论型砂强度随树脂加入量的变化

马　俊

（共享装备股份有限公司，宁夏银川750021）

论型砂强度随树脂加入量的变化

马俊

（共享装备股份有限公司，宁夏银川750021）

本文通过对KF-3G树脂加入量和型砂强度的研究，总结了型砂强度和树脂加入量的关系，为实际生产提供了依据。

型砂强度；树脂加入量；呋喃树脂

型砂、芯砂、树脂、固化剂等是铸造生产中的辅助材料，也是铸造生产中必不可少的材料。这些辅助材料主要用来形成铸件的型腔，以容纳用以构成铸件的原材料。而用以形成铸件原材料的金属液要求铸件的型腔具有足够的强度[1]。本文在型（芯）砂目数、砂温、环境温度、湿度、PH值等因素相同的情况下，对KF-3G树脂加入量和型砂强度间的关系进行研究，总结了型砂强度和树脂加入量的关系，为生产制造提供了可参考的依据。

1　型砂分析

1.1型砂的种类

型（芯）砂按照粘结剂种类可分为黏土砂、水玻璃砂、油砂以及树脂砂，其中树脂砂又可分为呋喃树脂自硬砂、碱性酚醛树脂自硬砂、胺固化酚脲烷自硬砂等等。树脂自硬砂是指原砂或再生砂以合成树脂为粘结剂，在相应的固化剂作用下，在室温下自行硬化成型的一类型（芯）砂。

目前，我公司使用的型（芯）砂位呋喃树脂自硬砂。

1.2呋喃树脂自硬砂硬化机理

呋喃树脂自硬砂的粘结剂为呋喃树脂、固化剂为对甲苯磺酸，其中呋喃树脂的加入量为原砂重量的0.9%~1.2%、固化剂计入量为树脂重量的30%~ 50%，在硬化过程中，主要发生两种类型的反应：失水缩聚反应和呋喃环破裂然后进一步加成聚合反应，具体表现是通过羟基之间的缩聚反应和C=C双键的加成反应形成立体结构，从而使呋喃树脂砂芯具有一定的强度[2]。

1.3型砂强度的影响因素

影响型砂强度的因素有：树脂加入量、固化剂加入量、型砂温度、环境温度及湿度等。

环境温度和环境湿度是影响硬化速度的重要因素，环境温度越高则固化剂对树脂的催化作用越强烈，硬化速度越快；环境湿度高会影响水分的蒸发速度，使硬化速度减慢，当砂型长时间处在湿度过高或过低的环境时，硬化速度相差较大。

相较环境温度，型砂温度对树脂砂的硬化速度影响更大。就我公司目前的生产节拍情况，型砂温度大于40℃时，呋喃树脂砂的可使用时间将小于生产节拍，造成生产不畅。

2　型砂强度与树脂加入量关系的研究

2.1试验设备及材料

试验设备：XQY-Ⅱ智能型砂强度机、电子秤、混砂机、φ40铁模、Saz树脂砂制样机。

试验材料：KF-3G树脂、GH05固化剂、机械再生砂（目数可为40、50、70）.

试验条件：环境温度20℃、环境湿度33%、型砂温度20℃.

试验方案：1 000 g再生砂、不同树脂加入量下，对砂型的抗压强度进行检测。

2.2试验过程

1）用电子秤称取1 000 g再生砂，置于混砂机内；

2）在混砂机内加入固化剂，启动混砂机将再生砂与固化剂混合均匀；

3）在混砂机内加入一定量树脂，并继续搅拌，使得再生砂、固化剂、树脂全部混合均匀；

4）将混合均匀的上述型砂采用流砂的方式置于φ40铁模中；

5）在上述试验条件下放置2 h后起模，24 h后用XQY-Ⅱ智能型砂强度机进行抗压试验。

2.3方案验证

表1为不同试验方案下，砂型抗压强度的检测情况。

表1　不同树脂加入量下砂型抗压强度检测值

图1为不同树脂加入量下，40目～70目机械再生砂室温抗压强度的变化趋势图。

2.4实施例

在环境温度20℃、环境湿度33%、型砂温度20℃的条件下，采用KF-3G树脂和GH05固化剂生产某型号机架砂芯18件，其中树脂加入量为1.2%.对所述18件机架砂芯的抗压强度进行检测，其平均抗压强度为4.321MPa，与试验结论相一致。如图2所示，为所述机架砂芯的结构示意图。

图1　不同树脂加入量下砂型抗压强度变化趋势

图2　某机架砂芯结构示意图

3　结论

通过以上实验可知，在环境温度、环境湿度、型砂温度及硬化时间相同的情况下，砂型的强度随着树脂加入量的增加而增大。但砂型的硬度并不是越高越好，要根据铸件的大小、浇注量的大小、浇注系统的分布等具体确定。

［1］蔡震升.造型材料及砂处理［M］.北京：化学工业出版社，2010.

［2］李传栻.原砂性状对自硬树脂砂性能的影响［J］.现代铸铁，2012（5）：5-12.

［3］修坤.呋喃树脂及其在树脂砂中应用的研究进展［C］//2009年中国铸造活动周：2009中国铸造活动周论文集，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

马俊（1991-），男，汉族，宁夏银川人，学士，材料科学与工程专业，现主要从事铸造工作。