呋喃树脂砂造型制芯讲课要点

呋喃树脂砂造型制芯讲课要点

一． 基本概念

1. 呋喃树脂砂造型是以呋喃树脂为粘结剂，并加入催化剂混制出型砂，在常温下自行固化的造型方法 优点：

(1).型砂流动性好，容易紧实

(2).固化后起模，减少了砂型的变形 (3).无需烘烤，修型量少且简便

(4).铸型强度高，减少了下芯、配模过程中的破损和变形 (5).型砂的溃散性好

(6).生产效率高，特别是大件的生产

(7).减轻了劳动强度，大都采用连续式混砂机

(8).旧砂的回收再生容易，能达到90%以上的回收率 缺的：

(1).对原砂要求高，如粒度、粒形、二氧化硅含量、微粉含量、含泥量等有严格要求

(2).气温和湿度对硬化速度和固化后的强度有影响 (3).发气量高

(4).硬化时间长，模样的周转率低 (5).砂的成本和设备投资高 2. 原砂

粒度：40-70

粒形：角形因数，圆形砂≤1.15，椭圆形砂＞1.15～1.30，钝角形砂＞1.30～

1.45，方角形砂＞1.45～1.63，尖角形砂＞1.63。 二氧化硅：＞90% 含泥量：＜0.2%

含水量：＜0.1～0.2% 3. 再生砂

灼减量：＜3% 酸耗值：＜2Ml PH值：＜5 4. 呋喃树脂

含有糖醇(FA)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 ,如脲醛呋喃树脂( 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。

(1). 脲醛呋喃树脂优点是强度高、韧性好、塑性好、价格便宜，缺点是随着含氮量增加，硬化后水分增加，脲醛呋喃树脂会出现沉淀，使树脂性能变差

(2). 酚醛呋喃树脂优点是无氮、高温性能好、抗粘砂能力强，缺点是储存性差、黏度大、硬透性不好、砂型脆性大和常温强度低 (3). 酚脲醛呋喃树脂具有上述两种基本特征，但仍然含有氮

(4). 甲醛——糠醇树脂具有收缩率小，黏结力好和耐热性好的特点

5. 呋喃树脂的性能

性能指标一般包括：含氮量、糖醇含量、游离甲醛含量、水分含量、黏度和密度

含氮量对工艺性能的影响：常温强度高、塑性好、溃散性好，但高氮树脂会使铸件产生氮气孔 呋喃树脂主要技术指标

树脂按含氮量分：无氮＜0.3% 低氮＞0.3%～2.0%低氮＞2%～5.0% 高氮＞5%～13.5% 游离甲醛：A级＜0.4% B级＜0.8%

黏度：无氮、低氮、低氮均为＜100mPa.s 高氮＜200mPa.s 6. 固化剂

固化剂是强酸或中强酸，应满足如下要求：使型砂有一定的硬化速度；使型砂有一定的可使用时间；能配成低黏度或本身就是低黏度的液体；能长期储存而性能不变；对铸件无不良影响；对环境少污染或无污染 固化剂通常用有机酸类，如苯磺酸、对甲苯磺酸、二甲苯磺酸等 7. 添加剂

一般加入硅烷作为偶联剂，用于提高型砂强度，降低树脂加入量；有时会加入甘油，目的是增加型砂塑性 8. 涂料

采用醇基涂料，骨料有石墨粉、锆粉、镁砂粉、铬铁矿粉、刚玉粉等 涂料的工艺性能： 密度：1.25～1.35 黏度：（6#涂料杯）∕s 6～7 悬浮性：（2h）97%

涂刷性：滑爽，不把砂型、砂芯表面沙粒带起 流平行：涂覆后砂型、砂芯表面能自动清除刷痕

不流淌性：垂直表面涂刷，涂料不往下流淌，不形成滴痕、不堆积 渗透性：渗入砂层深度2-3倍砂粒直径

涂层强度：涂刷后不剥落损坏，浇注时耐冲刷 抗裂纹性：涂层在烘干和浇注时都不产生裂纹 储存性：能储存一定时间并能保持一定的性能 安全性：对人体和环境不产生有害影响

涂料的施涂方法：有浸涂法、刷涂法、淋涂法、喷涂法等，对大型铸件，涂层厚度为1-2mm 9. 其它辅助材料

脱模剂、封箱条、铸型修补胶黏剂等 10.呋喃树脂砂的硬化特征

呋喃树脂砂的强度与固化剂的关系：

固化剂加入量不足时，型砂的强度低，随着固化剂加入量增加，强度随之提高，当强度到达峰值后，继续增加固化剂，强度则会急剧下降 砂温对自硬砂强度的影响：

在 35℃以下时，提高砂温，不仅硬化快，而且终强度高，但超过 40℃的砂，使型砂可使用的时间大大缩短，终强度和表面稳定性也会降低。 砂温低于 5℃，则硬化困难

树脂砂的可使用时间：

由于树脂砂混制好以后，即开始了树脂的固化反应，所以树脂砂造型制芯的原则之一就是混好的砂要尽快成型，要在可使用时间之内完成造型操作。生产现场上判定可使时间的方法，一般是当型砂开始发粘，呈粘连，即认为以超过了可使用时间 脱模时间：

树脂砂造型制芯后，必须等型砂建立一定强度后才可起模，否则型和芯继续发生变形和破裂等，一般认为型砂抗压强度达到 1 .4Kg /cm2，作为可起模强度，将这段时间称为脱模时间。脱模时间不能任意延后，会产生脱模困难，甚至使模样和芯盒损坏 11.呋喃树脂砂的性能 表面稳定性：

将经 24小时硬化后的φ 50× 50试样称重 W 1;然后放在 14目筛上振动 2分钟，再称重 W 2，则表面稳定性为： SSI=W 2/W 1 × 100 % 砂型(芯)表面稳定性不足会导致冲砂及砂眼、机械粘砂等缺陷，一般来说表面稳定性的好坏与型砂常温强度的高低是一致的。增加树脂加入量，选择合适的固化剂品种及加入量，不超过可使用时间，造型时适当的紧实，芯盒填砂面用刮刀墁平等等都可提高表面稳定性。 生产上要求砂型(芯)的互作表面(即与铁水接触的表面)稳定性应大于 90%，现场经验判定方法是用手指摩擦硬化后的型(芯)表面，一般以摸不下砂粒为准 透气性：

它与硬化速度无关，与砂的粒型和粒度组成有关，颗粒越小，粒度越分散，含微分越多则透气性越差，粘结剂加入量多也影响透气性。 透气性好是呋喃树脂砂的一个优点，他弥补了有机铸型发气量大的优点，但也不可忽视采用集中通气等方式解决砂型和砂芯的通气 发气量：

呋喃树脂是有机粘结剂，型砂发气量主要与树脂的成分和加入量有关。脲醛的发起量大，而糠醇和甲醛的发气量低。加入量大，发气量相应增大而且发气时间也延长，但与发气的增长率不成比例。千方百计降低树脂加入量之所以成为树脂砂互艺最基本的问题之一，除了经济上的原因之外，也是为了尽量降低砂型发气量，以减少铸件的气孔、呛火等缺陷。 溃散性：

其指标用高温残留强度高低来反映。将试样经 24小时硬化后放在 100、 200、 300℃的电炉中保持一定时间，取出冷却至室温，测定其抗压强度。残留抗压强度越低，说明溃散性越好。一般说呋喃砂溃散性比较好， 500℃左右残留强度为零。实际砂型浇注后，由于树脂砂导热性较差，靠近铁水部分的砂层经受高温显示出较好的溃散性，但离铁水稍远一些的砂层受到热作用较小，残留强度仍然很高。为了防止热裂和清砂方便，应在造型时采取降低砂铁比的各种措施，以提高宏观溃散性 高温强度：

是指式样在高温(如 900℃)状态下测得的强度。对于有机系铸型而言，要保证铸型经受住金属溶液的热冲击，是铸件凝固前铸型不至于过早溃散。提高高温强度主要通过提高树脂中糠醇的比例。另外，砂中添加少量氧化铁或硼酸等添加剂，或采用膨胀小耐热性好的锆砂，铬铁矿砂也可以提高

热强度

二． 树脂砂的操作工艺 1. 型（芯）砂的配置

采用单砂双混，即砂+固化剂+树脂

树脂加入量：一般抗拉强度应大于 8— 10Kg /cm 2或抗压强度大于 25— 30Kg /cm 2即可。这时还应考虑型(芯)的大小，复杂程度以及铁水压头高低等因素，过高的强度是不必要的，不仅浪费昂贵的粘结剂，而且增加发气性促成气孔类缺陷，同时降低溃散性增加落砂出芯的困难。对全新砂，树脂加入量1.8-2.0%，对再生砂，1.0-1.2% 固化剂加入量：树脂加入量的40-50% 偶联剂加入量：树脂加入量的0.3% 2．混砂机设备

混砂机设备包含有七大系统，即落砂系统、再生系统、气力发送系统、混

砂造型系统、除尘系统、控制系统、非标钢结构。

落砂系统：包括落砂栅格、振动落砂机、集砂斗、振动输送槽、悬挂磁选

机、板链式提升机和旧砂斗等组成，其中落砂机为2×30T并联

再生系统：砂再生线为两条再生能力各为20 T/h并列，包括振动给料机、

破碎机、沸腾冷却床、提升机、过渡砂斗、二级磁选机、再生机、风选机、振动给料机、提升机、过渡砂库、砂温冷却器、气力输送、备用砂库等 气力发送系统：包括发送罐、进料装置、进气阀、消声器及料位器、增压

器、卸料器、球形弯头和输送管路等，往混砂机砂斗送砂的两条管路的发送能力各为不小于20T/h

混砂造型系统：大件选60T/h、40T/h固定升降式混砂机，配震实台；小件

选20T/h、12T/h固定式混砂机

除尘系统：包括吸尘罩、风管、风机、除尘器等

控制系统：主要由电控系统和气控系统组成。电控系统包括PLC、模拟屏、

料位器、砂温显示器及柜内照明等。气控系统包括各种气动元件等组成 非标钢结构：由砂库、梯子、栏杆、平台、管道、支架等组成 3. 混砂机设备主要技术指标

再生系统生产率： 2×20吨/小时

混砂能力： 60t/h＋40t/h＋20t/h＋12t/h 再生砂回收率： ≥95%

再生砂微粉含量： ≤0.3%（200目以下，含200目） 砂调温出砂温度： ＜25－30℃ 混砂均匀性误差： ≤±2%

液料定量精度误差： ≤±1.5% 磁性物质出除率： 100% 再生砂灼烧碱量： ≤2.8% 混砂机刀片使用寿命： ≥2000h 树脂泵使用寿命： ≥6000h

固化剂泵使用寿命： ≥9000h 除尘效率： ≥99.5% 粉尘排放浓度： ≤80mg/m3

设备噪音： ≤85dB（A）（落砂除外） 全线储砂量： 1400 吨左右 三． 造型操作 1. 模样准备

造型前应检查模样是否完好齐全，木模表面应平整光滑，不得有裂纹、划痕，活块齐全，定位牢固，型板定位牢固，型板放平，套上砂箱，模样上放好出气棒、冒口及直浇口

制芯前应检查芯盒是否活块齐全，芯盒数量齐全，芯盒夹紧装置齐全，芯盒组装好，夹紧，放好芯骨、吊攀、通气绳等 2. 造型紧实

树脂砂流动性好，自紧实性能好。但造型中仍需十分注意凹处、角部、活块凸台下等不易充填部位的紧实操作。紧实可用木棒捣、用手塞，填砂面可用脚踩或木锤紧实

紧实不好的铸型或局部表面，其表面稳定性差，容易造成机械粘砂(渗铁)、冲砂及砂眼，而且起模后铸型的疏松难以修补

放砂和紧实中要注意模样活块、浇口棒、出气及冒口棒、浇口陶管等的移动和松动。直浇口棒及出气、冒口棒应在造型后几分钟内拔出

入砂中对于连续混砂机的头砂，因树脂量和固化剂量不正常，应接放在提桶时里当背砂使用。否则铸型内表面有局部不硬化或强度不够时往往要整箱敲掉

要重视直浇口处型砂的强度，因直浇口表面稳定性不够引起的冲砂往往是造成铸件砂眼缺陷的重要原因

对于与铁水接触的芯盒添砂面，为增加表面稳定性，应及时刮平

大砂箱造型时，放砂时间有可能超过树脂砂的可使用时间，因此要注意放砂的推进路线，对已开始反应的部分尽量不要再去挖动，所以放砂前一定要做好各项准备工作，尤其要周密计划好吊攀的放置方向及部位。对填砂面的吊攀应在造型后及时挖出吊攀头部 造型和制芯时要特别注意放好出气 3. 起模和修型

树脂砂起模时间要控制适当，过早易变形，太尺起模困难，因此，一般在造型后约半小时左右，用洋钉( 3“— 4”)向铸型里扎，若扎不进去时，一般说来即可进行起模了

由于树脂砂型起模是在半硬化状态下进行的，所以需利用较大的冲击力，这时要注意起模样的平衡性，不要用铁榔头直接敲击木模，应垫上木块或用橡胶、塑料、木制榔头

拆芯盒时要注意每个活动部分的起模顺序与起出方向，挖出吊攀头部 对于起模或搬运中不慎破损的部分，成块的可涂专用的型芯修补粘合剂后回原处，必要时用钉子加固，其它破损处可用新混制时树脂砂填补，并用墁刀刮平

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