影响呋喃树脂砂性能因素的研究

2018-06-08陈晓龙陈振江

中国铸造装备与技术 2018年3期

关键词：铸型固化剂树脂

彭倩，陈晓龙，张鹏，陈振江

（陕西柴油机重工有限公司，陕西兴平 713100）

影响呋喃树脂自硬砂质量的因素有很多，如原砂、再生砂性能，树脂、固化剂种类，加入量等。除了这些原材料本身的物理、化学性能，我们发现，在实际生产操作过程中影响树脂砂质量的因素还有混砂比例、原材料粘度、砂温、紧实度、湿度等[1,2]。

1 影响因素

1.1 混砂比例

树脂砂在使用过程中，必然有新旧砂交替的过程，再生砂淘汰，新砂补充，使得整个砂系统能持续运行。但是混砂比例必须控制恰当，加入过多，虽改善了型砂质量，但降低了旧砂的再生频次，使得砂资源浪费。我们分别对全旧砂、1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、全新砂等各比例混合砂进行试验，结果如图1、2所示。

从图1可看出，随着新砂的加入量增多，型砂强度明显上升。图2是不同混砂强度差值曲线图，从中看出从全旧砂变至3∶7时，抗拉强度增值呈线性关系增长，反而到了4∶6后呈直线关系。由此可得出混砂比例从全旧砂调至 1∶9、2∶8、乃至 3∶7都是非常有意义的，不仅树脂砂强度成倍增加，树脂含量也可降低，利于现场质量和成本控制。

图1 新旧砂的比例—抗拉强度关系图

图2 不同混砂强度差值曲线图

1.2 原材料粘度

在相同的情况下，树脂、固化剂的粘度差异较大，流量也会变化（见表1）。不同厂家、甚至不同批次的原材料粘度都会有较大差异。因此原材料粘度的变化影响其加入量的准确性。在更换时，粘度每有变化时，应该校核其泵的频率，保证足够的流量。

1.3 湿度

树脂与固化剂发生缩聚反应时有水析出，而环境湿度较大的情况下，水分不易挥发，导致型砂硬透性差,降低了强度。针对湿度这一变量，研究发现，在湿度为93%的条件下，24h、48h抗拉强度相差约0.3MPa。可见，湿度主要影响树脂砂的硬透性。这就指导我们在实际的生产过程中，在湿度较大的情况下适当延长树脂砂的使用时间，使其完全硬透。

表1 粘度对泵输出量的影响

1.4 初、中、终强度

许多厂家采用抗拉强度作为检测手段，作为终强度，24h后才能得出结果，难以指导当天实际生产，使得生产任务滞后，这就需要我们找出快速判断强度方法。经过大量试验，分别检测出不同时间的的强度值，如图3所示。

图3 抗拉强度—时间曲线

研究发现2MPa后，型砂已完全硬化，该强度可用于估计24H抗拉强度。研究结果表明，终强度约为初始强度的2.5～3倍，混砂8小时后强度基本不再变化，几乎等于终强度。

1.5 硬度

呋喃树脂自硬砂硬化后铸型表面硬度很高。许多厂家在固化后手摸型、芯表面，感觉、估计其强度值，其实我们所感觉到的只是硬度，并非强度，型面硬度与铸型强度不是一个概念。我们通过对未舂实、逐层紧实、振实台振实的试样强度、硬度研究（见表2），发现不管何种造型方式均对硬度无影响，这就说明只要铸型能硬化，硬度就很高，但并不能代表型、芯的强度。