呋喃樹脂砂鑄造過程中應(yīng)注意的問題及影響因素

摘 要：用呋喃樹脂砂所生產(chǎn)的鑄件有諸多優(yōu)點，所以國內(nèi)有越來越多的企業(yè)選擇呋喃樹脂砂進行鑄造，但在生產(chǎn)的過程中，仍然存在著諸多需要注意的問題，文章就呋喃樹脂砂鑄造過程中的問題和影響因素進行分析和解決。

關(guān)鍵詞：呋喃樹脂砂；鑄造；問題；影響

在鑄造企業(yè)中，呋喃樹脂砂的應(yīng)用在近幾年都是比較普遍的，并且，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，其工藝已達到成熟水平，發(fā)展也越來越快。在鑄造的過程中也有諸多優(yōu)點，如：表面光潔、尺寸精確高、棱角清晰、廢品率低、造型效率高等。但是，在應(yīng)用的過程中，仍存在很多的問題，文章就影響呋喃樹脂砂鑄造因素和存在的問題進行分析和解決。

1 鑄造工藝對呋喃樹脂砂鑄造的影響及注意事項

1.1 鑄造的工藝

呋喃樹脂砂在鑄造生產(chǎn)過程中有瞬間發(fā)氣量大，容易產(chǎn)生氣孔，高溫的潰散性好等特點，也易出現(xiàn)夾雜和沖砂現(xiàn)象。而在設(shè)計澆注系統(tǒng)的過程中，要按照以下原則：快速平穩(wěn)、封閉底注、保證壓頭、嚴(yán)格擋渣。因此，在鑄造工藝設(shè)計中，澆注系統(tǒng)的截面積要比粘土砂工藝大，內(nèi)澆道要分散放置[1]。為了提高澆注系統(tǒng)擋渣的能力，可以在橫澆道加入陶瓷過濾網(wǎng)。為了避免在澆注過程中出現(xiàn)沖砂現(xiàn)象，也可用陶瓷管做直澆道和底注的內(nèi)澆道。因為呋喃樹脂砂的強度高，所以在鐵水凝固過程中不容易在產(chǎn)生縮孔，同時為了避免產(chǎn)生氣孔或夾渣，所以在澆注時鐵水溫度一般也不低于1320℃。

1.2 模型質(zhì)量

對于中小批量生產(chǎn)的復(fù)雜鑄件一般選用放置較久的干木料作為模型制作材料。為保證模板的剛性和平整度，型板的面板可選用較厚的多層板材料。對于中大型板，可以加裝焊接的“米”字型槽鋼框架進行加固，避免出現(xiàn)模型放砂箱后型板變形現(xiàn)象。如對模型的精度和壽命有更高要求，在已有成熟鑄造工藝并可接受增加的模型成本，可以選擇鋁型或樹脂型，但缺點是不易改型。工程技術(shù)人員也要在投產(chǎn)前對模型尺寸是否符合圖紙和縮率的要求、是否符合設(shè)計工藝、是否適宜車間操作使用等問題進行確認(rèn)。

2 鑄造材料對呋喃樹脂砂鑄造的影響及注意事項

原砂和樹脂固化劑是呋喃樹脂砂鑄造中重要的鑄造材料，它們的質(zhì)量好壞直接影響鑄件質(zhì)量好壞。

2.1 原砂的選擇

原砂一般選用粒度在40-70目烘干后的擦洗砂。需要指出的一點是，破碎砂雖然有二氧化硅含量高、耐火度高、高溫膨脹應(yīng)力小等優(yōu)點但不適用于呋喃樹脂砂，因為破碎砂經(jīng)過鐵水高溫烘烤和在砂再生設(shè)備中高速摩擦脫模再生后易粉碎，不利于反復(fù)再生使用。并且破碎砂角型多為尖角不利于提高樹脂砂混合料的緊實度、流動性，也降低樹脂砂固化強度[2]。

2.2 樹脂固化劑的選擇

適合鑄造生產(chǎn)的樹脂有很多種，但對于中小批量生產(chǎn)的灰鑄鐵來說中氮呋喃樹脂是比較合適的。樹脂中主要含有糠醇、酚醛和尿醛三種組分，需要綜合考慮成本、產(chǎn)品類型和產(chǎn)品質(zhì)量等因素確定三種組分的比例。中氮樹脂含氮量一般為2%-5%，含水量不大于5%。

3 樹脂砂混合料的工藝參數(shù)對呋喃樹脂砂鑄造的影響及注意事項

3.1 固化強度

樹脂砂混合料的固化強度可以劃分為初強度和終強度，初強度是樹脂砂混合料的固化1小時的抗拉性強度，可以被控制在0.1-0.4MPa。而樹脂砂混合料的固化24小時的抗拉強度，就是終強度，他可以被控制在0.6-0.9MPa。不可一味追求過高終強度，否則就會使呋喃樹脂加入過量，增加企業(yè)成本，再生砂灼燒減量過高再生困難，鑄件易出現(xiàn)氣孔。

3.2 可使用時間

樹脂砂混合料的可使用時間一般是指剛混制好混合料制作砂試樣時間與在24小時終強度只剩下剛混制好砂試樣24小時終強度70%的情況下的間隔制作時間。一般在生產(chǎn)的過程中，可以將樹脂砂混合料開始混合到混合料發(fā)粘的時間認(rèn)為是型砂使用的時間，其可控制在3-10分鐘。而對于鑄造的大型樹脂砂而言，控制時間在15分鐘左右。

3.3 固化時間

在混合好樹脂砂后，一般都會經(jīng)過24小時，讓樹脂砂自行硬化，從而使之達到最高的強度。但是，由于生產(chǎn)呋喃樹脂砂的企業(yè)不同，生產(chǎn)的環(huán)境和規(guī)模也不相同，所以，在澆注和造型之間的時間間隔一般都被控制在24小時之內(nèi)。

3.4 樹脂固化劑加入量

樹脂加入量一般為砂重的0.8%-1.2%，固化劑加入量一般為樹脂的30%-60%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。過低的樹脂加入量容易導(dǎo)致起模塌箱、澆注沖砂等問題；過高的樹脂加入量易導(dǎo)致增加企業(yè)生產(chǎn)成本、增加再生砂灼燒減量、鑄件表面氣孔缺陷等問題。所以樹脂具體的加入量要根據(jù)實際造型的的砂箱大小、模型復(fù)雜程度、樹脂砂終強度等要求進行調(diào)整。過低的固化劑加入量不易使固化劑和樹脂充分混合均勻，過高的固化劑加入量會造成浪費。

3.5 吃砂量

呋喃樹脂砂的強度高，其吃砂量要比粘土砂要小。過高的砂鐵比，浪費樹脂固化劑，產(chǎn)生大塊的廢砂塊，加重再生機和落砂機負(fù)擔(dān)，使LOI值不斷升高，最終會增加鑄件的氣孔缺陷；而過低的砂鐵比，就會在鑄件澆注的過程中發(fā)生跑火現(xiàn)象?？赏ㄟ^制作專用砂箱和向砂型內(nèi)填充舊砂塊的方式降低砂鐵比。

4 鑄造設(shè)備對呋喃樹脂砂鑄造影響及注意事項

4.1 混砂設(shè)備

混砂機是重要的鑄造機械之一，它的運行穩(wěn)定也直接影響著混砂質(zhì)量。根據(jù)呋喃樹脂砂工藝特點其適合選用連續(xù)式單臂或雙臂混砂機。

4.1.1 樹脂加入控制方式

樹脂加入可采用多檔旋轉(zhuǎn)開關(guān)+plc（帶觸摸液晶屏）+變頻器+交流電機+齒輪泵的控制方式，通過4檔旋轉(zhuǎn)開關(guān)分別設(shè)定樹脂0.8%-1.2%的加入量?；焐皺C操作工可根據(jù)實際生產(chǎn)情況快速調(diào)整混砂機樹脂加入量。

4.1.2 固化劑加入控制方式

為穩(wěn)定起模時間減少對起模時間估計錯誤導(dǎo)致砂型報廢的風(fēng)險，固化劑加入可采用通過砂溫變化自動調(diào)整固化劑加入量的方式。但這種方式也有一定缺點，有可能出現(xiàn)砂溫突然過高固化劑加入過少的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致砂型硬化不完全報廢。為解決這一問題，可以將固化劑加入由單種固化劑單泵的方式改進成AB雙固化劑雙泵的方式。AB固化劑分別采用高低量兩種酸度值的固化劑?？梢詫崿F(xiàn)固化劑加入量恒定但酸度值變化的功能，來代替單一固化劑[3]。AB固化劑加入可采用砂溫探頭+多檔旋轉(zhuǎn)開關(guān)+plc（帶觸摸液晶屏）+變頻器+交流電機+電動雙頭隔膜泵的控制方式，這種方式兼顧自動和手動。混砂機在保持恒定的固化劑加入量情況下，通過砂溫在一定范圍內(nèi)變化自動調(diào)整AB固化劑配比來調(diào)整固化劑酸度值，從而使樹脂砂硬化速度保持基本恒定。

4.1.3 混砂機日常保養(yǎng)和校準(zhǔn)

由于天氣的變化，樹脂和固化劑的粘度發(fā)生變化，使得固化劑容易出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象，所以，在相同的電動齒輪泵電壓下，樹脂和固化劑加入量會發(fā)生波動，輕則影響砂型砂芯質(zhì)量重則堵塞加料管道和閥門及損壞加料泵。所以，混砂機操作工每天生產(chǎn)前后應(yīng)對液料管道、過濾器和攪籠攪刀進行清理，技術(shù)員應(yīng)定期對混砂機砂流量、樹脂加入量和固化劑加入量進行測量校準(zhǔn)，從而保證混砂質(zhì)量。

4.1.4 采用正確的加料順序

單臂連續(xù)混砂機攪籠正確的加料順序先是砂，然后固化劑，最后樹脂。否則會減少樹脂砂混合料可使用時間，降低砂強度，最終影響造型質(zhì)量。

4.2 砂再生設(shè)備

砂再生設(shè)備主要作用是脫樹脂膜和除塵。LOI值（灼燒減量）是衡量再生砂脫膜率的重要指標(biāo)，LOI值一般控制在小于3.5%。型砂粉塵含量高會增加樹脂的消耗量，造成砂型透氣性差，出現(xiàn)廢品率高的現(xiàn)象，所以盡可能降低型砂中的粉塵含量。

4.3 砂調(diào)溫

樹脂砂生產(chǎn)時理想砂溫是25-30℃，砂溫高低對樹脂固化速度有很大影響，在砂溫超出一定范圍后通過固化劑調(diào)整樹脂硬化速度非常困難，效果也不理想。所以在不同季節(jié)要使用砂調(diào)溫設(shè)備對型砂進行升溫或降溫處理[4]。

5 結(jié)束語

總之，呋喃樹脂砂的鑄造生產(chǎn)中，合理的鑄造工藝、合格的鑄造材料、可靠的鑄造機械設(shè)備和熟練的技術(shù)工人為鑄造企業(yè)生產(chǎn)優(yōu)秀鑄件必不可少的基本條件。以上是作者在企業(yè)生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)并需注意的一些問題及影響因素，通過分析解決這些問題可以幫助鑄造企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，增加效益和穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻

[1]章舟.呋喃樹脂砂鑄造生產(chǎn)及應(yīng)用實例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007，10.

[2]李遠(yuǎn)才.鑄造造型材料實用手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009，3.

[3]劉海彬，閆桂祥，張保軍.樹脂砂自動控制儀的研制與應(yīng)用[J].鑄造，2011，1.

[4]馮勝山，黃志光.砂型鑄造生產(chǎn)技術(shù)500問[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007，8.