二、树脂砂可使时间

树脂砂混制好以后，即开始了树脂的固化反应，如果混制好以后停留一段时间再造型，则会将已经交联起来的部分树脂链重新破坏，使得终强度恶化。所以刚混出的型砂做出的试样强度最高。如果将混制好的树脂砂每隔一定时间作出一组式样，分别测定他们的

24小时终强度，可以作出象图 3— 2那样的曲线。我们将终强度为刚混制好砂的式样终强度

70%的试样制作时间称为可使用时间。超过可使用时间的秒，流动性恶化，给制芯带来困难，甚至无法做成，做成的强度也低，充填密度也小，表面稳定性也差，容易引起冲砂和傻眼缺陷。所以树脂砂造型制芯的原则之一就是混好的砂要尽快成型，要在可使用时间之内完成造型操作。生产现场上判定可使时间的方法，一般是当型砂开始

发粘，呈粘连，即认为已超过了可使用时间。

三、可起模时间

树脂砂造型制芯后，必须等型砂建立一定强度后才可起模，否则型和芯继续发生变形和破裂等，一般认为型砂抗压强度达到 1 .4Kg /cm

2，作为可起模强度，将这段时间称为可起模时间。生产现场可通过经验判定起模时间，一般手持钉子向砂型（芯）中扎不进去时，被认为是可以进行起模了。见图

3— 3所示 .

3 — 2 影响呋喃砂硬化特性的因素

影响呋喃树脂砂硬化特性的最主要因素是树脂与固化剂的品种及加入量（固化剂占树脂重量的比例），此外原砂的含水量耗酸量及温度、环境的温度与湿度等也对树脂砂的硬化特性有一定影响。

• 环境温度和湿度

硬化速度随环境温度升高而加快，可使用时间也随之减少。理想的环境温度一般为 20

— 30℃，一般温度高，http://www.hnfzb.gov.cn/a/zhuanji/jiaqikuai/2012/0314/705444.html。初强度与终强度也高些，可起摸时间缩短。但当环境温度达 40℃时初强度随较好，但终强度却比 15℃还要低。

硬化反应是一个缩合反应，有水分折出，所以环境湿度大影响硬化反应的进行，降低初强，也降低终强度。

为此，根据气温与湿度的变化，需调节固化剂的品种和加入量。

• 砂温

在 35℃以下时，提高砂温，不仅硬化快，而且终强度高，但超过 40℃的砂，使型砂可使用的时间大大缩短，终强度和表面稳定性也会降低。

砂温低于 5℃，则硬化困难。为此，对于混碾前的砂预先进行调温处理，尤其是旧砂回用情况下，旧砂再生后温度仍可达

90℃左右，经过砂冷却装置后，将砂温降到 35℃以下使用。

• 其他影响硬化特性的因素

原砂耗酸量高，需耗费一定量固化剂以中和砂中碱性物质，故降低硬化速度和终强度。原砂中水分含量高影响硬化速度和终强度。加入缓凝剂（如氯化钙）可以减缓硬化速度和延长可使时间。

3 — 3 自硬呋喃树脂砂的性能

• 表面稳定性

将经 24小时硬化后的φ 50× 50试样称重 W 1；然后放在 14目筛上振动 2分钟，再称重 W 2，则表面稳定性为：

SSI=W 2/W 1 × 100 ％

砂型（芯）表面稳定性不足会导致冲砂及砂眼、机械粘砂等缺陷，一般来说表面稳定性的好坏与型砂常温强度的高低是一致的。增加树脂加入量，选择合适的固化剂品种及加入量，不超过可使用时间，造型时适当的紧实，芯盒填砂面用刮刀墁平等等都可提高表面稳定性。

生产上要求砂型（芯）的互作表面（即与铁水接触的表面）稳定性应大于

90%，名人创业艰辛故事。现场经验判定方法是用手指摩擦硬化后的型（芯）表面，一般以摸不下砂粒为准。

• 透气性

它与硬化速度无关，与砂的粒型和粒度组成有关，颗粒越小，粒度越分散，含微分越多则透气性越差，粘结剂加入量多也影响透气性。

透气性好是呋喃树脂砂的一个优点，他弥补了有机铸型发气量大的优点，但也不可忽视采用集中通气等方式解决砂型和型芯的通气。

• 发气量

呋喃树脂是有机粘结剂，型砂发气量主要与树脂的成分和加入量有关。脲醛的发起量大，而糠醇和甲醛的发气量低。加入量大，发气量相应增大而且发气时间也延长，但与发气的增长率不成比例。图

3—

4为树脂加入量与发气量的变化关系。千方百计降低树脂加入量之所以成为树脂砂互艺最基本的问题之一，除了经济上的原因之外，也是为了尽量降低砂型发气量，以减少铸件的气孔、呛火等缺陷。由于发气量与型砂灼减量成正比（见图

3— 5），为方便起见，生产厂常以测定型砂灼热减量的方法代替测定发气量。

• 溃散性

其指标用高温残留强度高低来反映。将试样经 24小时硬化后放在 100、 200、

300℃的电炉中保持一定时间，取出冷却至室温，测定其抗压强度。残留抗压强度越低，说明溃散性越好。一般说呋喃砂溃散性比较好，

500℃左右残留强度为零。

实际砂型浇注后，由于树脂砂导热性较差，靠近铁水部分的砂层经受高温显示出较好的溃散性，但离铁水稍远一些的砂层受到热作用较小，残留强度仍然很高。为了防止热裂和清砂方便，应在造型时采取降低砂铁比的各种措施，以提高宏观溃散性。

• 高温强度

是指式样在高温（如

900℃）状态下测得的强度。对于有机系铸型而言，要保证铸型经受住金属溶液的热冲击，是铸件凝固前铸型不至于过早溃散。提高高温强度主要通过提高树脂中糠醇的比例。另外，砂中添加少量氧化铁或硼酸等添加剂，或采用膨胀小耐热性好的锆砂，铬矿砂也可以提高热强度。

第四章 树脂砂的操作工艺

4 — 1 呋喃砂的混制

一、型砂配制程序

为了使树脂、固化剂、偶联剂能在最短的时间里均匀复盖在砂粒表面，需利用混砂机混制。根据混制的程序不同，分为单砂双混法和双砂三混法二种，它们的混制程序如图所示。

砂 + 固 化 剂 砂 + 固 化 剂 砂 + 树 脂

根据混砂机构造不同分为连续式混砂机和间歇式混砂机两种。连续式混砂机一般为搅笼式。固化剂和树脂分别通过定量泵先后加进（单砂双混）或分别加进（双砂三混法）搅笼里的砂中被螺旋叶片混合均匀后连续放出。间歇式混砂机有低速的普通搅拌机和高速旋转的碗形混砂机。需要指出的是，当树脂加入已混和有固化剂的砂中后，应该在数秒钟至半分钟内混好尽快出砂造型，不可在混砂机内混制时间过长。

二、树脂与固化剂的加入量

随着树脂加入量增加，呋喃砂的终强度将增加。一般抗拉强度应大于 8— 10Kg /cm 2或抗压强度大于 25— 30Kg /cm

2即可。这时还应考虑型（芯）的大小，复杂程度以及铁水压头高低等因素，过高的强度是不必要的，不仅浪费昂贵的粘结剂，而且增加发气性促成气孔类缺陷，同时降低溃散性增加落砂出芯的困难。

4 — 2 造型制芯操作

• 模样准备

可以采用木模、金属模和环氧树脂塑料模，对单件要求不高的铸件还可使用泡沫塑料做的一次性模样。

冬季使用金属模或金属型板会影响硬化，尽可能采用木模。模样的拔模斜度适当增大，芯盒尽量做成脱开式或稻桶式，对限制拔模斜度的模样可做成抽芯式。浇注系统和圆角尽量在模样上做出，起模螺栓应装置紧固。

造型前应检查模样是否完好齐全，木模表面应平整光滑，不得有裂纹、划痕，并在造型制芯前涂上脱模剂。放砂前要仔细检查活块是否齐全到位。加气块规范 。

• 芯骨与吊攀的准备

制芯前应准备好必要的芯骨与吊攀。由于树脂砂强度高，芯骨可以大大简化，一

般不必作整体铸铁芯骨，可以通过散插铁棒，但也要考虑到起模、搬运、下芯合箱、浇注时的铁水浮力等等对泥芯刚性及强度的要求，放置足够的芯骨，对大泥芯可放入铸铁龙骨，吊攀下钩处注意插横担铁条。

• 造型紧实

树脂砂流动性好，自紧实性能好。但造型中仍需十分注意凹处、角部、活块凸台下等不易充填部位的紧实操作。紧实可用木棒捣、用手塞，填砂面可用脚踩或木锤紧实。紧实不好的铸型或局部表面，其表面稳定性差，容易造成机械粘砂（渗铁）、冲砂及砂眼，而且起模后铸型的疏松难以修补。

放砂和紧实中要注意模样活块、浇口棒、出气及冒口棒、浇口陶管等的移动和松动。直浇口棒及出气、冒口棒应在造型后几分钟内拔出。

入砂中对于连续混砂机的头砂，因树脂量和固化剂量不正常，应接放在提桶时里当背砂使用。否则铸型内表面有局部不硬化或强度不够时往往要整箱敲掉。

要重视直浇口处型砂的强度，因直浇口表面稳定性不够引起的冲砂往往是造成铸件砂眼缺陷的重要原因。同样，对于与铁水接触的芯盒添砂面，为增强表面稳定性，应及时用墁刀刮平。

大砂箱造型时，放砂时间有可能超过树脂砂的可使用时间，因此要注意放砂的推进路线，对已开始反应的部分尽量不要再去挖动，所以放砂前一定要做好各项准备工作，包括思想上的充分准备，尤其要周密计划好吊攀的放置方向及部位。对填砂面的吊攀应在造型后即使挖出吊攀头部。

对于非型板模样多箱造型时，应在分裂面上刷一层分型剂（一般用滑石粉）

• 起模与修型

树脂砂起模时间要控制适当，过早易变形，太尺起模困难，因此，一般在造型后约半小时左右，用洋钉（ 3“—

4”）向铸型里扎，若扎不进去时，一般说来即可进行起模了。由于树脂砂型起模是在半硬化状态下进行的，所以需利用较大的冲击力，这时要注意起模样的平衡性，不要用铁榔头直接敲击木模，应垫上木块或用橡胶、塑料、木制榔头。拆芯盒时要注意每个活动部分的起模顺序与起出方向，挖出吊攀头部。

对于起模或搬运中不慎破损的部分，成块的可涂专用的型芯修补粘合剂后回原处，必要时用钉子加固，其它破损处可用新混制时树脂砂填补，并用墁刀刮平。

修过的部分，其强度和表面稳定性较差，所以最主要的是要很仔细小心的做好起

模、搬运、翻转等互作，最大限度的减少修行操作。

造型与制芯时要特别注意放好出气。

• 上涂料

刚起模的型和芯不易立即上涂料，因为这时树脂的硬化反应还处在初级阶段，遇到涂料中的水分（溶剂）影响硬化的正常进行。若使用酒精快干涂料，需立即点火燃烧，又会使未反应完全的树脂过烧，这些都会降低铸型（芯）的表面稳定性。一般应在造型后

4— 8小时以后才可进行上涂料作业。

为防止溶剂和水分过多地渗进型芯深出，影响涂层的干燥程度，并保证涂层厚度以提高抗金属渗透能力，涂料必须有一定浓度。在涂刷性能（如流平性、易涂性等）可以的情况下，应保证涂料浓度有

30“ Be以上为宜。涂前搅拌均匀。

刷涂料要自上而下进行，不要使涂料流挂堆积、应涂刷均匀、减少刷痕，还要注意不得漏涂，整个浇注系统都必须涂到，在不便涂刷时防止浇口陶管。为了合箱时不使砂粒掉入型腔，盖箱顶面的浇冒口、出气空上也要刷上涂料。但在芯头部位不要上涂料，以免影响配模精度和阻碍排气，这一点在浸涂时尤应注意。

醇基涂料上好后应及时点燃自干。为了提高涂料的燃烧性能，应选用 95%以上酒精作为稀释溶剂。水基涂料上好后应进烘房在 150—

180℃下烘干 1— 2小时。涂料的充分干燥对防止气孔至关重要，在燃烧不良的情况下应用喷枪补充干燥，但注意火力不要过猛，引起树脂过烧。

• 下芯盒箱

一般与粘土砂同。树脂砂强度高，配模时容易操作，但需注意以下几点：

o 因烧注中发气量大，要注意在箱上的行腔高点、芯头端部留出气孔，以使行腔内和型芯内的气顺利排出。

o 要采取防止铁水钻芯头的措施，以避免枪火和气孔。

o 吊攀头部要用新混制的砂修平并上涂料和点干。吊攀处修补时应插上合适长度的钉子。

o 为防止抬箱跑火，砂箱卡子应紧固并紧固好，分型面应放封火泥或石棉绳。

o 为保证铁水压头，所有浇口杯、冒口圈和出气口圈等的安放均需粘牢型面或埋住，以防跑火。

o 合好的箱应垫空放置，以利低面也能通畅排气。

o

下芯后合箱前应将芯头上下左右的间隙塞实垫平，以防型芯窜动或漂浮，浮砂必须吹（吸）净。合箱前在对铸型整体用喷枪烘干一次。冷铁、芯撑等应干燥清洁无锈蚀。

4 — 3 浇注、开箱及清理

• 浇注

为了减少浇注过程的发气量，浇注系统一般设计得较粘土砂大。浇注时应贯彻快速、不断流、严格挡渣、及时点火引气等原则。为了不使铁水变成紊流、卷入空气促使树脂燃烧引起气孔和夹渣缺陷，浇注时要使直浇口始终处于充满状态。

为了开箱方便、延长砂箱使用寿命，要求浇注后当冒口圈和浇口杯凝固后，趁热将砂箱顶面溢流出的披缝铁敲掉，并将浇口杯搬掉。

其他浇注应注意事项与粘土砂同。

• 开箱与落砂除芯

树脂砂保温性能好，浇注后铸件冷却较慢，对易裂和易产生白口的铸件应比粘土砂延长开箱时间。而对那些有硬度要求的铸件则可适当提早开箱或将局部提前除去型砂，使该部位裸露在空气中冷却。

原则上应先开箱，吊出或翻出铸件后，再将砂箱放在落砂机上落砂，以免铸件被碰坏。由于靠近铸件的型砂层已溃散，所以落砂前开箱和取出铸件并不十分困难。

除芯作业因型砂的溃散，一般用互具或风枪进行即可。树脂固化后不溶于水，所以一般不采用水力清砂。

其他要求与粘土砂要求相同。

o 树脂砂造型芯互艺参数

o 浇注系统的设计

树脂砂浇注系统的基本原则是：快速（大流量）封闭、防止紊流与气体卷入，保证压头。

• 浇注速度

计算方法可参照粘土烘砂，但浇注速度应尽量快，一般说来， 500Kg以下铸件浇就时间不超过 20秒为宜； IT重铸件不超过 40秒；即使

2— 3T重的铸件也尽量在 1分钟内浇注完毕。

快速浇注有利于较快建立压头，使铸型大量发气以前做到冲心充型完毕。这样既

有力于防止气孔缺陷，也有利于减少铸件的热粘砂和冷隔。

• 浇口型式与浇口比

对于高度较小的铸件可以将内浇口开在分型面上，但较高铸件应优先采用底注浇口。

推荐采用 F直： F横： F内 =1.5： 1.25： 1.0那样的封闭加压浇注系统。可以较好的避免气体被卷入型腔，同时挡渣效果也好。

对于长度较大的铸件，在行车距离允许的情况下，为了加快浇注速度和均匀紧铁水，可设置二道直浇口从两端同时浇注。

对于阶梯浇口，应尽量避免上层辅助浇口过早进铁，为此上下内浇口最好有各自的直浇口。

• 冒口与出气孔

树脂砂在铁水表层凝固前的刚性好、强度高，不易发生胀砂和型壁迁移，依靠铁水凝固期间的石墨化膨胀有一定的自补缩能力，冒口比粘土砂的小，可以改用出气冒口或溢流冒口。

但应多设顶部出气口，以保证行腔中的气体尽快排出。在外型的各部分芯座上应尽量做出与大气相通的通气孔，以保证型芯中气体顺利逸出。

5 — 2 互艺设计参数

• 收缩率

树脂砂对铸件收缩率的影响较为复杂。一方面，由于芯骨简化、溃散性好、对收缩阻碍小，另一方面，树脂砂热膨胀系数大，树脂粘结剂也有一定的热强度，使收缩率有减小的因素。故在实际生产中发现树脂砂铸件的收缩率可以在 0.8—1.4%范围内变动。总的倾向是纵长方向收缩率较横向的大；外型的收缩（包括形成外型的型芯）较芯型的大；长大铸件的收缩较小铸件来的大。但树脂砂铸件的同一处的尺寸在相同条件下的收缩率其复现性较好，因此对于要求较高的尺寸可通过试制加以修正，能够找出较为标准的收缩系数。一般设计中，可试采用外型（包括外型芯）1.0— 1.2%，型芯 0.8— 1.0%的收缩率。 • 吃砂量 可取比粘土砂小的多的吃砂量。主要根据铸件的大小、壁厚不同来选取。一般距砂箱壁的吃砂量可取 20— 50mm即可。上下面的吃砂量可取 50— 100mm，盖箱顶面吃砂量还应考率铁水压头的需要适当增高，否则需通过冒口圈、出气孔圈、浇口杯的高度来补充，这时要注意粘合良好，防止圈底杯底跑火。• 芯头间隙与分裂系数芯头间隙应小，避免漂芯或型芯退让。根据型芯大小不同芯头间隙可取 0— 1.5mm，分型负数原则上可以不放。

• 拔模斜度

树脂砂模样的拔模斜度较粘土砂略大。有些铸件不允许有拔模斜度处可采用抽芯方法制模样或用脱开式芯盒。使用优良的脱模剂可以使拔模斜度稍小一些。

• 加互余量

树脂砂铸件尺寸准确，直线度也好。加互余量可减少 1/3。

o 呋喃树脂砂铸件缺陷及其对策

6 — 1 气孔与针孔

• 产生原因

o 树脂添加量过多，树脂中氮含量过高。

o 醇基涂料的溶剂中有变质酒精、含水分较多或涂料的浓度太低，点火后干燥不彻底。

o 水基涂料干燥不充分。

o 造型互艺方案不良。其中影响较大的因素有：浇注速度过慢；通气方案不良；浇注系统尺寸合比例不当；压头太低。

o 回收再生砂的灼减量过高。

o 造型（芯）后尚未充分固化就过早合箱浇注，造成发起量过大。

o 造型操作不当。如芯铁外露，芯头钻铁等。

• 防止气孔类缺陷的措施

针对以上各条产生原因，采取以下相应对策：

o 选择含 N量较低的树脂，并千方百计降低树脂添加量，即（ 1）选用粒型圆整、粒度适中、含微粉量低、耗酸量低的原砂；（

2）添加偶联剂；（ 3）选用强度性能好的树脂及适当的固化剂等，尽可能将树脂添加量将至砂重的 1.2%以下。

重视涂料的溶剂质量；涂刷前对涂料充分搅拌，浓度应大于 30“ Be；涂刷料后即时点火干燥。

o 使用水基涂料后应在小于 180℃温度下烘烤 1— 2小时以上，务使涂料充分干燥。

o 制定互艺方案时要注意提高浇注速度，合理有效的设计通气；掌握快速、封闭、底注、不紊流的设计原则。

o 使回收砂灼减量控制在 3.0— 3.5%以下。主要措施是尽量降低砂铁比，选择优良的再生设备，注意再生砂的管理。

o 型芯最好隔天使用，铸型也应在造型 4— 6小时以后再上涂料及合箱浇注。

o 严格造型（芯）、配模操作。芯骨不要外漏，芯头要有防止钻铁措施，以免呛火造成气孔缺陷。

以上主要讨论了因呋喃铸型本身而造成的侵入型气孔缺陷，实际生产中因铁水温度及溶炼质量等因素引起的气孔比例也不小，要注意具体分析、对症下药。