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1、树脂自硬砂工艺在中小型铸造车间的选择与应用机械工业部第九设计研究院树脂自硬砂工艺在中小型铸造车间的应用机械工业部第九设计研究院吴殿杰摘要:树脂自硬砂工艺与普通潮模砂工艺相比,不论从环保角度,还是从经济效益,社会效益来看,都已显示出广阔的应用前景。随着人们对产品质量，资源利用和环净保护意识的增强，尤其针对我国目前上万家中小型铸造车间存在的严重能耗及铸件质量问题，更加迫切地要求我们在生产过程及其产品消耗的资源尽可能少，对环境的污染尽可能少。通过全国400多家树脂砂铸造车间经验证明，采用树脂自硬砂工艺对促进铸造产品上质量，上水平，上效益，
2、加强环保及提高企业竞争能力具有独特的优越性和推广价值。主题词：树脂自硬砂环保效益1.国内树脂砂工艺应用概况1.1国内中小型铸造车间生产状况目前，我国铸造行业单件小批生产的中小型铸造车间占很大比重，约占厂点数的85%～90%，约占全国铸件年产量的50%左右。其中绝大部分仍采用较落后的生产工艺和方法，普遍存在着铸件质量差，能耗大，工人劳动强度大，经济效益差的局面。进些年来，许多铸造生产厂家为了适应市场经济的发展，尤其为适应引进产品制造技术的需要，相应地对现有铸造车间进行了技术改造。其中许多厂家采用了树脂自硬砂工艺。如四川柴油机厂，重庆汽
3、车发动机厂，天津内燃机厂以及许多机床厂，阀门厂，水泵，兵器，船舶等行业都相继采用了树脂自硬砂生产工艺。据不完全统计，到目前为止，国内大陆约有400余铸造厂家(点)采用树脂自硬砂工艺，其经济效益和社会效益非常显著。1.2主要采用的树脂自硬砂工艺通常用于铸造生产的树脂自硬砂工艺有酸固化呋喃树脂自硬砂工艺和碱固化酚醛尿烷树脂自硬砂工艺(PEPSET工艺)。前者多用于机床，泵，阀体行业等中小批量铸件的生产，后者多用于汽车铸造行业等批量较大的铸件生产。“自硬法”(NOBAKE),就是不需加热的工艺。目前用于铸造生产的树脂自硬砂工艺还有如下：酸
4、固化酚醛树脂砂工艺(Phenolic/Acid)酚醛-酯自硬砂工艺(Phenolic/Ester)油尿烷工艺(Oil/Urethan)水玻璃酯自硬工艺(Silicate/Ester)磷酸氧化铝工艺(Alumina/Phosphate)所有树脂自硬砂工艺所涉及到的都包括树脂组份,催化剂,添加剂以及温度,水份含量,原砂质量,混砂操作等。1.2.1呋喃树脂自硬砂工艺这是国内目前采用比较普遍且较为成熟的一种工艺，从树脂等原辅材料到造型，制芯，再生设备等，国内都已形成一定的生产规模。呋喃树脂自硬砂工艺能使砂型(芯)达到高的尺寸精度及砂铁(及其
5、它合金)临界面的稳定性，且脱模性好，又有高的抗拉强度和高温热强度，可用于脱箱造型，砂铁比可低于2:1。是许多机床，泵，阀门等铸造行业的主要选择工艺之一。呋喃树脂的加入量通常是0.9%～2.0%(对砂子),催(固)化剂的加入量通常是20%～60%(对树脂)。为了提高铸型的强度和耐湿性，往往还加些硅烷耦合剂。1.2.2PEPSET树脂自硬砂工艺由两种组份即酚醛和异氰酸酯树脂再加入液体胺来促进型砂硬化。此工艺有独特的硬化特性，即可使用时间与起模时间之比很高(达75%),在75%的可使用时间内,型砂流动性极佳。起模时间可以根据催化剂的加入量
6、而进行调节，一般从2min～15min可调，且硬化均匀。PEPSET树脂自硬砂工艺广泛用于铸铁，铸钢及有色金属铸造上，特别适用于中小型件的高速造型。此法树脂粘结剂加入量为砂子的1%～2%，酚醛(组份1)与聚异氰酸酯(组份2)的添加比例为55:45～60:40。催(固)化剂的计入量为酚醛(组份1)的0.4%～8%。在型砂中加入2%～3%的氧化铁,可使铸钢件表面光洁又可防止碳黑缺陷。将组份1与组份2的配比加大到60:40,可防止由树脂中的氮引起的铸造缺陷。在型砂中加入0.25%的氧化铁,可防止皮下气孔。1.2.3树脂自硬砂工艺应用对比呋
7、喃树脂自硬砂工艺和酚醛聚氨酯(PEPSET工艺)及它工艺比较起来,各自应用范围见下表：树脂砂类型硬化特性可操作时间(min)起模时间(min)适应范围备注呋喃树脂树脂与硬化剂一接触就硬化混好就用,就能生产出优质铸件大于15min机床,泵,阀,船舶等中小批量硬化慢且吸湿性大PEPSET酚醛聚氨酯可调(2～15min)75%(2～15min)2～15min中小型铸件的快速生产在操作时间内流动性极佳然后迅速均匀固化酸固化酚醛(呋喃替代品)树脂与硬化剂一接触就硬化大型铸铁件及有色合金温度100C～380C,难于管理酚醛-酯(水溶性树脂和硬化
8、剂)增加硬化剂量可以增加硬化速度操作性好2～90min铸钢，成本高,环境好,铸造性好不含糠醇和氮,游离苯酚和甲醛少油尿烷芯子油+异氰酸酯时间较长时间较长大型铸件有逐年减少趋势水玻璃酯硬化的铸型储存性比水玻璃CO2铸型好,使用方便,效果
