砂，硬化劑的加入量以占樹脂的百分?jǐn)?shù)計(jì)算為宜，也就是對(duì)酸硬化 的甲階酚醛樹脂砂固化劑的加入量要隨樹脂加入量的增加而增加。
13 ．為什么剛起模的型芯及剛修補(bǔ)過的地方不宜立刻上涂料？
因?yàn)閯偲鹉＜皠傂扪a(bǔ)過的型、芯中的樹脂硬化反應(yīng)還處于初期階段，若遇到水基涂料中的水分（溶劑）會(huì)影響硬化的正常進(jìn)行（對(duì)于酚脲烷自硬樹脂，則未反應(yīng)的二 組分聚異氰酸酯可與水分反應(yīng)而失效）；如使用醇基涂料，施涂料后后需立刻點(diǎn)燃，也會(huì)使未反應(yīng)的樹脂過燒。這些都會(huì)影響型、芯的表面穩(wěn)定性。
14 ．為什么堿性酚醛樹脂砂的舊砂再生較困難？
由于堿性酚醛樹脂的堿性很高（基 PH值通常為 11-13），樹脂中含有較多的堿（一般為氫氧化鉀），澆注時(shí)，樹脂中的堿易與硅砂作用生成低熔點(diǎn)的硅酸鹽，熔融的硅酸鹽牢固的粘附在砂粒上，不易去除，造成較難去除，造成舊砂再生較為困難。
15 ．選擇樹脂的類型時(shí)，應(yīng)考慮鑄件的哪些因素？
選擇樹脂的類型時(shí)，應(yīng)考慮鑄件的以下因素：
（ 1 ）鑄件的材質(zhì)。鑄件（鑄鋼件、高合金鑄鐵件）的材質(zhì)產(chǎn)生氮?dú)饪椎膬A向大時(shí)，宜選擇低氮或無氮樹脂；當(dāng)鑄件（球墨鑄鐵件、灰鑄鐵件）的材質(zhì)為產(chǎn)生氮?dú)饪椎膬A向小的黑色金屬時(shí)，可選擇中氮樹脂；對(duì)氮不溶解的銅、鋁件要選擇高氮樹脂。
（ 2 ）鑄件的重、壁厚、及澆注溫度。當(dāng)鑄件的重較大，壁較厚，澆注溫度較高時(shí)，應(yīng)
選擇糠醇含量高、脲醛含量低的樹脂，使型芯的高溫強(qiáng)度滿足需要；澆注溫度低、重量輕，薄壁的鑄件，需要的高溫強(qiáng)度低，可以選擇脲醛含量高些的樹脂，以降低成本。
（ 3 ）鑄件的結(jié)構(gòu)。鑄件易出現(xiàn)熱裂，宜先用高溫度低的樹脂作粘結(jié)劑。對(duì)易出現(xiàn)熱裂的鑄鋼件，宜選項(xiàng)用堿性酚醛樹脂，不宜選用呋喃無氮樹脂為粘結(jié)劑；鑄件易出現(xiàn)冷裂，宜選用潰散性好的做粘結(jié)劑。
