第三章金屬液態(tài)砂型成形工藝3

1、3.5 3.5 樹脂樹脂砂型成形工藝砂型成形工藝 以樹脂作為粘結(jié)劑的型（芯）砂稱為樹脂砂。以樹脂作為粘結(jié)劑的型（芯）砂稱為樹脂砂。 u 熱法覆膜樹脂砂（也稱殼型熱法覆膜樹脂砂（也稱殼型 / 殼芯）殼芯）u 熱芯盒樹脂砂熱芯盒樹脂砂u 冷芯盒樹脂砂冷芯盒樹脂砂u 呋喃樹脂自硬砂呋喃樹脂自硬砂樹脂砂成形工藝主要有：樹脂砂成形工藝主要有：u 造型（砂型）造型（砂型） 中大鑄件，質(zhì)量要求高的小鑄件中大鑄件，質(zhì)量要求高的小鑄件u 制芯（砂芯）制芯（砂芯） 成批大量生產(chǎn)的鑄件成批大量生產(chǎn)的鑄件應用：應用：二、二、 熱芯盒樹脂砂熱芯盒樹脂砂 （1）呋喃樹脂）呋喃樹脂1. 樹脂砂的成分樹脂砂的成分 u 糠醇樹

2、脂糠醇樹脂 （FA）u 脲醛樹脂脲醛樹脂 （UF）u 酚醛樹脂酚醛樹脂 （PF） 基本構(gòu)成物為：基本構(gòu)成物為： a) 脲呋喃樹脂脲呋喃樹脂 （UF/FA）b) 酚呋喃樹脂酚呋喃樹脂 （PF/FA）c) 脲脲-酚共聚物呋喃樹脂酚共聚物呋喃樹脂 （UF/PF/FA） 二、二、 熱芯盒樹脂砂熱芯盒樹脂砂 （2）固化劑）固化劑1. 樹脂砂的成分樹脂砂的成分 采用常溫下為中性或弱酸性，加熱后為強酸性的鹽。采用常溫下為中性或弱酸性，加熱后為強酸性的鹽。u 氯化銨水溶液氯化銨水溶液u 硝酸銨水溶液硝酸銨水溶液u 磷酸銨水溶液磷酸銨水溶液u 苯磺酸、對甲苯磺酸水溶液苯磺酸、對甲苯磺酸水溶液 對于不同的樹脂粘結(jié)

3、劑，要使用相應的固化劑。對于不同的樹脂粘結(jié)劑，要使用相應的固化劑。 二、二、 熱芯盒樹脂砂熱芯盒樹脂砂 （3）附加物）附加物1. 樹脂砂的成分樹脂砂的成分 改善某些性能：改善某些性能： a) 尿素尿素 消除游離甲醛的味道消除游離甲醛的味道b) 硅烷硅烷 增加樹脂的粘結(jié)強度增加樹脂的粘結(jié)強度c) 氧化鐵粉氧化鐵粉 有效消除氣孔缺陷有效消除氣孔缺陷 二、二、 熱芯盒樹脂砂熱芯盒樹脂砂 （1）常用配方）常用配方2. 樹脂砂的配方與混制樹脂砂的配方與混制 二、二、 熱芯盒樹脂砂熱芯盒樹脂砂 （2）混制）混制2. 樹脂砂的配方與混制樹脂砂的配方與混制 使用螺旋式或葉片式快速混砂機。使用螺旋式或葉片式快速

4、混砂機。 二、二、 熱芯盒樹脂砂熱芯盒樹脂砂3. 樹脂砂的制芯工藝樹脂砂的制芯工藝 使用熱芯盒制芯機。工藝過程為：使用熱芯盒制芯機。工藝過程為： 將芯盒加熱到工作溫度；將芯盒加熱到工作溫度；清理盒腔表面并噴涂一層脫模劑；清理盒腔表面并噴涂一層脫模劑；合型射砂，保持一定時間進行加熱硬化；合型射砂，保持一定時間進行加熱硬化；待砂芯達到要求強度后開盒出芯。待砂芯達到要求強度后開盒出芯。 二、二、 熱芯盒樹脂砂熱芯盒樹脂砂3. 樹脂砂的制芯工藝樹脂砂的制芯工藝 芯盒溫度芯盒溫度 影響硬化速度和強度影響硬化速度和強度 200260制芯工藝參數(shù)為：制芯工藝參數(shù)為： 過燒過燒二、二、 熱芯盒樹脂砂熱芯盒樹脂

5、砂3. 樹脂砂的制芯工藝樹脂砂的制芯工藝 芯盒溫度芯盒溫度 影響硬化速度和強度影響硬化速度和強度 200260 射砂壓力和時間射砂壓力和時間 形狀復雜壓力要大形狀復雜壓力要大 0.51 s 硬化時間硬化時間 取決于砂芯的厚度取決于砂芯的厚度 30120 s制芯工藝參數(shù)為：制芯工藝參數(shù)為： 三、三、 酸催化樹脂自硬砂酸催化樹脂自硬砂以呋喃樹脂或熱固性酚醛樹脂為粘結(jié)劑，在相應的酸性催以呋喃樹脂或熱固性酚醛樹脂為粘結(jié)劑，在相應的酸性催化劑作用下，在室溫下自行硬化成形的型（芯）砂。化劑作用下，在室溫下自行硬化成形的型（芯）砂。三、三、 酸催化樹脂自硬砂酸催化樹脂自硬砂以呋喃樹脂或熱固性酚醛樹脂為粘結(jié)劑

6、，在相應的酸性催以呋喃樹脂或熱固性酚醛樹脂為粘結(jié)劑，在相應的酸性催化劑作用下，在室溫下自行硬化成形的型（芯）砂。化劑作用下，在室溫下自行硬化成形的型（芯）砂。鑄鋼閥體鑄鋼閥體三、三、 酸催化樹脂自硬砂酸催化樹脂自硬砂以呋喃樹脂或熱固性酚醛樹脂為粘結(jié)劑，在相應的酸性催以呋喃樹脂或熱固性酚醛樹脂為粘結(jié)劑，在相應的酸性催化劑作用下，在室溫下自行硬化成形的型（芯）砂。化劑作用下，在室溫下自行硬化成形的型（芯）砂。鑄鐵泵殼鑄鐵泵殼三、三、 酸催化樹脂自硬砂酸催化樹脂自硬砂工藝特點：工藝特點： 型（芯）砂常溫固化，節(jié)省能源，可使用塑料模、木模；型（芯）砂常溫固化，節(jié)省能源，可使用塑料模、木模； 型（芯）強

7、度高，潰散性好；型（芯）強度高，潰散性好； 即可造型，又能制芯；即可造型，又能制芯； 鑄件尺寸精度高，表面質(zhì)量好；鑄件尺寸精度高，表面質(zhì)量好； 對原砂質(zhì)量要求高，樹脂、固化劑價格高；對原砂質(zhì)量要求高，樹脂、固化劑價格高； 舊砂可再生回用，利于降低成本；舊砂可再生回用，利于降低成本； 型砂性能對環(huán)境（溫度、濕度）敏感；型砂性能對環(huán)境（溫度、濕度）敏感； 特別適合成批、單件小批中大鑄件的生產(chǎn)。特別適合成批、單件小批中大鑄件的生產(chǎn)。 （1）原砂）原砂1. 自硬砂的成分自硬砂的成分 要求：要求： a) 干干 含水量含水量 0.2 %b) 凈凈 含泥量含泥量 0.2 %c) 圓圓 粒形要好粒形要好d)

8、需酸值要低需酸值要低 三、三、 酸催化樹脂自硬砂酸催化樹脂自硬砂 （2）樹脂）樹脂呋喃樹脂、呋喃樹脂、 熱固性酚醛樹脂熱固性酚醛樹脂三、三、 酸催化樹脂自硬砂酸催化樹脂自硬砂對于呋喃樹脂，根據(jù)樹脂的含氮量分為：對于呋喃樹脂，根據(jù)樹脂的含氮量分為：性性 能能含氮量含氮量（%）型砂高溫型砂高溫性能性能產(chǎn)生氣孔產(chǎn)生氣孔傾向傾向潰散性潰散性價格價格高氮樹脂高氮樹脂5.0 13.5差差大大好好便宜便宜中氮樹脂中氮樹脂2.0 5.0中等中等中等中等較好較好中等中等低氮樹脂低氮樹脂0.3 2.0較好較好較小較小中等中等較貴較貴無氮樹脂無氮樹脂 0.3 0.3好好小小差差貴貴1. 自硬砂的成分自硬砂的成分 （

9、2）樹脂）樹脂呋喃樹脂、呋喃樹脂、 熱固性酚醛樹脂熱固性酚醛樹脂三、三、 酸催化樹脂自硬砂酸催化樹脂自硬砂樹脂的選用：樹脂的選用：1. 自硬砂的成分自硬砂的成分 要根據(jù)鑄件材質(zhì)、鑄件結(jié)構(gòu)、性能要求來確定。要根據(jù)鑄件材質(zhì)、鑄件結(jié)構(gòu)、性能要求來確定。 （3）催化劑）催化劑決定型砂的硬化速度和硬化終強度。決定型砂的硬化速度和硬化終強度。三、三、 酸催化樹脂自硬砂酸催化樹脂自硬砂u 對甲苯磺酸對甲苯磺酸u 苯磺酸苯磺酸u 磷酸磷酸u 硫酸已酯硫酸已酯對于呋喃樹脂，常用的催化劑有：對于呋喃樹脂，常用的催化劑有：1. 自硬砂的成分自硬砂的成分 均為顯性催化劑均為顯性催化劑 （3）催化劑）催化劑決定型砂的硬

10、化速度和硬化終強度。決定型砂的硬化速度和硬化終強度。三、三、 酸催化樹脂自硬砂酸催化樹脂自硬砂催化劑酸性催化劑酸性 越強：越強：催化劑的酸性強弱：催化劑的酸性強弱：硬化硬化 越快越快終強度終強度 越低越低硫酸已酯硫酸已酯 苯磺酸苯磺酸 對甲苯磺酸對甲苯磺酸 磷酸磷酸使用何種催化劑，要根據(jù)環(huán)境條件、強度要求來決定。使用何種催化劑，要根據(jù)環(huán)境條件、強度要求來決定。1. 自硬砂的成分自硬砂的成分 （4）附加物）附加物三、三、 酸催化樹脂自硬砂酸催化樹脂自硬砂改善某些性能：改善某些性能： a) 硅烷硅烷 增加樹脂的粘結(jié)強度增加樹脂的粘結(jié)強度b) 氧化鐵粉氧化鐵粉 有效消除氣孔缺陷有效消除氣孔缺陷c)

11、甘油甘油 增加砂型韌性增加砂型韌性 1. 自硬砂的成分自硬砂的成分 （1）配方）配方2. 自硬砂的配方與混制自硬砂的配方與混制 三、三、 酸催化樹脂自硬砂酸催化樹脂自硬砂 （2）混制）混制2. 自硬砂的配方與混制自硬砂的配方與混制 三、三、 酸催化樹脂自硬砂酸催化樹脂自硬砂使用攪籠式或碗式混砂機。使用攪籠式或碗式混砂機。 u攪籠式混砂機攪籠式混砂機 連續(xù)式混砂，供砂量大連續(xù)式混砂，供砂量大u碗式混砂機碗式混砂機 間斷式混砂，供砂量小間斷式混砂，供砂量小 u攪籠式混砂機攪籠式混砂機 連續(xù)式混砂，供砂量大連續(xù)式混砂，供砂量大u碗式混砂機碗式混砂機 間斷式混砂，供砂量小間斷式混砂，供砂量小 （2）混

12、制）混制2. 自硬砂的配方與混制自硬砂的配方與混制 三、三、 酸催化樹脂自硬砂酸催化樹脂自硬砂使用攪籠式或碗式混砂機。使用攪籠式或碗式混砂機。 u攪籠式混砂機攪籠式混砂機 連續(xù)式混砂，供砂量大連續(xù)式混砂，供砂量大u碗式混砂機碗式混砂機 間斷式混砂，供砂量小間斷式混砂，供砂量小 砂砂 + 催化劑催化劑 + 樹脂（硅烷）樹脂（硅烷） 出砂出砂 混勻混勻 混勻混勻 樹脂自硬砂在混砂時就開始硬化。樹脂自硬砂在混砂時就開始硬化。3. 自硬砂的硬化特性自硬砂的硬化特性 三、三、 酸催化樹脂自硬砂酸催化樹脂自硬砂根據(jù)硬化強度和硬化時間的關(guān)系得出根據(jù)硬化強度和硬化時間的關(guān)系得出硬化特性曲線。硬化特性曲線。 樹

13、脂自硬砂硬化樹脂自硬砂硬化24小時的小時的抗拉強度稱為終強度?？估瓘姸确Q為終強度。三個重要性能指標：三個重要性能指標： t3 可使用時間可使用時間t5 起模時間起模時間24 終強度終強度 樹脂自硬砂在混砂時就開始硬化。樹脂自硬砂在混砂時就開始硬化。3. 自硬砂的硬化特性自硬砂的硬化特性 三、三、 酸催化樹脂自硬砂酸催化樹脂自硬砂根據(jù)硬化強度和硬化時間的關(guān)系得出根據(jù)硬化強度和硬化時間的關(guān)系得出硬化特性曲線。硬化特性曲線。 t3 可使用時間可使用時間t5 起模時間起模時間24 終強度終強度 t3 / t5 比值越大越好比值越大越好 混好的型芯砂填入砂箱或芯盒中，在可使用時間內(nèi)利混好的型芯砂填入砂箱

14、或芯盒中，在可使用時間內(nèi)利用用自然緊實自然緊實或或輕微震動緊實輕微震動緊實填滿砂箱或芯盒，在型填滿砂箱或芯盒，在型芯達到起模強度時及時起模，進一步硬化。芯達到起模強度時及時起模，進一步硬化。4. 自硬砂的造型制芯自硬砂的造型制芯 三、三、 酸催化樹脂自硬砂酸催化樹脂自硬砂u 與鑄件接觸的砂型部分，其樹脂膜被完全燒掉；與鑄件接觸的砂型部分，其樹脂膜被完全燒掉；u 靠近鑄件的砂型部分，其樹脂膜受熱碳化，呈多孔海綿狀的焦化靠近鑄件的砂型部分，其樹脂膜受熱碳化，呈多孔海綿狀的焦化物沉積在砂粒表面；物沉積在砂粒表面；u 距鑄件有一定距離的砂型部分，其樹脂膜在熱作用下變脆；距鑄件有一定距離的砂型部分，其樹

15、脂膜在熱作用下變脆；u 遠離鑄件的砂型部分，其樹脂膜仍然完好地包覆在砂粒表面。遠離鑄件的砂型部分，其樹脂膜仍然完好地包覆在砂粒表面。 5. 自硬砂的舊砂再生自硬砂的舊砂再生 三、三、 酸催化樹脂自硬砂酸催化樹脂自硬砂樹脂砂型澆注后，固化的樹脂膜熱作用下發(fā)生變化：樹脂砂型澆注后，固化的樹脂膜熱作用下發(fā)生變化： u破碎結(jié)塊的砂團，去除砂中的灰分、微粉、鐵豆等雜物；破碎結(jié)塊的砂團，去除砂中的灰分、微粉、鐵豆等雜物；u去除砂粒表面的固化樹脂膜。去除砂粒表面的固化樹脂膜。5. 自硬砂的舊砂再生自硬砂的舊砂再生 三、三、 酸催化樹脂自硬砂酸催化樹脂自硬砂再生的目的：再生的目的： 再生砂：再生砂： 顆粒表面光滑，粒度分布均勻，需酸值降低，微粉少；顆粒