樊武明， 史國慶，嚴江波，楊霄峰

（1.陜西柴油機重工有限公司，陜西興平 713100；2.陜西柴油機重工有限公司，陜西興平 713100）

呋喃樹脂砂強度影響因素研究

樊武明1， 史國慶2，嚴江波2，楊霄峰2

（1.陜西柴油機重工有限公司，陜西興平 713100；2.陜西柴油機重工有限公司，陜西興平 713100）

通過對影響自硬呋喃樹脂砂強度的研究，對影響樹脂砂強度的主要因素進行了總結。認為樹脂加入量超過1.7%時，樹脂砂強度將降低；固化劑加入量也應根據(jù)砂溫和對砂型硬化速度的不同要求而不同，一般控制在38%～55%之間為宜；隨著季節(jié)的不同，必須嚴格控制好砂溫。

樹脂砂強度; 樹脂加入量;固化劑加入量;砂溫;緊實度;微粉含量;含水量

自硬呋喃樹脂砂鑄造生產工藝主要有以下優(yōu)點：鑄件表面光潔、棱角清晰、尺寸精度高， 型砂流動性好，鑄型強度高等特點。在生產實踐過程中，樹脂砂的強度作為工藝要求的重要指標，直接決定了鑄件的表面品質。我們通過大量試驗研究，認為影響樹脂砂強度的因素主要有：樹脂加入量、固化劑加入量、砂溫、緊實度、微粉含量、灼燒減量、含水量等，各種因素對樹脂砂強度的影響具有一定規(guī)律。

1 樹脂加入量的影響

我們采用大林40～70目的水洗砂子作為原砂，樹脂和固化劑采用湖北某樹脂廠的配套產品，固化劑加入量為樹脂加入量的45%，樹脂加入量分別定為0.9%,1.0%,1.1%，1.2%，1.3%，1.4%～2.0%，分十組實驗條件對全新砂的抗拉強度進行研究，獲取的實驗數(shù)據(jù)如圖1。

圖 1 樹脂含量對樹脂砂強度的影響

隨著樹脂加入量的不斷提升，樹脂砂的強度在一定范圍內呈線性規(guī)律提升，采用大林40～70目砂子作為原砂，在固化劑加入量45%的條件下，樹脂加入量在1.2%～1.7%范圍內，樹脂砂強度隨加入量明顯提升，1.7%時樹脂砂的24 h終強度最高，超過1.7%時砂強度開始呈下降趨勢。

2 固化劑加入量的影響

結合生產實踐，我們就固化劑加入量對樹脂砂強度的影響進行了研究，正常生產中考慮到樹脂加入量過大會造成型砂發(fā)氣量增加，一般選取1.0%～1.3%之間的樹脂加入量，在試驗中我們采用全新砂，樹脂加入量為1.2%，分別對不同固化劑加入量下的24 h終強度進行了研究，獲取的試驗數(shù)據(jù)如圖2。

圖 2 固化劑含量對樹脂砂強度的影響

從圖中可以看出，在樹脂加入量以及其它條件不變的情況下，隨固化劑加入量的提高，樹脂砂強度逐漸升高，當加入量45%時強度達到峰值，伴隨著加入量的不斷提高，強度開始下降。這一原因主要在于當固化劑加入量超過45%左右時，酸度過強，樹脂和固化劑的聚縮反應速度過快，樹脂交聯(lián)結構不完整，樹脂膜和粘結劑橋變脆，促使樹脂砂終強度大幅降低；當固化劑加入量為45%時，酸性比較適中，聚縮反應最充分，樹脂砂的強度效果最佳。

3 砂溫的影響

通過大量生產實踐研究，在環(huán)境溫度保持不變的條件下，樹脂砂的強度受砂溫的變化影響非常明顯，我們對生產中的某臺混砂機采樣數(shù)據(jù)進行了分析研究，如表1。

表 1 不同砂溫下的樹脂砂24 h抗拉強度

圖 3 砂溫對樹脂砂強度的影響

當砂溫控制在15℃～35℃之間時，能夠獲得較為理想的樹脂砂強度，隨著砂溫的不斷提高，樹脂砂的強度呈大幅下降趨勢，從圖3中可以看出砂溫對強度的影響是比較大的。砂溫對樹脂砂強度的影響作用主要表現(xiàn)在對固化劑的影響以及對聚縮反應速率的影響，隨著砂溫的提高，樹脂和固化劑的聚縮反應速度不斷加快，聚縮過程產生的應力不斷增加，應力過高會造成原砂之間的膠合鏈斷裂，反而樹脂砂變脆、強度降低；當砂溫過高時，固化劑中的酸性物質會隨溫度的升高而產生不同程度的揮發(fā)，造成樹脂的反應不夠充分，一定程度影響了樹脂砂強度。

4 緊實度的影響

當砂溫在15℃～35℃范圍，樹脂砂未曾完全開始固化時，我們從生產現(xiàn)場進行試樣采集，部分試樣不做緊實，部分試樣進行緊實，通過大量試驗數(shù)據(jù)對比，緊實過的樹脂砂強度較未緊實的樹脂砂強度可提高10%～25%。試驗證明在樹脂砂未完全開始聚縮反應時進行緊實，可有效提高樹脂砂強度。

5 微粉的影響

實際生產過程中，由于樹脂砂的可再生性，一般樹脂砂使用混合砂或舊砂居多，從而也可以有效降低生產成本。但是實際生產中由于砂再生設備的除塵效果以及脫膜率影響，往往樹脂砂中存在一定量的微粉，微粉含量過多會使再生砂比表面積顯著增大，從而造成對粘接劑（樹脂）的需求量增加，當再生砂樹脂、固化劑加入量不發(fā)生改變的情況下，樹脂砂的強度會隨微粉含量的增加而下降。目前我公司對舊砂微粉控制在≤0.5%。

6 灼燒減量

再生砂的灼燒減量指的是樹脂砂再生后殘存的有機物即樹脂膜，該指標也是衡量砂再生設備再生脫膜效果的一項重要指標。舊砂在重復生產使用過程中，如果砂再生設備的脫膜效果不佳，將造成舊砂灼燒減量的不斷積累，當有機物遇高溫灼燒時發(fā)氣量會大幅增加，同時舊砂表面殘存的有機物會造成舊砂表面積增大，酸耗值增加，從而一定程度影響了樹脂砂的強度。目前我公司對再生砂燒減量控制在≤3.0%。

7 含水量的影響

樹脂砂的含水量在生產實踐中需要嚴格控制，含水量的增加會降低樹脂的粘度，會造成固化劑的酸性降低，最終影響到固化速度和強度；日常生產過程中使用的樹脂都添加有耦合劑硅烷，當水分含量過高時會造成耦合劑的分解失效，從而也會影響到樹脂砂強度。

8 結論

(1) 樹脂加入量超過1.7%時，樹脂砂強度將降低，可根據(jù)不同復雜程度鑄件、外模和型芯的不同對砂型強度的要求，選擇適宜的樹脂加入量；

（2）固化劑加入量也應根據(jù)砂溫和對砂型硬化速度的不同要求而不同，生產實踐中一般控制在38%～55%之間為宜，不能過高；

（3）砂溫是生產實踐中一項必須控制好的因素，夏季一般要通過砂再生設備中水冷系統(tǒng)將砂溫降到35℃以下，冬季通過合適的落砂時間和生產周期將砂溫控制在15℃以上；

（4）在生產過程中必須堅持做好緊實率的控制。特別是砂型面砂，好的緊實度不但能提高砂型表面光潔度，更能提高砂型強度；

（5）微分含量是通過合理設置除塵設備進行控制，微粉含量降的越低越好；

（6）灼燒減量是生產過程中要不斷監(jiān)控的指標，灼燒減量偏高將增加樹脂砂的發(fā)氣量；

（7）生產實踐中水分含量控制，主要通過控制好新砂中水分含量、樹脂和固化劑中水分含量。

[1] 馮勝山.樹脂和固化劑對冷硬樹脂砂高溫力學性能的影響[J].鑄造技術，2002（4）.

[2] 楊筱萍.溫度變化對呋喃樹脂砂固化劑加入量的影響[J] .蘭州理工大學學報, 2001, 27(2).

[3] 柳艷,李貴茂,李金田,宋建.再生砂微粉含量對樹脂砂強度的影響[J].現(xiàn)代鑄鐵,2014,34（3）.

Study to the infl uential factors of furan resin sand strength

FAN WuMing1,SHI GuoQing2,Yan JiangBo2，Yang XiaoFeng2
（1.Shaanxi diesel engine heavy industry Co., Ltd.,Xingping 713100,Shaanxi,China；2. Shaanxi diesel engine heavy industry Co., Ltd.,Xingping 713100,Shaanxi,China）

Study on the effect of the strength of self hardening furan resin sand ,The main factors affecting the strength of resin sand are summarized，That the amount of resin to add more than 1.7%,Resin sand strength will be reduced, The curing agent should be according to the different requirements of the sand and sand hardening speed and different, General control in 38% ～ 55% between the appropriate; with the different seasons, must be strictly controlled sand temperature.

. furan resin sand strength;amount of resin; amount of curing agent; sandtemperature; compactness; powder content; water content

TG221；

A；

1006-9658（2017）01-0020-03

10.3969/j.issn.1006-9658.2017.01.006

2016-07-03

稿件編號:1607-1426

樊武明（1969—），男，工程師，主要從事鑄造設備及工藝的研究與管理工作.