自硬呋喃樹脂砂在高鉻鑄鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用.用該砂進(jìn)行造型制芯的操作要點(diǎn)均作了較為詳細(xì)的闡述。實(shí)踐證明，采用自硬呋喃樹脂砂生產(chǎn)高鉻鑄鐵泵類過流件，可較好地滿足其尺寸精度、表面光潔度要求，能有效地克服裂紋等鑄造缺陷的產(chǎn)生。自硬呋喃樹脂砂具有良好的工藝性能，在鑄造生產(chǎn)中得到了廣泛地應(yīng)用，特別是在鑄鋼和普通灰口鑄鐵中應(yīng)用較多，在高鉻合金鑄鐵生產(chǎn)上的使用則相對(duì)較少。我們用自硬呋喃樹脂砂生產(chǎn)高鉻鑄鐵件取得了一定的效果，現(xiàn)介紹給同行，以供參考。
概況1997年以來，我礦與清華大學(xué)合資成立泵業(yè)公司，專門從事開發(fā)生產(chǎn)新型固液兩相流耐磨渣漿泵。泵用過流材質(zhì)大多為高鉻鑄鐵，鑄造性能不同于一般普通鑄鐵和鑄鋼，其熔化和澆注溫度高、收縮率大、導(dǎo)熱性差、且在澆注過程中極易產(chǎn)生高熔點(diǎn)合金結(jié)膜而掛渣，另外，過流件自身尺寸精度和表面光潔度要求較高，采用普通粘土石英干型（芯）砂鑄造時(shí)，鑄件質(zhì)量難以達(dá)標(biāo)。經(jīng)實(shí)踐，采用自硬呋喃樹脂砂造型制芯后，泵過流件質(zhì)量明顯改善，鑄件一次合格2原材料的選擇與普通粘土砂相比，自硬樹脂砂具有其工藝上的特殊性，對(duì)所用原材料要求較高，因此，應(yīng)合理選材。
原砂的選擇樹脂砂對(duì)石英原砂的要求較高，除了對(duì)化學(xué)成份有要求外，還必須嚴(yán)格控制含泥量、含水量、顆粒組成等，必要時(shí)，還應(yīng)對(duì)酸耗值、表面狀況、顆粒形狀等指標(biāo)進(jìn)行控制。目前，呋喃樹脂是我國應(yīng)用較廣的鑄造樹脂，其品種較多，選擇余地大，根據(jù)泵類過流件的型芯結(jié)構(gòu)及高鉻合金鑄鐵的鑄造工藝要求，并考慮本地氣候條件，選擇了高溫強(qiáng)度和抗?jié)裥跃^好，氮和游離甲醛含量均適中的FFD-121改性呋喃樹脂。固化劑的選擇固化劑對(duì)樹脂砂的重要性不亞于樹脂，從控制硬化過程來看，它有決定作用。
常用固化劑有對(duì)甲苯磺酸、苯磺酸、磷酸等及其混合物，使用較多的是對(duì)甲苯磺酸。
在相同條件下，使用不同的酸，樹脂砂的硬化速度則不相同，對(duì)甲苯磺酸在有機(jī)酸中酸性較弱，硬化速度緩慢，適用于高溫天氣和復(fù)雜型芯的手工操作。
偶聯(lián)劑的選擇用樹脂作粘劑時(shí)，粘結(jié)膜是樹脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的產(chǎn)物，是有機(jī)的，對(duì)無機(jī)的SiO砂粒表面附著不牢，而且它又很脆，量也不多，樹脂砂的破斷一般都是以附著破裂為主，加入偶聯(lián)劑硅烷后，通過化學(xué)鍵加強(qiáng)了樹脂與砂粒間的結(jié)合，有效地改善了樹脂粘結(jié)膜對(duì)砂粒表面的附著力，能成倍地提高樹脂砂的強(qiáng)度。
樹脂砂所用偶聯(lián)劑的品種較多，可選擇KH-3樹脂砂的制備3.1配方的確定樹脂和固化劑的加入量對(duì)樹脂砂性能的影響很大，其適宜的配比范圍和組合，一般應(yīng)根據(jù)所用材料、季節(jié)和型芯性能要求等情況，通過型試手段，用正交試驗(yàn)法得出。
1）樹脂加入量的確定隨著樹脂加入量的增加，型芯砂的強(qiáng)度顯著增加（參見圖1），當(dāng)超過一定值后，使得樹脂液聚集，形成小液滴，充滿砂粒間的孔隙，造成透氣性下降；同時(shí)，液滴在重力和表面張力的作用下，潤(rùn)濕模樣表面，形成一層樹脂膜，引起粘模；澆注時(shí)型芯砂的發(fā)氣量也增大，易使鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷，另外，用量增加也使生產(chǎn)成本升高。因此，樹脂的加入量應(yīng)在滿足型芯性能（如強(qiáng)度等）要求的前提下盡量少加，一般添加2%即可。
2）固化劑加入量的確定固化劑對(duì)甲苯磺酸的加入量必須與樹脂成一定的比例，同時(shí)，還必須結(jié)合以下三個(gè)方面的具體要求來確定。
第一、樹脂砂的可使用時(shí)間要求。這一參數(shù)控制得準(zhǔn)確與否，對(duì)型芯品種變化大的手工造型作業(yè)來講，具有重要意義。當(dāng)制作那些形狀簡(jiǎn)單、體積小、制作時(shí)間短的型芯時(shí)，樹脂砂的可使用時(shí)間以短為好，即應(yīng)適當(dāng)加大固化劑的比例；反之，當(dāng)手工制作那些形狀復(fù)雜、體積較大、造型操作困難的型芯時(shí)，樹脂砂的可使用時(shí)間以偏長(zhǎng)為好，即應(yīng)適當(dāng)減少酸的加入量。
第二、型芯的強(qiáng)度要求。當(dāng)固化劑加入量很少時(shí)，不足以使樹脂硬化反應(yīng)完全，型芯硬化后的強(qiáng)度很低，表面穩(wěn)定性差，隨著固化劑加入量的增加，鑄造設(shè)備研究強(qiáng)度明顯提高，達(dá)到高峰值后，繼續(xù)增加固化劑，強(qiáng)度則下降，過量時(shí)，樹脂砂焦化變黑，與樹脂的化學(xué)反應(yīng)氣味明顯加重，澆注時(shí)的發(fā)氣量加大并提高了生產(chǎn)成本。
第三、環(huán)境的影響。氣溫高、濕度低及砂溫高、水份低時(shí)則應(yīng)適當(dāng)減少固化劑的加入量，反之，應(yīng)增加比例。根據(jù)氣候變化情況，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，我們所用樹脂砂的主體配方。
原材料名稱石英砂樹脂對(duì)甲苯磺酸重量百分比占砂重的占樹脂量的3.2樹脂砂的混制工藝及其性能1）混砂工藝使用碗形高速樹脂混砂機(jī)以及手工造型制芯時(shí)，其適宜的混砂工藝為：原砂+固化劑（對(duì)甲苯磺酸）+FFD-121樹脂和硅烷混合液出碾。
2）性能范圍采用表4配方與上述混砂工藝配制的樹脂砂性能結(jié)果如表5所列，滿足了手工制作一般中等型芯的性能要求。
名稱可使用時(shí)間/min脫模時(shí)間/min24h抗拉強(qiáng)度值/Pa范圍4實(shí)際操作要點(diǎn)采用樹脂砂造型制芯時(shí)，必須結(jié)合其硬化時(shí)間有限、流動(dòng)性好、易粘模、硬化后脫模、澆注時(shí)發(fā)氣量大等性能特點(diǎn)，在生產(chǎn)實(shí)際中制訂相應(yīng)的工藝對(duì)策。
模樣和芯盒方面由于樹脂砂型芯是在硬化狀態(tài)下起樣脫模，因而比傳統(tǒng)的粘土砂用木模和芯盒結(jié)構(gòu)均有特殊要求，主要如下：1）工作表面必須光潔，無凸凹不平和變形、開裂等缺陷，能用金屬模樣和芯盒時(shí)，最好采用經(jīng)機(jī)加工的模樣及芯盒。
2）模樣構(gòu)造必須牢固，應(yīng)有專門的起模結(jié)構(gòu)和起模裝置；活塊不宜插釘固定，應(yīng)做成燕尾鑲塊結(jié)構(gòu)等。
3）拔模斜度要合適，對(duì)手工造型制芯的鑄件，其拔模斜度值可參考表6執(zhí)行。
模樣高度拔模斜度4）芯盒結(jié)構(gòu)一般宜采用可拆卸式、多活塊式構(gòu)造，盡量使填砂方向與下芯方向一致，以利于制芯時(shí)不必翻轉(zhuǎn)芯盒。
造型制芯方面1）做好準(zhǔn)備。操作前，必須備齊工裝、工具、模樣和芯盒等，以減少制作時(shí)間，力爭(zhēng)使操作時(shí)間短于樹脂型芯砂的可使用時(shí)間。
2）刷脫模劑，方便脫模。模樣及芯盒在使用前，應(yīng)先清理干凈，然后，在工作表面涂刷一層FFD-TL型冷芯盒脫模劑。涂刷時(shí)，先搖晃、攪拌，使之呈懸濁態(tài)，再均勻施涂，幾分鐘即自干，刷一次可使用數(shù)次。
3）制作，由于樹脂砂的可使用時(shí)間有限，當(dāng)手工造型制芯時(shí)，型芯砂應(yīng)現(xiàn)混現(xiàn)用，需多少混多少，盡量減少浪費(fèi)，可采取大小鑄型（芯）搭配制作來處理所剩余砂，仍有余砂時(shí)，應(yīng)收起來，做成砂塊，作型芯的中間填充料用；填砂時(shí)，應(yīng)先填充模樣表面、轉(zhuǎn)角、凹坑等重點(diǎn)部位，中部可填充余砂硬塊；制作大而復(fù)雜的型芯時(shí)，要抓緊時(shí)間，防止一邊制作一邊硬化；制作時(shí)，還要邊填砂邊均勻緊實(shí)，必要時(shí)，并輔以適度的敲擊或震動(dòng)；對(duì)厚大實(shí)心芯，應(yīng)在預(yù)定位置埋設(shè)通氣模樣，待中部芯砂硬化到一定強(qiáng)度后，將之拔出，形成排氣道。當(dāng)制作葉輪筋片砂芯時(shí)，因采用刮板制芯，操作時(shí)間較長(zhǎng)，其芯砂則應(yīng)單獨(dú)配制。
4）粘結(jié)與修補(bǔ)。由于型芯是在固化后脫模，因此，易造成型芯損壞，對(duì)于殘損者，不要廢棄，可以粘結(jié)或修補(bǔ)，粘結(jié)時(shí)，先在斷口浸涂FFD-J系列砂型拼接粘結(jié)劑并進(jìn)行對(duì)接，然后在室溫下固化，4h后，其粘結(jié)處的抗拉強(qiáng)度便可達(dá)到3×10Pa以上，多次實(shí)驗(yàn)證明，粘結(jié)后的型芯經(jīng)24hr固化后，其斷口的粘結(jié)強(qiáng)度略高于型芯的基體強(qiáng)度。若破斷脫落僅省了排放費(fèi)用，而且循環(huán)使用和開發(fā)制造成材料和再生低產(chǎn)品，擺脫了排放廢棄物的法律制約，廢物法不用于賣的或制造的產(chǎn)品。
取得的效果是很好的，1993年以來收購當(dāng)?shù)匾患抑拼u廠，把鑄造廢砂和渣用于生產(chǎn)商品用和住宅用混凝土磚，每月僅制磚平均收入就達(dá)5萬美元，而且把灰、塵及焦炭粉粒用于沖天爐熔煉，其余廢物和殘?jiān)谌コ饘傥锖笥糜谥泛吞畛涞�。該公司末花錢用于廢物處理，而且成功地把廢物變成商品原材料，實(shí)現(xiàn)了零廢物生產(chǎn)。
在1993年11月并且從那以后每年瓦特門工業(yè)公司得到加里福尼亞州廢物綜合管理局一項(xiàng)獎(jiǎng)，即通過減少廢棄物而改善環(huán)境的獎(jiǎng)。
部份已經(jīng)損壞，則應(yīng)填充新混樹脂砂進(jìn)行修補(bǔ)，破損部位較大時(shí)，宜先在損壞處插鐵釘固定，再填砂修補(bǔ)，固化后再進(jìn)行磨削修整。
5）刷涂料。型芯脫模一定時(shí)間后，均勻涂刷1～3遍醇基鋯瑛粉涂料，涂層厚度按以下情況掌握：4.3合箱澆注方面1）合箱時(shí)，應(yīng)注意加強(qiáng)排氣措施，安設(shè)排氣繩、排氣溝、排氣管等。
2）澆注時(shí)，要嚴(yán)格控制鐵水的澆注溫度，并做到快澆、不斷流，及時(shí)引火，以減少氣孔、裂紋等缺陷的產(chǎn)生。
5應(yīng)用實(shí)例5.1實(shí)例一1）鑄件名稱：50Z-XH-470渣漿泵葉輪。
3）鑄件主體壁厚：～25mm該件為渣漿泵過流件葉輪，其1芯形狀較為復(fù)雜，是形成葉片線型的關(guān)鍵砂芯，且為刮板成型，另外，在外形尺寸比例方面，與直徑相比，其高度尺寸偏小，采用普通粘土干芯砂制芯時(shí)，1芯強(qiáng)度偏低，澆注時(shí)極易上浮，造成偏芯，同時(shí)裂紋、變形缺陷較多，鑄件清理困難，改用自硬樹脂砂制芯后，上述問題得以解決，鑄件一次合格率提高20%以上。
