論型砂強(qiáng)度隨樹(shù)脂加入量的變化

馬　俊

（共享裝備股份有限公司，寧夏銀川750021）

論型砂強(qiáng)度隨樹(shù)脂加入量的變化

馬俊

（共享裝備股份有限公司，寧夏銀川750021）

本文通過(guò)對(duì)KF-3G樹(shù)脂加入量和型砂強(qiáng)度的研究，總結(jié)了型砂強(qiáng)度和樹(shù)脂加入量的關(guān)系，為實(shí)際生產(chǎn)提供了依據(jù)。

型砂強(qiáng)度；樹(shù)脂加入量；呋喃樹(shù)脂

型砂、芯砂、樹(shù)脂、固化劑等是鑄造生產(chǎn)中的輔助材料，也是鑄造生產(chǎn)中必不可少的材料。這些輔助材料主要用來(lái)形成鑄件的型腔，以容納用以構(gòu)成鑄件的原材料。而用以形成鑄件原材料的金屬液要求鑄件的型腔具有足夠的強(qiáng)度[1]。本文在型（芯）砂目數(shù)、砂溫、環(huán)境溫度、濕度、PH值等因素相同的情況下，對(duì)KF-3G樹(shù)脂加入量和型砂強(qiáng)度間的關(guān)系進(jìn)行研究，總結(jié)了型砂強(qiáng)度和樹(shù)脂加入量的關(guān)系，為生產(chǎn)制造提供了可參考的依據(jù)。

1　型砂分析

1.1型砂的種類(lèi)

型（芯）砂按照粘結(jié)劑種類(lèi)可分為黏土砂、水玻璃砂、油砂以及樹(shù)脂砂，其中樹(shù)脂砂又可分為呋喃樹(shù)脂自硬砂、堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂、胺固化酚脲烷自硬砂等等。樹(shù)脂自硬砂是指原砂或再生砂以合成樹(shù)脂為粘結(jié)劑，在相應(yīng)的固化劑作用下，在室溫下自行硬化成型的一類(lèi)型（芯）砂。

目前，我公司使用的型（芯）砂位呋喃樹(shù)脂自硬砂。

1.2呋喃樹(shù)脂自硬砂硬化機(jī)理

呋喃樹(shù)脂自硬砂的粘結(jié)劑為呋喃樹(shù)脂、固化劑為對(duì)甲苯磺酸，其中呋喃樹(shù)脂的加入量為原砂重量的0.9%~1.2%、固化劑計(jì)入量為樹(shù)脂重量的30%~ 50%，在硬化過(guò)程中，主要發(fā)生兩種類(lèi)型的反應(yīng)：失水縮聚反應(yīng)和呋喃環(huán)破裂然后進(jìn)一步加成聚合反應(yīng)，具體表現(xiàn)是通過(guò)羥基之間的縮聚反應(yīng)和C=C雙鍵的加成反應(yīng)形成立體結(jié)構(gòu)，從而使呋喃樹(shù)脂砂芯具有一定的強(qiáng)度[2]。

1.3型砂強(qiáng)度的影響因素

影響型砂強(qiáng)度的因素有：樹(shù)脂加入量、固化劑加入量、型砂溫度、環(huán)境溫度及濕度等。

環(huán)境溫度和環(huán)境濕度是影響硬化速度的重要因素，環(huán)境溫度越高則固化劑對(duì)樹(shù)脂的催化作用越強(qiáng)烈，硬化速度越快；環(huán)境濕度高會(huì)影響水分的蒸發(fā)速度，使硬化速度減慢，當(dāng)砂型長(zhǎng)時(shí)間處在濕度過(guò)高或過(guò)低的環(huán)境時(shí)，硬化速度相差較大。

相較環(huán)境溫度，型砂溫度對(duì)樹(shù)脂砂的硬化速度影響更大。就我公司目前的生產(chǎn)節(jié)拍情況，型砂溫度大于40℃時(shí)，呋喃樹(shù)脂砂的可使用時(shí)間將小于生產(chǎn)節(jié)拍，造成生產(chǎn)不暢。

2　型砂強(qiáng)度與樹(shù)脂加入量關(guān)系的研究

2.1試驗(yàn)設(shè)備及材料

試驗(yàn)設(shè)備：XQY-Ⅱ智能型砂強(qiáng)度機(jī)、電子秤、混砂機(jī)、φ40鐵模、Saz樹(shù)脂砂制樣機(jī)。

試驗(yàn)材料：KF-3G樹(shù)脂、GH05固化劑、機(jī)械再生砂（目數(shù)可為40、50、70）.

試驗(yàn)條件：環(huán)境溫度20℃、環(huán)境濕度33%、型砂溫度20℃.

試驗(yàn)方案：1 000 g再生砂、不同樹(shù)脂加入量下，對(duì)砂型的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。

2.2試驗(yàn)過(guò)程

1）用電子秤稱(chēng)取1 000 g再生砂，置于混砂機(jī)內(nèi)；

2）在混砂機(jī)內(nèi)加入固化劑，啟動(dòng)混砂機(jī)將再生砂與固化劑混合均勻；

3）在混砂機(jī)內(nèi)加入一定量樹(shù)脂，并繼續(xù)攪拌，使得再生砂、固化劑、樹(shù)脂全部混合均勻；

4）將混合均勻的上述型砂采用流砂的方式置于φ40鐵模中；

5）在上述試驗(yàn)條件下放置2 h后起模，24 h后用XQY-Ⅱ智能型砂強(qiáng)度機(jī)進(jìn)行抗壓試驗(yàn)。

2.3方案驗(yàn)證

表1為不同試驗(yàn)方案下，砂型抗壓強(qiáng)度的檢測(cè)情況。

表1　不同樹(shù)脂加入量下砂型抗壓強(qiáng)度檢測(cè)值

圖1為不同樹(shù)脂加入量下，40目～70目機(jī)械再生砂室溫抗壓強(qiáng)度的變化趨勢(shì)圖。

2.4實(shí)施例

在環(huán)境溫度20℃、環(huán)境濕度33%、型砂溫度20℃的條件下，采用KF-3G樹(shù)脂和GH05固化劑生產(chǎn)某型號(hào)機(jī)架砂芯18件，其中樹(shù)脂加入量為1.2%.對(duì)所述18件機(jī)架砂芯的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，其平均抗壓強(qiáng)度為4.321MPa，與試驗(yàn)結(jié)論相一致。如圖2所示，為所述機(jī)架砂芯的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1　不同樹(shù)脂加入量下砂型抗壓強(qiáng)度變化趨勢(shì)

圖2　某機(jī)架砂芯結(jié)構(gòu)示意圖

3　結(jié)論

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)可知，在環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、型砂溫度及硬化時(shí)間相同的情況下，砂型的強(qiáng)度隨著樹(shù)脂加入量的增加而增大。但砂型的硬度并不是越高越好，要根據(jù)鑄件的大小、澆注量的大小、澆注系統(tǒng)的分布等具體確定。

［1］蔡震升.造型材料及砂處理［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

［2］李傳栻.原砂性狀對(duì)自硬樹(shù)脂砂性能的影響［J］.現(xiàn)代鑄鐵，2012（5）：5-12.

［3］修坤.呋喃樹(shù)脂及其在樹(shù)脂砂中應(yīng)用的研究進(jìn)展［C］//2009年中國(guó)鑄造活動(dòng)周：2009中國(guó)鑄造活動(dòng)周論文集，2009：11-18.

Relation between Sand Strength with Content of Resin

MA Jun
（Kocel Steel Foundry Co.，LTD.，Yinchuan Ningxia 750021，China）

In this paper，we summarize the relation between sand strengh and content of resin，which provides some guidance for foundry work.

sand strength，content of resin，furan resin

TG221

A

1674-6694（2016）05-0042-02

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.05.013

2016-06-22

馬俊（1991-），男，漢族，寧夏銀川人，學(xué)士，材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)主要從事鑄造工作。