論呋喃樹脂砂鑄造過程中應(yīng)注意的問題及影響因素

郝韜

摘 要：呋喃樹脂砂的特點是瞬間發(fā)氣量大，高溫潰散性好，易產(chǎn)生成氣孔、夾渣和沖砂缺陷，在設(shè)計澆注系統(tǒng)時，應(yīng)堅持快速、平穩(wěn)、分散的澆注原則，澆注系統(tǒng)的截面積要比粘土砂工藝稍大一些，內(nèi)澆道要分散放置。但在生產(chǎn)的過程中，仍然存在著諸多需要注意的問題，本文就呋喃樹脂砂鑄造過程中的問題和影響因素進(jìn)行分析和解決。

關(guān)鍵詞：呋喃樹脂砂;鑄造;問題;影響

在鑄造企業(yè)中，呋喃樹脂砂的應(yīng)用在近幾年都是比較普遍的，并且隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其工藝已達(dá)到成熟水平，發(fā)展也越來越快。在鑄造的過程中也有諸多優(yōu)點，如表面光潔、尺寸精確高、棱角清晰、廢品率低、造型效率高等。但是，在應(yīng)用的過程中，仍存在很多的問題，文章就影響呋喃樹脂砂鑄造工藝和存在的問題進(jìn)行分析和解決。

一、鑄造工藝對呋喃樹脂砂鑄造的影響及注意事項

（一）鑄造的工藝

呋喃樹脂砂在鑄造生產(chǎn)過程中有瞬間發(fā)氣量大，容易產(chǎn)生氣孔，高溫的潰散性好等特點，也易出現(xiàn)夾雜和沖砂現(xiàn)象。而在設(shè)計澆注系統(tǒng)的過程中，要按照以下原則：快速平穩(wěn)、封閉底注、保證壓頭、嚴(yán)格擋渣。因此，在鑄造工藝設(shè)計中，澆注系統(tǒng)的截面積要比粘土砂工藝大，內(nèi)澆道要分散放置。為了提高澆注系統(tǒng)擋渣的能力，可以在橫澆道加入陶瓷過濾網(wǎng)。為了避免在澆鑄過程中出現(xiàn)沖砂現(xiàn)象，也可用陶瓷管做直澆道和底注的內(nèi)澆道。因為呋喃樹脂砂的強(qiáng)度高，所以在鐵水凝固過程中不容易在產(chǎn)生縮孔，同時為了避免產(chǎn)生氣孔或夾渣，所以在澆注時鐵水溫度一般也不低于1320℃。

（二）模型質(zhì)量

對于中小批量生產(chǎn)的復(fù)雜鑄件一般選用放置較久的干木料作為模型制作材料。為保證模板的剛性和平整度，型板的面板可選用較厚的多層板材料。對于中大型板，可以加裝焊接的“米”字型槽鋼框架進(jìn)行加固，避免出現(xiàn)模型放砂箱后型板變形現(xiàn)象。如對模型的精度和壽命有更高要求，在已有成熟鑄造工藝并可接受增加的模型成本，可以選擇鋁型或樹脂型，但缺點是不易改型。工程技術(shù)人員也要在投產(chǎn)前對模型尺寸是否符合圖紙和縮率的要求、是否符合設(shè)計工藝、是否適宜車間操作使用等問題進(jìn)行確認(rèn)。

二、鑄造材料對呋喃樹脂砂鑄造的影響及注意事項

（一）原砂的選擇

原砂一般選用粒度在40～70目烘干后的擦洗砂。需要指出的一點是，破碎砂雖然有二氧化硅含量高、耐火度高、高溫膨脹應(yīng)力小等優(yōu)點但不適用于呋喃樹脂砂，因為破碎砂經(jīng)過鐵水高溫烘烤和在砂再生設(shè)備中高速摩擦脫模再生后易粉碎，不利于反復(fù)再生使用。并且破碎砂角型多為尖角不利于提高樹脂砂混合料的緊實度、流動性，也降低樹脂砂固化強(qiáng)度。

（二）樹脂固化劑的選擇

適合鑄造生產(chǎn)的樹脂有很多種，但對于中小批量生產(chǎn)的灰鑄鐵來說中氮呋喃樹脂是比較合適的。樹脂中主要含有糠醇、酚醛和尿醛三種組分，需要綜合考慮成本、產(chǎn)品類型和產(chǎn)品質(zhì)量等因素確定三種組分的比例。中氮樹脂含氮量一般為2%～5%，含水量不大于5%。

三、樹脂砂混合料的工藝參數(shù)對呋喃樹脂砂鑄造的影響及注意事項

（一）固化強(qiáng)度

樹脂砂混合料的固化強(qiáng)度可以劃分為初強(qiáng)度和終強(qiáng)度，初強(qiáng)度是樹脂砂混合料的固化1小時的抗拉性強(qiáng)度，可以被控制在0.1～0.4MPa。而樹脂砂混合料的固化24小時的抗拉強(qiáng)度，就是終強(qiáng)度，它可以被控制在0.6～0.9MPa。不可一味追求過高終強(qiáng)度，否則就會使呋喃樹脂加入過量，增加企業(yè)成本，再生砂灼燒減量過高再生困難，鑄件易出現(xiàn)氣孔。

（二）可使用時間

一般在生產(chǎn)的過程中，可以將樹脂砂混合料開始混合到混合料發(fā)黏的時間認(rèn)為是型砂使用的時間，其可控制在3～10分鐘。而對于鑄造的大型樹脂砂而言，控制時間在15分鐘左右。

（三）固化時間

在混合好樹脂砂后，一般都會經(jīng)過24小時，讓樹脂砂自行硬化，從而使之達(dá)到最高的強(qiáng)度。但是，由于生產(chǎn)呋喃樹脂砂的企業(yè)不同，生產(chǎn)的環(huán)境和規(guī)模也不相同，所以，在澆注和造型之間的時間間隔一般都被控制在24小時之內(nèi)。

（四）樹脂固化劑加入量

樹脂加入量一般為砂重的0.8%～1.2%，固化劑加入量一般為樹脂的30%～60%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。過低的樹脂加入量容易導(dǎo)致起模塌箱、澆注沖砂等問題;過高的樹脂加入量易導(dǎo)致增加企業(yè)生產(chǎn)成本、增加再生砂灼燒減量、鑄件表面氣孔缺陷等問題。所以樹脂具體的加入量要根據(jù)實際造型的砂箱大小、模型復(fù)雜程度、樹脂砂終強(qiáng)度等要求進(jìn)行調(diào)整。過低的固化劑加入量不易使固化劑和樹脂充分混合均勻，過高的固化劑加入量會造成浪費。

（五）吃砂量

呋喃樹脂砂的強(qiáng)度高，其吃砂量要比粘土砂要小。過高的砂鐵比，浪費樹脂固化劑，產(chǎn)生大塊的廢砂塊，加重再生機(jī)和落砂機(jī)負(fù)擔(dān)，使LOI值不斷升高，最終會增加鑄件的氣孔缺陷;而過低的砂鐵比，就會在鑄件澆注的過程中發(fā)生跑火現(xiàn)象。可通過制作專用砂箱和向砂型內(nèi)填充舊砂塊的方式降低砂鐵比。

四、鑄造設(shè)備對呋喃樹脂砂鑄造影響及注意事項

（一）混砂設(shè)備

混砂機(jī)是重要的鑄造機(jī)械之一，它的運(yùn)行穩(wěn)定也直接影響著混砂質(zhì)量。根據(jù)呋喃樹脂砂工藝特點其適合選用連續(xù)式單臂或雙臂混砂機(jī)。

（二）砂再生設(shè)備

砂再生設(shè)備主要作用是脫樹脂膜和除塵。LOI值（灼燒減量）是衡量再生砂脫膜率的重要指標(biāo)，LOI值一般控制在小于3.5%。型砂粉塵含量高會增加樹脂的消耗量，造成砂型透氣性差，出現(xiàn)廢品率高的現(xiàn)象，所以盡可能降低型砂中的粉塵含量。

（三）砂調(diào)溫

樹脂砂生產(chǎn)時理想砂溫是25～30℃，砂溫高低對樹脂固化速度有很大影響，在砂溫超出一定范圍后通過固化劑調(diào)整樹脂硬化速度非常困難，效果也不理想。所以在不同季節(jié)要使用砂調(diào)溫設(shè)備對型砂進(jìn)行升溫或降溫處理。

五、結(jié)束語

總之，呋喃樹脂砂的鑄造生產(chǎn)中，合理地鑄造工藝、合格的鑄造材料、可靠的鑄造機(jī)械設(shè)備和熟練的技術(shù)工人為鑄造企業(yè)生產(chǎn)優(yōu)秀鑄件必不可少的基本條件。以上是作者在企業(yè)生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)并需注意的一些問題及影響因素，通過分析解決這些問題可以幫助鑄造企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，增加效益和穩(wěn)定發(fā)展。

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