原砂焙烧对覆膜砂性能影响的研究

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1、http://www.paper.edu.cn原砂焙烧对覆膜砂性能影响的研究﹡曾令太，朱世根，罗丹(东华大学,上海市,200051)摘要:为降低覆膜砂树脂加入量，研究了原砂焙烧对覆膜砂性能的影响。结果表明：原砂焙烧能大幅度提高覆膜砂的常温抗拉及抗弯强度，显著降低覆膜砂的最大发气量。因此，在强度保持一定的情况下，原砂焙烧可降低树脂加入量，进一步减少发气量。关键词:原砂；焙烧；覆膜砂；强度；发气性0引言随着人们对铸件质量的要求越来越高，覆膜砂由于具有强度高、流动性好、易于充填芯盒成型、尺寸稳定、存放性好等独特的优点，以及能够满足对铸件尺寸精度

2、和表面光洁度要求，因而受到越来越多的重视。但是覆膜砂技术仍还面临很多问题，比较突出的是如何降低树脂加入量的问题。降低树脂加入量意味着覆膜砂发气量的减少和成本的降低。这个问题与覆膜砂用原砂本身的缺点密切相关。为此，本文作者采用原砂焙烧方法，旨在提高原砂表面活性能、降低树脂用量以最终提高覆膜砂的性能。1实验部分1.1主要原材料70/140目福建平潭原砂；PF1904热塑性酚醛树脂；KH550硅烷偶联剂；固化剂为六亚甲基四胺(乌洛托品)；润滑剂为硬脂酸钙。1.2主要设备SQY型液压强度试验机(嘉兴仪器厂)；混砂机采用NRJ-411型搅拌机(无锡

3、建筑材料仪器厂)；ZS6试样成形装置(嘉兴仪器厂)；SFL型型砂发气性测定仪(邯郸华宇仪表厂)；H-15型电阻炉。1.3原砂焙烧处理先把原砂装入铸铁坩埚，密封好，然后送入H-15型电阻炉，在900℃保温2h后，用铁钳自炉内夹出坩埚以备后处理，命名为焙烧原砂0。对焙烧原砂用新型偶联处理方法处理备用，命名为焙烧原砂Ⅰ1.4原砂覆膜工艺将1kg经活性处理或未处理的原砂加热到160℃，保温45min，迅速倒入搅拌机中,加29g酚醛树脂,搅拌80s,加11.25g40%乌洛托品水溶液搅拌60s,再加3g硬脂酸钙搅拌30s,出砂破碎、过筛，冷却备用。

4、1.5试样制备及试验方法抗拉试样“8”字形腰部尺寸为11.15×22.30mm，抗弯试样尺寸高×宽×长为11.15×22.30×70mm，一次可制作试样三个。制备方法是将模具在加热板上加热至220℃,然后用较快的速度将冷却后的覆膜砂倒入模具,并用刮板的刀口从试样的中间分两次刮去多余的砂子，试样在刮平后不应有明显的沟槽或凸起，然后放上上加热板开始计时，硬化时间2min。待冷到室温后可进行强度试验。试样一组6个取其算术平均值。型砂发气性实验方法为：将温度指示调节仪的指针调到850℃，开启电源，加热升温，并自动控制温度；用精度为0.01g的天平

5、称量经过烘干且搅拌均匀的试样1g，均匀地放入不锈钢舟内；当炉温升到预定温度时，﹡本文通讯联系人,东华大学机械学院,上海市松江区201620,E－mail:sgzhu@dhu.edu.cn。-1-http://www.paper.edu.cn将定时选择按钮旋至3min的测试时间刻度上，并按下“定时”开关，将记录仪走纸速度调至20mm／min位置；用试样钩将盛有试样的不锈钢舟送入石英管，同时将石英管口密封，到预定时间后,讯响器发出信号，说明此试样的发气性已测试完毕，即可取出试样和不锈钢舟。每种试样测3次，取其算术平均值。2结果与讨论2.1原砂

6、焙烧对覆膜砂强度的影响焙烧原砂配制覆膜砂的工艺与一般原砂配制覆膜砂的工艺相同。但焙烧原砂Ⅰ配制的覆膜砂是桔红色，与一般覆膜砂有显著的外观区别。这里把焙烧原砂Ⅰ制成的覆膜砂命名为焙烧砂Ⅰ。为便于比较，制造一种以未焙烧原砂为材料进行新型偶联处理的覆膜砂，命名1号覆膜砂；以未焙烧原砂为材料不进行偶联处理的覆膜砂，命名0号覆膜砂；以焙烧硅砂0为材料制成的覆膜砂，命名0号焙烧砂，以与0号覆膜砂对应。各种覆膜砂试样的强度如图1所示。图1各种覆膜砂试样的强度性能比较从图1可看出，焙烧砂Ⅰ的常温抗拉强度比1号覆膜砂提高了将近40%，抗弯强度提高了25%。

7、0号焙烧砂抗拉强度比0号覆膜砂提高了85%，抗弯强度提高了1倍。上述数据表明，原砂焙烧后各项强度均大幅度提高了，如保持未焙烧砂的覆膜砂强度，则可降低树脂加入量，进一步减少发气量。使用焙烧原砂之所以能大幅度提高覆膜砂的强度,是由于原砂焙烧后改变了砂粒表面[1]的理化性能。如砂粒表面杂质中的结构水逸出；杂质高温下与砂粒剥离，尤其是影响覆膜砂强度的碱性杂质。从原砂焙烧试验中也发现,焙烧前的原砂几乎见不到有粉尘(因含量≤0.3%)，而焙烧后出现大量粉尘。粉尘就是高温下从砂粒表面分离出的杂质，为此生产中需增加风力除尘装置将其排除，这又提高了原砂Si

8、O2含量和烧结点温度。[2]同时，原砂焙烧发生二氧化硅的相变增加了原砂表面的活性能。从图1可看出，焙烧砂Ⅰ的抗拉强度和抗弯强度都较高。笔者认为，造成该性能差别的原因可能在于原砂焙烧后，原砂中的