呋喃树脂自硬砂的工艺.PDF

呋喃树脂自硬砂的工艺 清华大学铸造教研室 于震宗 1995年10月 目录 第一章 绪论 1 第二章 自硬性呋喃树脂 2 一、 制造呋喃树脂的主要原材料 2 二、 呋喃树脂的种类 3 三、 呋喃树脂的各项技术指标对性能的影响 3 四、 自硬性呋喃树脂的规格 6 第三章 硬化剂和硬化机理 6 一、 硬化剂的种类 6 二、 呋喃树脂的硬化机理 7 三、 硬化剂的规格 8 第四章 树脂增强剂及其它树脂附加物 8 一、 硅烷增强剂 8 二、 其它树脂附加物 9 第五章 新砂和再生砂 10 一、 硅砂 10 二、 再生砂 14 三、 其它种类原砂的应用 17 第六章 树脂自硬砂用涂料 18 一、 概述 18 二、 涂料的基本组成 18 三、 涂料的制备和涂敷方法 21 四、 涂料的质量要求和检测方法 22 第七章 树脂自硬砂的制备及影响工艺性能的各种因素 24 一、 树脂自硬砂的配方和制备工艺 24 二、 呋喃树脂自硬砂的性能 26 第八章树脂自硬砂的造型(芯)工艺操作 28 一、 前言 28 二、 准备工作、填砂和紧实、起模和修型、上涂料和烘 干、下芯与合型、浇注和落砂 29 第九章 树脂自硬砂铸造工艺设计和工装设计 31 一、 工艺设计参数 32 二、 浇注系统设计 32 三、 模样与芯盒 33 四、 砂箱 34 五、 关于脱箱造型方法 35 第十章 树脂自硬砂的铸件缺陷 37 一、 前言 37 二、 普通气孔、氮针孔、机械粘砂、毛翅和脉纹、冲 砂、裂纹、铸钢件表面增碳、铸铁件表面光泽碳缺 陷 37 文献索引 41 0 第一章 绪论 国外有人在评论铸造生产技术发展时，提出自五十年代初以来，铸造工业出现了两大革命性变革：一 个是金属中应用了变质剂，另一个是造型和造芯使用了化学硬化粘结剂。至今为止，四十年来粘结剂的发 展极为迅速，而且品种层出不绝。资料介绍在美国铸造工业开始使用各类化学粘结剂的年份列举如下： 1950年酚醛树脂壳型，1952年水玻璃/CO2，1953年油自硬，1958年酚醛树脂/酸自硬 、呋喃树脂/酸自硬， 1960年呋喃树脂热芯盒，1962年酚醛树脂热芯盒，1965年油－异氰酸酯自硬，1970年酚醛树脂－异氰酸酯 冷芯盒，1974年磷酸铝自硬，1977年呋喃树脂/SO2 冷芯盒，1978年多元醇－异氰酸酯自硬、呋喃树脂温芯 盒，1982年 FRC/SO2 冷芯盒、甲阶酚醛树脂/酯自硬砂、聚丙烯酸树脂－碳酸钙/CO2 冷芯盒，1983年环氧树 脂/SO2 冷芯盒，1984年酚醛树脂/酯自硬，1985年酚醛树脂/酯冷芯盒、聚乙烯醇－碳酸钙/CO2 冷芯盒，1986 年聚丙烯酸树脂/热风、聚丙烯酸树脂/酯冷芯盒，1987年甲阶酚醛树脂－酸/乙缩醛冷芯盒，1988年异丁烯－ 马来酐/CO2 冷芯盒，1989年甲阶酚醛树脂－硼砂/CO2 冷芯盒等等。品种不断增加，质量不断改进。各种粘 结剂中冷芯盒、温芯盒和热芯盒法主要用于大批和大量生产，如汽车、拖拉机、管件等铸造工业。自硬砂 则主要用于小批或单件的铸件生产，如机床、通用机械、矿山机械、重型机械、造船、纺织机械等行业[1- 4]。 随着科学技术的快速发展，一些工业发达国家如德国、英国、美国、日本等国的铸造工厂中，化学粘 结剂砂中树脂自硬砂占了大部分。这些国家中粘土干型早已很难见到，水玻璃砂型和砂芯所占比例也很 小。较大铸件的砂型和砂芯基本上都是用树脂自硬砂制成。日本开始使用树脂自硬砂比美国晚3～4年。70 年代初期砂型中干型还约占1/5，后来大量被水玻璃砂代替，又逐渐被树脂自硬砂代替。例如，日本铸造株 式会社原来生产铸钢件用粘土干型，1960年起改用水玻璃砂/CO2 砂型，1975年大砂芯改用呋喃树脂自硬 砂，1984年所有砂型和砂芯全改为呋喃树脂自硬砂[1, 2, 4]。这是由于树脂自硬砂具有种种优点：树脂砂有极 好的流动性，造型和制芯只需微震或轻微捣实即可，无震击噪音；简化了芯骨，有些小件可以取消芯骨， 节省了芯骨的准备工作；砂型和砂芯不需进烘窑，节省了能耗，也改善了铸造车间的卫生条件，减少了烟 雾灰尘；砂型和砂芯硬化后的强度高，变形和收缩量小，节省合型时间，提高了铸件尺寸精度；砂型和砂 芯不吸湿，可以暂时存放一段时间；砂型和砂芯的溃散性好，落砂容易和便于清砂；浇出铸件表面光洁， 废品率低；旧砂经过干法再生后全可部回用；易于操作，工人技术等级要求低；铸造大件时可以用地坑组 芯造型；生产周期短和效率高，便于实现机械化等等。目前，树脂自硬砂可分为酸硬化呋喃树脂砂、酸硬 化酚醛树脂砂、尿烷树脂自硬砂、酚醛－酯自硬树脂砂等。在各种树脂自硬砂中，呋喃树脂的