酯固化碱性酚醛树脂自硬砂.pdf

2005中国铸造活动周论文集 酯固化碱性酚醛树脂自硬砂 金广明 (沈阳汇亚通铸造材料有限公司，辽宁沈阳110136) l 碱性酚醛树脂自硬砂的工艺特点 1．1 简介 催化剂合成的，由于树脂中含有大量的碱，使得树脂中酚羟基以酚氧负离子形式存在，水溶性好，固化剂 一般为多元醇的有机酯。 1．1．1 工艺特点 (1)铸件表面质量和尺寸精度高，铸件综合质量优良； (2)具有独特的高温硬化特性，即具有高温热塑性和二次硬化特性，可显著减少铸钢件的热裂缺陷； (3)粘结剂系统不含s、P、N等有害元素，可防止因这些元素引起的铸件缺陷； (4)固化剂参与硬化反应，型砂硬化性能优良，硬化快、硬透性好、可调性强，硬化特性仅次于聚脲烷树 脂自硬砂，而优于其他自硬砂； (5)型芯常温性能好、抗吸湿； (6)溃散性好，发气性低，不仅可用于钢铁铸件，也可用于非铁合金铸件； (7)气味低，有利于环境保护； (8)原砂适应性广(可用于硅砂、镁橄榄石砂、铬铁矿砂)。 1．1．2 固化机理 关于碱性酚醛树脂的固化机理，目前尚无肯定结论。通过对树脂固化前后的样品进行差热、热失重和 红外光谱分析，推断树脂固化反应是由树脂中的酚氧负离子与酯发生双分子亲核取代反应，其反应分两 个阶段进行。首先形成不稳定的中间产物，然后中间转变为多向交联的体型高聚物。由于酯参与交联反 应，因此酯与树脂有一固定的加入比例。理论上需加树脂量的15％，但实际上为使树脂充分固化，常增加 酯的用量，一般加20—35％。 1．1．3 工艺特性 (1)硬化特性 碱性酚醛树脂砂的硬化过程可用型砂的强度随硬化时间变化的硬化特性曲线来表示，见图l，硬化 时间从理论上说应从混砂过程中树脂与固化剂接触时刻算起，而在实际生产中，则通常自型砂从混砂机 卸出时刻计算。 从图1可以看出，碱性酚醛树脂砂是一种典型的“渐硬型”自硬砂，反映过程需进行几十分钟至十几 个小时才能完全。通常将24小时的试样强度值称为终强度。 (2)可使用时间 碱性树脂与酯固化剂在混砂时，已开始了固化反应。刚混出的型芯砂做出的试样强度最高，如将混制 好的树脂砂每2分钟做出一组试样分别测定它们的24小时强度可以作出如图2的曲线，可以看出随型 砂停留时间的延迟终强度有所下降，我们把终强度只剩下70％一80％的型砂停留时间称为型芯砂的可 使用时间，超过可使用时间的型芯砂，流动性恶化，充型能力差，造型制芯后的强度大大降低，表面稳定性 差，很容易造成冲砂和砂眼等铸造缺陷，所以树脂自硬砂造型制芯的一个重要原则就是混好的砂要尽快 成型，务必在可使用时间之内完成造型制芯操作。 258 2005中国铸造活动周论文集 2．0 1．5 1．0 0．5 30’lh 2h 3h 4h 8h 24h 图1 碱性树脂砂硬化特性曲线 生产现场判定可使用时间的方法，一般是观察型砂，若开始发粘，呈粘连状，即认为超过了可使用时 间。新砂混制出的型砂，当型砂颜色由浅变深时，也表示超过了可使用时间。 -- 一可使用时阍 l 。、 邑 芭 一 鲢 曼 基 S ◆．： 蹦 混 好 图2 型芯砂的可使用时间 (3)起模时间 树脂砂造型制芯后，必须等型芯砂建立起一定强度后才可起模，以免起模时型芯破损或起模后型芯