用于冷芯盒工艺的高性能水基涂料的研究.doc

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1、用于冷芯盒工艺的高性能水基涂料的研究DevelopmenttheWater-basedcoatingforcoldboxprocess刘生银,孙兴华,金晓春,黄爱民（亚什兰(中国)投资有限公司铸造部,上海200030）摘要:水对冷芯盒工艺的砂芯强度影响非常大,试验数据表明,已经生产出来的砂芯,如果在高潮湿(相对湿度90%)中存放24小时,强度会下降50%-67%.生产实际中,芯砂中如果含水量大于0.2%时,几乎不能用于冷芯盒工艺;鉴于此,开发出一种对砂芯强度影响最小的水基涂料。关键词:冷芯盒工艺;砂芯强度;9022C水基涂料Abstract:Sandcoresmadebycold

2、boxprocessareverysensitivetomoisture.Itisshownthatthetensilestrengthofsandcoreswilldecreaseby50-67%aftertheyarestored24hoursunder90%relativehumidity.Itisrecommendedthatsandmoistureshouldbelessthan0.2%inthefoundry.Tominimizetheimpactofwaterbasedcoatingtosandcorestrength,Ashlanddevelopedakindof

3、coatingwithminimalpenetrationintosandcores.KeyWords:ColdBoxProcess,Sandcorestrength,9022Cwaterbasedcoating早在上世纪60年代时,冷芯盒工艺就由亚什兰公司发明并申请了专利,随后的80年代,我国引进了该工艺用于汽车发动机主要零部件的生产，并一度在我们的铸造教科书上称之为亚什兰工艺。冷芯盒树脂是由酚醛树脂和异氰酸酯树脂两组分组成，两组分在三乙胺作催化剂的作用下，常温时快速硬化。该工艺的优点明显,可快速同时硬化(10秒之内),无需加热,初始强度和终强度高,适合大批量快速生产要求。冷芯

4、盒树脂反应机理:酚醛树脂异氰酸酯聚氨酯随着国内铸造业对该工艺的深入了解和实际使用,越来越多的铸造厂采用了该工艺,据不完全统计,目前国内几乎所有大型汽车发动机铸造厂家均采用冷芯盒工艺。但是该工艺中的II组份异氰酸酯和水有很强的反应倾向异氰酸酯与水反应:HR-NCO+H2O[R-N-COOH]R—NH2+CO2异氰酸酯与水的反应优先于与I组分酚醛树脂的反应,即反应前,如果异氰酸酯遇到水,无论是在树脂中或砂子中,均会先与水反应,然后才会和酚醛反应,因此砂芯强度会大大降低。所以冷芯盒工艺要求芯砂中含水量不得高于0.2%.1原砂中带有水分的情形我们在试验室里做了试验,采用标准大林砂

5、50/100目,原砂含水量为0.13%.试验前,先将砂子在烘箱中烘干,再分别加入0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和1.0%的水,然后测试不同含水量的砂子的冷芯盒工艺强度。采用亚什兰的440C/840C冷芯盒树脂,树脂加入量两组份共为1.5%(组份I:组份II=50:50)。表1:砂含水量对砂芯强度的影响砂含水量,%30s1hr3hr24hr0.0011.1214.7615.1017.410.2010.3513.6414.6216.150.309.7911.8911.4713.500.404.976.575.457.690.502.804.553.993.081.

6、000.000.000.000.0012.009.006.003.000.000.00原砂含水量对瞬时强度（30S)的影响0.200.400.600.80含水量(%)1.0020.0015.0010.005.000.00图1原砂含水量对瞬时（30s）强度的影响原砂含水量对3小时强度的影响0.000.200.400.60含水(%)0.801.00强度（KGF)强度(KGF)图2原砂含水量对3小时强度的影响从表1、图1、图2结果可以看出,当原砂中含水量为0.3%时，砂芯3小时强度及24小时强度明显降低，因此冷芯盒工艺要求原砂含水量小于0.2%。2固化后的砂芯遇到水分的

7、影响采用亚什兰的440C/840C冷芯盒树脂,大林标准40/70目砂,砂含水量低于0.2%,树脂加入量两组份共为1.5%(组分I:组分II=50:50)。将固化后的砂芯分别放置于室温，50%相对湿度，以及40℃，90%相对湿度下比较湿度对砂芯强度的影响。表2:大气湿度对固化后的砂芯强度的影响试验室温度/湿度25℃/50RH40℃/90RH30s5Min1Hr3Hr5Hr7Hr9Hr24Hr25.020.015.010.05.00.013.817.118.619.119.720