浅谈呋喃树脂砂的生产与质量控制

浅谈呋喃树脂砂的生产与质量控制

作者：王明铸

来源：《科技创新与应用》2013年第11期

摘 要：由于对呋喃树脂砂生产经验的不足，在应用过程中还存在很多问题，文章从铸造工艺、过程控制和现场管理的角度介绍了呋喃树脂砂在铸造生产中的应用和质量控制要点，只有在生产过程中保证操作质量，才能保证产品的最终质量。 关键词：呋喃树脂砂；过程控制；铸钢件

随着对铸件质量要求的不断提高，呋喃树脂砂工艺自20世纪80年代在我国开始应用，由于其良好的溃散性、自硬特性、提高劳动生产效率、节省作业面积、明显提高铸件的尺寸精度和表面质量等优点，并大幅度减轻了工人的劳动强度，明显改善了铸造车间的工作环境，而得到了广泛的推广和应用。

然而由于对呋喃树脂砂的工艺特性的认识不足和缺乏生产经验，在实际呋喃树脂砂生产中，并没有完全达到减少生产成本和提高铸件质量的目的。同时呋喃树脂砂生产的铸钢件易产生气孔和裂纹等缺陷。但通过采用合理的工艺、加强过程控制和现场管理，可以提高产品质量、降低生产成本和提高生产效率。 1 工艺方面

由于呋喃树脂砂的保温性好，铸钢件在呋喃树脂砂中的凝固速度明显比在粘土砂中的凝固速度缓慢。特别是在铸件的热节处或转角部位由于凝固缓慢，极易在这些部位产生裂纹等缺陷。另外由于呋喃树脂砂高温退让性差，铸件产生热裂纹的倾向性明显增大。根据呋喃树脂砂的这些特点，并结合铸件的结构特点在铸件易产生裂纹的部位应设置拉筋，在散热较差的圆角部位适当增大铸造圆角。对于合金钢铸件，与粘土砂和水玻璃砂相比需要延长打箱时间，减小热应力来降低铸件产生裂纹的倾向性。

浇注系统对呋喃树脂砂生产的铸钢件质量影响较大，如果浇注系统设置不合理，极易导致铸件产生裂纹、气孔或夹砂等缺陷。铸钢件浇注系统一般都采用开放式，与粘土砂或水玻璃砂型相比，呋喃树脂砂中钢水上升速度要采用快速、平稳和分散的原则，浇注系的截面积要比粘土砂和水玻璃砂的大一些。针对呋喃树脂砂发气量大和高温易溃散的特点，在铸件结构和生产条件允许的条件下，尽量采用底注方式。

对于大型铸钢件，为了避免产生气孔等缺陷。在浇注前需要采用热风炉对型腔进行烘干，以免受潮。 2 砂型质量方面

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

砂型的质量对铸钢件的表面质量和内部质量都有直接的影响，砂型和砂芯的强度是衡量砂型质量的一个重要参数。当砂型或砂芯的强度过高时，会在铸件收缩时产生较大的机械应力，增大铸钢件产生热裂纹的倾向性；如果砂型或砂芯强度过低，往往会造成粘砂、夹砂等铸造缺陷。因此需要根据生产现场的环境情况如温度湿度等，调整树脂和固化剂的加入比例，以满足铸钢件质量要求的砂型强度。一般情况下对于大型铸钢件砂强度控制在以下强度即可：砂型1.0MPa以上大型复杂的砂芯可以取1.2MPa以上。当采用呋喃树脂砂生产铸钢件时，要根据铸件的结构特点和材质适当选择合适的砂型强度，只有这样才能确保生产出高质量的铸件。 3 涂料方面

涂料涂刷质量的好坏直接影响着铸件的表面质量，对于呋喃树脂砂而言，涂料对铸件质量起着至关重要的作用。由于树脂砂在高温时会发生分解，如果涂料质量不好或涂刷质量不好，在采用呋喃树脂砂生产铸钢件时产生粘砂或夹砂的可能性增大。因此树脂砂使用的涂料附着力要好，同时要保证涂料涂刷的厚度特别是浇注系统附近的型腔涂刷质量。 4 树脂和固化剂

树脂和固化剂是影响砂型质量的一个重要因素，在生产过程中需要严格控制树脂和固化剂的技术指标。对于大型铸钢件应选用高呋喃（糠醇含量≥90%）且低水分的无氮呋喃树脂为好，在生产过程中需要根据不同的产品结构和型芯的大小，选择合适的砂型强度。因此需要根据不同的季节、温度及湿度，对固化剂进行调整以达到较好的硬化速度和硬透性。固化剂的加入量对呋喃树脂砂的强度有一个最佳值，加入量过多或过少都会降低型芯强度。 5 型砂质量的控制

影响砂型质量的因素，其中型砂中微粉含量对树脂和固化剂的使用量影响很大，而且直接影响铸件质量。对于新砂应妥善保管，防止外来杂质污染，同时要特别防止碳酸盐等碱性物质混入。对于再生砂需要严格控制微粉含量，微粉是指再生砂中140目以下的物质。众所周知型砂中微粉含量越高，型砂的透气性越差，同时消耗的树脂和固化剂也越高。因此需要严密监控除尘设备的工作状态，及时清理灰尘。同时要对型砂进行定期检查和监控，否则将对产品质量和生产造成极大的不利影响。 6 砂温的控制

再生砂砂温对呋喃树脂砂的生产和质量影响都非常大，再生砂砂温在15～30℃为宜，如果砂温过高将造成硬化时间过短，砂型强度降低，无法保证砂型质量，同时也使生产无法正常进行。特别是在夏季这种情况更为突出。因此需要采取冷却系统对砂温进行降温处理以保证正常生产的进行。而在冬季由于环境温度偏低，造成呋喃树脂砂固化速度过慢或不固化，同样也满足不了产品质量和生产的要求。在此情况下需要保证厂房的温度以使生产能够顺利进行。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

高效优质是呋喃树脂砂所具有的明显优势，也是未来铸钢件生产的一个主要方向。但呋喃树脂砂也存在裂纹倾向性大及高温退让性差等缺点，经过生产实际验证，合理的工艺方案结合严格有效的现场管理和控制，完全可以保证产品质量。但在呋喃树脂砂生产过程中，还有很多问题需要进一步的探究。 参考文献

[1]王耀科，李远才，王文清.国内外树脂砂的现状及展望[J].铸造，1998（8）. [2]姚青，陈文斌，李俊峰.呋喃树脂砂在铸造生产中的应用及质量控制[J].铸造，2007（56）.

[3]冯晋芬，王胜.铸造过程质量的控制研究[J].机电产品开发与创新，2008（4）.