铸钢件生产时采用的几种自硬砂的

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1、铸钢件生产时采用的几种自硬砂的工艺性能的对比分析一.前言50多年来造型、制芯材料和工艺，在国内外有了长足的发展，特别是在生产铸铁件时，采用呋喃树脂砂取代粘土砂方面，显示了许多优越性，它已成为铸铁厂家进行技术改造的首选方案。在铸钢件生产中，从20世纪50年代开始采用水玻璃砂，到20世纪70年代，由于采用水玻璃砂生产的铸钢件的尺寸精度和表面质量都差，尤其是型、芯砂的溃散性不好，清砂十分困难，旧砂不能再生回用等问题，没有得到较好的解决，于是，在某些重机厂、水泵厂和机车厂等的一些铸钢件改用了呋喃树脂砂。到2

2、0世纪90年代末，又由于呋喃树脂砂生产的铸钢件易产生热裂等缺陷，以及磺酸固化剂热分解时产生的气体，导致铸钢件表面渗碳、渗硫，以及呋喃树脂砂环境污染等问题，使一些铸钢厂又开始采用酯硬化碱性酚醛树脂砂。不过，直到今天，水玻璃砂造型、制芯工艺，还是铸钢件生产中最基本、用量最多的一种造型、制芯方法。由于这三种自硬砂各有其优缺点，目前在我国这三种工艺并存，各厂都是根据本厂铸钢件生产的特点和批量，生产的现状和未来的要求等多方面进行综合考虑，而确定本厂的造型、制芯工艺。例如，二重厂、广重厂等生产中使用了酯硬化碱性

3、酚醛树脂砂，大重厂、沈重厂和一重厂等采用无氮呋喃树脂砂，其余的，包括铁道部下属的20多个机车车辆厂，还是采用水玻璃砂。9总之，人们总是希望能以较高的生产效率、较低的制造成本、较好的作业环境，生产出优质的铸钢件来，可是，到目前国内外还没有一种造型、制芯工艺能同时满足上述的全部要求，为此，下面将从生产效率、铸件质量、环境污染和制造成本等四个方面，对水玻璃砂、呋喃树脂砂和碱性酚醛树脂砂等三种自硬砂的工艺性能进行对比分析，以供参考。一.生产效率目前在铸造生产中得到广泛应用的造型、制芯工艺有三大类：热硬砂（如

4、热芯盒、覆膜砂等）、气硬冷芯盒砂（如三乙胺聚脲烷、CO2水玻璃砂、SO2呋喃树脂砂等）和自硬砂（如酯硬化碱性酚醛树脂砂、酸固化呋喃树脂砂、酯硬化水玻璃砂和胺固化聚脲烷砂等）。而对铸钢件生产来说，特别是生产中、大型铸钢件时，前两种工艺均不适用，目前主要是采用自硬砂为主。所谓自硬砂系指一种粘结剂，通过加入一种液体固化剂，使之在室温下在一定时间内，型、芯砂能在砂箱中，或芯盒内自行硬化成型的一种造型、制芯工艺。这种工艺最大的特点是，生产效率低，所以，自硬砂的造型、制芯效率就成为衡量该自硬砂工艺性能的重要指标

5、。作为衡量自硬砂生产效率大小的量度，一般采用型、芯砂的可使用时间与其起模时间的比值来表示，即其比值的大小表示在型、芯起模时间一定时，型、芯砂可使用时间的长短的一个标志，一般取值范围在0～1之间，接近1的高比值的自硬砂，表示它具有较高的造型、制芯的生产效率，从而，模具、工装的周转率也可加快，表1列出四种自硬砂的比值。从表中的比值对比可知，酯硬化碱性酚醛树脂砂排在第二位，表示它的硬化速度较快，生产效率较高。酸硬化呋喃树脂砂排在第三，而酯9表1四种自硬砂的比值。自硬砂种类酚脲烷砂酯酚醛砂酸呋喃砂酯水玻璃砂

6、比值0.75～0.800.670.530.5硬化水玻璃砂排在最后，表示它的硬化速度最慢，造型、制芯效率最低。由此可知，采用酯硬化水玻璃砂工艺时，工装、模具要求较多，特别是制造大型型、芯时，起模太早，型芯易变形，甚至出现断裂等问题，这点必须引起足够的重视。一.铸件质量随着装备制造业的发展，特别是外贸出口的需要，对铸钢件的表面质量和尺寸精度都提出了更为严格的要求，而这些都与造型材料的合理选用密切相关，现就以下几个方面的工艺性能，进行比较。3.1自硬砂的强度。呋喃树脂砂的最大特点就是粘结强度高、耐热性好；

7、其次是碱性酚醛树脂自硬砂，粘结强度最小的是水玻璃砂，表2列出三种自硬砂的24小时的抗拉强度对比。表2三种自硬砂的常温抗拉强度的对比自硬砂种类呋喃树脂砂碱性树脂砂水玻璃砂粘结剂加入量（％）1.22.03.024h抗拉强度(Mpa)1.51.41.03.2自硬砂的抗湿性。型、芯砂的抗湿性差，表示它的表面强度低，铸钢件易产生掉砂、冲砂、粘砂等表面缺陷。抗湿性的试验方法是；9将待测的砂样放入湿度100％密闭容器中，停放24小时后，测定其强度，再分别计算它的抗湿率，表3列出三种自硬砂的抗湿性的对比数据。从表中

8、的数据可见，酯硬化碱性酚醛树脂砂的抗湿性最好，用它制得的型、芯可长期在高湿度下存放。而水玻璃砂的抗湿性最差，它的表面安定性表3三种自硬砂的抗湿性的对比自硬砂种类碱性树脂砂呋喃树脂砂水玻璃砂抗湿性（％）20～3050～5580～90不好，因此，水玻璃砂生产的铸钢件上的表面缺陷最多，如掉砂、冲砂、粘砂等铸造缺陷造成的废品率可达总废品率的50％以上，增加了铸钢件的焊补率3.2自硬砂的高温热变形。铸钢件的尺寸精度差，超重、超差常与型、芯砂中的粘结剂紧密相关，图1表示四种自硬砂