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我国加入世贸组织以后，铸铁件的出口量增长迅猛，与此同时国际市场对铸件的要求也越来越高。因砂型铸造中呋喃树脂粘结剂的应用，明显的提高了铸件的质量，给国内铸造行业带来了较为显著的经济效益，得到了铸造界的一致认同。但在生产过程中，也存在着一些问题，如果不加以重视和解决，势必会带来不必要的经济损失。因此，我们在树脂砂生产技术方面，作了一些工作与探索，为我公司进一步加大国外来图加工业务，拓宽出口范围，作出了努力。

1.呋喃树脂砂的优缺点

1.1优点

1) 铸件的尺寸精度高、外部轮廓清晰；铸件表面光洁，外观质量好；组织致密，铸件综合品质高。
由于树脂砂具有较好的流动性、易紧实、脱模时间可调节、硬化后强度高、在其后的搬运及合箱过程中不变形；因树脂砂的刚度高，在浇注和凝固过程基本上无形壁位移现象，所以铸件的尺寸精度高，它比粘土砂及油砂生产的铸件可提高1-2个级别。
2) 不用烘干，缩短了生产周期，节省了能源。
3) 省去了烘干工序，型砂易紧实，溃散性好易清理等，大幅度降低了工人的劳动强度，为实现机械化生产创造了条件。

1.2不足之处

1) 对原砂质量要求高；
2) 造型和浇注现场，在生产过程中有刺激性气味。
3) 采用树脂砂生产，成本较高，应综合考虑。

由上所述可以看出，树脂砂的优点较为突出，因此在国内得到了推广应用。

2.呋喃树脂砂的生产工艺技术

2.1原材料的选用

1) 铸造用砂的要求
原砂对呋喃树脂砂的性能粘结剂用量以及铸件表面质量的影响很大，要求原砂中的SiO2含量要高，含泥量和酸耗值要低。粒度：大件42或30组别，中件21组别，小件15或10组别。
2) 呋喃树脂
含糠醇的树脂称为呋喃树脂，其糠醇含量较高，树脂的存放性能得以改善，热强度高但增加了成本。树脂中的游离甲醛是生产中产生刺激性气体的来源，也是恶化环境的因素之一，应加控制。铸铁件生产应选用低氮或无氮树脂，实际应用根据铸件的技术要求和结构来选择。
3) 固化剂
一般采用有机磺酸溶液按其水溶液或醇溶液的浓度来调节固化速度。
4) 添加剂
为改善呋喃树脂自硬砂的性能，配比中常加入一些添加剂。加入少量的硅烷作偶联剂，可明显的提高树脂砂强度，但随着时间的延长作用逐渐减弱，一般两个月将消失。因此在国内由用户在使用之前加入并搅拌均匀，应尽快用完。

2.2呋喃树脂自硬砂的再生回用

旧砂能很好的回收与再生是呋喃树脂砂的一大优点之一。如何控制好再生砂的质量，是生产出高质量树脂砂铸件的关键质量树脂砂铸件的关键。

1) 砂温调节
稳定砂温是呋喃树脂自硬砂的关键，因此砂温调节是必不可少的，尤其是再生砂的砂温。如果砂温能控制好的话，它即可提高生产效率，减少砂型损坏和铸造缺陷，又可减少数珠加入量，减低成本，改善作业环境。

2) 再生砂的质量指标

①灼减量和发气量
灼减量是衡量树脂砂型中硬化粘结剂的残留量的大致标准。它随回用次数的增加，其增长率逐次下降，一般经过10～15次循环后即可达到稳定值。铸铁件生产可控制在2.5%之内。 灼减量和发气量之间几乎呈直线关系，可通过灼减量来推算发气量。如果能控制好灼减量粒度分布微粉含量，就可以有效的防止铸件出现气孔缺陷。
②酸耗值和PH值
对于用酸作固化剂的呋喃树脂， 酸耗值通常取负值；PH值过高就较难确定酸固化剂合适的加入量，一般PH值控制在3～6的范围。

3) 再生砂反复使用以后，砂粒易细粒化，将会影响型砂的透气性，生产过程应多加注意观察。

2.3混制工艺

1) 配比及混制

a混合料配比
呋喃树脂的加入量一般占砂重的0.8～1.5%，而固化剂的加入量占树脂重的20～70%，依据季节的温度变化来调节。

b混制工艺
造型最好采用连续式混砂机混制。一般是将原砂、再生砂、固化剂、树脂依次快速混合而成，随混随用。用间歇式混砂机时，应先加砂，开动混砂机后小心加入固化剂，混拌1～2min之后加入树脂，混匀后立即卸砂。制芯采用碗型混砂机(间歇式)，按所制芯的重量大小选择混制量的多与少。

2) 硬化工艺

树脂砂硬化速度与砂温、环境温度、空气湿度以及固化剂的种类、加入量关系很大。

a温度
原砂温度最好控制在20～35℃，原砂及工作环境温度过低，硬化速度会变得很慢，延缓了脱模时间，降低了生产效率；而温度过高，可使用时间过短，砂子的流动性变差，影响型芯的紧实。所以，应控制好硬化速度，合理控制树脂砂的可使用时间与脱模时间。

b固化特性
用可使用时间与脱模时间的比值来表示粘结剂的固化特性，比值愈大，表示该固化剂的固化特性愈佳，一般为0.3～0.5。

3.铸造工艺设计及生产现场工艺控制

3.1 工艺设计

1)起模斜度应比粘土砂大
树脂砂的型芯在起模时，已经具有一定的硬化强度，几乎无退让性，起模时摩擦力较大，一般不能采用敲模样或芯盒框松动模样来起模。因此，在制作模样时，应适当增大拔模斜度，保证外观质量，以便于起模。
2)工艺设计应充分考虑自硬砂特性，尽量减少活块，能用砂芯的最好取消活块，以提高生产效率。
3)砂箱设计
利用树脂砂硬化后强度高这一特点，在满足有效吃砂量的前题下(依据铸件大小和复杂程度，吃砂量可在30-100mm之间选择)，减小砂箱尺寸，降低砂铁比，减少生产成本。
4)浇冒系统设计：
①设计浇冒口的原则是：宜少设补缩冒口，多设出气和溢流冒口。 因树脂砂型刚度好，浇注初期铸型强度高，有条件利用铸铁凝固过程的石墨化膨胀，有效的消除缩孔、缩松，实现灰铸铁、球墨铸铁铸件的少冒口或无冒口铸造。
②尽量避免在冒口处集中开设浇口，应在提高挡渣和充型能力的前提之下，采用分散、径向引入加溢流的方式，横浇口端面为高梯形，内浇口开设原则为短、薄、宽；挡渣措施首选离心集渣包改变横浇道末端区截面形状，防止浇道吸气、铁液二次氧化。
③生产重量大的铸件，浇注系统优先采用陶瓷管制作，防止出现因冲砂造成的砂眼缺陷。
5)与粘土砂相比可适当减小加工余量，提高机加工效率。

3.2 现场工艺控制

1)造型工序最好使用震实台提高铸型的紧实度，保证型腔的几何形状和铸件的尺寸精度。
2)加强型芯的排气，多设出气孔和气道，浇注过程中保证型芯内的气体及时排除型外。
3)应注意刚起模的型芯不宜立刻上涂料，因此时树脂硬化反映还处于初期阶段，若遇水基涂料中的水分会影响硬化的正常进行；若刷醇基涂料立刻点燃也会使未反映的树脂过烧，影响型芯的表面温度性。
4)夏天潮湿季节生产时，树脂砂型最好要进行表干处理以去除潮气，防止出现因“呛火”引起的气孔缺陷。铸型存放小时后方可合箱浇注。
5)树脂砂铸件的材质控制：应充分利用树脂砂的保温性，生产过程分别采取措施，确保材质质量。
①灰铸铁：
浇注树脂砂灰铸铁材质的铸件，因它独到的保温性，一般会降低0.5～2个牌号，生产时应根据铸件的实际壁厚和大小灵活掌握。
②球墨铸铁：
利用它的保温性，采取压火保温、延长出活时间的工艺方法，在铸态条件下可稳定生产以铁素体为主的球铁铸件(如QT400-18、QT450-10等)；但生产珠光体球铁和抗磨球铁铸件(如QT600-3、QT700-2等)，应采取特殊工艺加以保证。
③生产球铁时，应注意球化不良现象的发生，这与采用磺酸固化剂中的硫渗入有关，预防措施为适当加大球化剂用量，使铁液残留Mg在0.045～0.055以上。

4.树脂砂铸件缺陷分析及对策

呋喃树脂砂与其他砂型相比，具有铸件缺陷少，废品率低，铸件尺寸精度高，表面光洁轮廓清晰等优点，但是，如果现场使用不当，也会出现质量问题，有时甚至引起成批报废。

4.1气孔：

主要有两种：

一是因树脂砂发气量大，气体来不及排出形成的侵入性气孔；
二是树脂中含氮的化合物，浇注后分解出的原子氮和氢进入铁液，冷凝时溶入的气体来不及析出，形成针孔。对铸铁件而言，防止措施是，在满足型砂使用强度的条件下，降低树脂加入量；再者加强型芯排气，浇注时注意点火引气。

4.2粘砂：

原因是，树脂在500℃左右分解，树脂模被烧蚀，砂粒间隙增大并丧失粘结力，铁液渗入形成粘砂。

防止措施为：

(1)增加型芯紧实度；
(2)厚壁处可采用特殊原砂如锆英砂铬铁矿砂及冷铁等；
(3)刷耐火涂料及适当减低浇注温度；
(4)选用合适的呋喃树脂类型。

4.3热裂：

浇注薄壁铸件时，树脂砂型不能被烧透，形成一层坚固的结焦残碳层，阻碍铸件收缩，产生热裂纹。因生产时不能追求高的砂型强度，型芯采用中空结构，铸型中可填入砂块或埋入塑性好的材料，提高型砂的退让性。(end)