论呋喃树脂砂铸造过程中应注意的问题及影响因素

郝韬

摘 要：呋喃树脂砂的特点是瞬间发气量大，高温溃散性好，易产生成气孔、夹渣和冲砂缺陷，在设计浇注系统时，应坚持快速、平稳、分散的浇注原则，浇注系统的截面积要比粘土砂工艺稍大一些，内浇道要分散放置。但在生产的过程中，仍然存在着诸多需要注意的问题，本文就呋喃树脂砂铸造过程中的问题和影响因素进行分析和解决。

关键词：呋喃树脂砂;铸造;问题;影响

在铸造企业中，呋喃树脂砂的应用在近几年都是比较普遍的，并且随着社会经济的发展，其工艺已达到成熟水平，发展也越来越快。在铸造的过程中也有诸多优点，如表面光洁、尺寸精确高、棱角清晰、废品率低、造型效率高等。但是，在应用的过程中，仍存在很多的问题，文章就影响呋喃树脂砂铸造工艺和存在的问题进行分析和解决。

一、铸造工艺对呋喃树脂砂铸造的影响及注意事项

（一）铸造的工艺

呋喃树脂砂在铸造生产过程中有瞬间发气量大，容易产生气孔，高温的溃散性好等特点，也易出现夹杂和冲砂现象。而在设计浇注系统的过程中，要按照以下原则：快速平稳、封闭底注、保证压头、严格挡渣。因此，在铸造工艺设计中，浇注系统的截面积要比粘土砂工艺大，内浇道要分散放置。为了提高浇注系统挡渣的能力，可以在横浇道加入陶瓷过滤网。为了避免在浇铸过程中出现冲砂现象，也可用陶瓷管做直浇道和底注的内浇道。因为呋喃树脂砂的强度高，所以在铁水凝固过程中不容易在产生缩孔，同时为了避免产生气孔或夹渣，所以在浇注时铁水温度一般也不低于1320℃。

（二）模型质量

对于中小批量生产的复杂铸件一般选用放置较久的干木料作为模型制作材料。为保证模板的刚性和平整度，型板的面板可选用较厚的多层板材料。对于中大型板，可以加装焊接的“米”字型槽钢框架进行加固，避免出现模型放砂箱后型板变形现象。如对模型的精度和寿命有更高要求，在已有成熟铸造工艺并可接受增加的模型成本，可以选择铝型或树脂型，但缺点是不易改型。工程技术人员也要在投产前对模型尺寸是否符合图纸和缩率的要求、是否符合设计工艺、是否适宜车间操作使用等问题进行确认。

二、铸造材料对呋喃树脂砂铸造的影响及注意事项

（一）原砂的选择

原砂一般选用粒度在40～70目烘干后的擦洗砂。需要指出的一点是，破碎砂虽然有二氧化硅含量高、耐火度高、高温膨胀应力小等优点但不适用于呋喃树脂砂，因为破碎砂经过铁水高温烘烤和在砂再生设备中高速摩擦脱模再生后易粉碎，不利于反复再生使用。并且破碎砂角型多为尖角不利于提高樹脂砂混合料的紧实度、流动性，也降低树脂砂固化强度。

（二）树脂固化剂的选择

适合铸造生产的树脂有很多种，但对于中小批量生产的灰铸铁来说中氮呋喃树脂是比较合适的。树脂中主要含有糠醇、酚醛和尿醛三种组分，需要综合考虑成本、产品类型和产品质量等因素确定三种组分的比例。中氮树脂含氮量一般为2%～5%，含水量不大于5%。

三、树脂砂混合料的工艺参数对呋喃树脂砂铸造的影响及注意事项

（一）固化强度

树脂砂混合料的固化强度可以划分为初强度和终强度，初强度是树脂砂混合料的固化1小时的抗拉性强度，可以被控制在0.1～0.4MPa。而树脂砂混合料的固化24小时的抗拉强度，就是终强度，它可以被控制在0.6～0.9MPa。不可一味追求过高终强度，否则就会使呋喃树脂加入过量，增加企业成本，再生砂灼烧减量过高再生困难，铸件易出现气孔。

（二）可使用时间

一般在生产的过程中，可以将树脂砂混合料开始混合到混合料发黏的时间认为是型砂使用的时间，其可控制在3～10分钟。而对于铸造的大型树脂砂而言，控制时间在15分钟左右。

（三）固化时间

在混合好树脂砂后，一般都会经过24小时，让树脂砂自行硬化，从而使之达到最高的强度。但是，由于生产呋喃树脂砂的企业不同，生产的环境和规模也不相同，所以，在浇注和造型之间的时间间隔一般都被控制在24小时之内。

（四）树脂固化剂加入量

树脂加入量一般为砂重的0.8%～1.2%，固化剂加入量一般为树脂的30%～60%（质量分数）。过低的树脂加入量容易导致起模塌箱、浇注冲砂等问题;过高的树脂加入量易导致增加企业生产成本、增加再生砂灼烧减量、铸件表面气孔缺陷等问题。所以树脂具体的加入量要根据实际造型的砂箱大小、模型复杂程度、树脂砂终强度等要求进行调整。过低的固化剂加入量不易使固化剂和树脂充分混合均匀，过高的固化剂加入量会造成浪费。

（五）吃砂量

呋喃树脂砂的强度高，其吃砂量要比粘土砂要小。过高的砂铁比，浪费树脂固化剂，产生大块的废砂块，加重再生机和落砂机负担，使LOI值不断升高，最终会增加铸件的气孔缺陷;而过低的砂铁比，就会在铸件浇注的过程中发生跑火现象。可通过制作专用砂箱和向砂型内填充旧砂块的方式降低砂铁比。

四、铸造设备对呋喃树脂砂铸造影响及注意事项

（一）混砂设备

混砂机是重要的铸造机械之一，它的运行稳定也直接影响着混砂质量。根据呋喃树脂砂工艺特点其适合选用连续式单臂或双臂混砂机。

（二）砂再生设备

砂再生设备主要作用是脱树脂膜和除尘。LOI值（灼烧减量）是衡量再生砂脱膜率的重要指标，LOI值一般控制在小于3.5%。型砂粉尘含量高会增加树脂的消耗量，造成砂型透气性差，出现废品率高的现象，所以尽可能降低型砂中的粉尘含量。

（三）砂调温

树脂砂生产时理想砂温是25～30℃，砂温高低对树脂固化速度有很大影响，在砂温超出一定范围后通过固化剂调整树脂硬化速度非常困难，效果也不理想。所以在不同季节要使用砂调温设备对型砂进行升温或降温处理。

五、结束语

总之，呋喃树脂砂的铸造生产中，合理地铸造工艺、合格的铸造材料、可靠的铸造机械设备和熟练的技术工人为铸造企业生产优秀铸件必不可少的基本条件。以上是作者在企业生产实践中发现并需注意的一些问题及影响因素，通过分析解决这些问题可以帮助铸造企业提高产品质量，降低生产成本，增加效益和稳定发展。

参考文献：

[1]章舟.呋喃树脂砂铸造生产及应用实例[M].北京：化学工业出版社，2007，10.

[2]李远才.铸造造型材料实用手册[M].北京：机械工业出版社，2009，3.

[3]刘海彬，闫桂祥，张保军.树脂砂自动控制仪的研制与应用[J].铸造，2011，1.

[4]冯胜山，黄志光.砂型铸造生产技术500问[M].北京：化学工业出版社，2007，8.