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呋喃树脂砂在铸造生产中的应用及质量控制摘要呋喃树脂砂是近20年来发展最快的铸造工艺之一,用呋喃树脂砂生产的铸件,尺寸精确、表面光洁、棱角清晰、废品率低,并能节约造型工时、提高生产效率、改善劳动条件和成产环境。
2007年,山东安信机械制造有限公司对铸造车间进行技术改造,建立了一条树脂砂生产线,再该条生产线正式投产前,通过对员工进行系统的技术培训,制定相关的规章制度和操作规范,顺利实现了由水玻璃砂生产工艺向树脂砂生产工艺的转变。
本文对铸造生产各工序的过程控制作一简单阐述。
关键词呋喃树脂砂;铸造;生产;质量控制1 铸造工艺的控制呋喃树脂砂的特点是瞬间发气量大,高温溃散性好,易产加成气孔、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。
树脂砂强度高、刚性好,铸件不容易产生缩孔缺陷,故应采用相对较高的浇注温度,以避免出现气孔和夹渣缺陷,厚大铸铁件的浇注温度也不应低于1 320℃。
2 砂型质量的控制2.1 原材料的选择及要求2.1.1 原砂树脂砂工艺对原砂的要求很高,原砂的粒度应根据主要产品的壁厚来确定,由于我公司主要以生产薄壁铸件为主,且未配备原砂烘干设备,故选用了粒度为50/100目的烘干擦洗砂。
2.1.2 树脂、固化剂国内成产树脂、固化剂的厂家很多,但具有自主研发能力、具备完善的检测设备和严密可靠的质量保证体系的厂家屈指可数。
经检验、对比,我们选用了济南圣泉集团股份有限公司生产的环保型呋喃树脂和磺酸固化剂,树脂加入量一般为原砂重量的1.0%~1.2%。
3 型砂工艺参数的控制3.1 可使用时间在生产过程中,我们将型砂表面开始固化的时间作为型砂的可使用时间,一般情况下,型砂的可使用时间应控制在6~10min,对于大型铸型或砂芯,可使用时间可延长15min,通过调整固化剂的加入量来控制型砂的可使用时间。
3.2 型砂强度初强度:是指型砂在1h的抗拉强度,型砂的初强度应控制在0.1~0.4MPa。
【坛友分享】浅析呋喃树脂自硬砂铸造的生产技术和应用1、自硬呋喃树脂砂铸造中所需原材料的选用1) 铸造用砂的要求原砂对呋喃树脂砂的性能粘结剂用量以及铸件表面质量的影响很大，要求原砂中的SiO2含量要高，含泥量和酸耗值要低。
建议粒度：大件42或30组别，中件21组别，小件15或10组别。
2) 呋喃树脂呋喃树脂是由糠醇生产而成的树脂，其糠醇含量较高，树脂的存放性能得以改善，热强度高但增加了成本。
树脂中的游离甲醛是生产中产生刺激性气体的来源，也是恶化环境的因素之一，应加控制（如铸造厂效率较好建议选用低甲醛呋喃树脂，保护环境）。
铸铁件生产应选用低氮或无氮树脂，实际应用根据铸件的技术要求和结构来选择。
3) 固化剂一般采用有机磺酸溶液按其水溶液或醇溶液的浓度来调节固化速度，铸造厂可以根据自己的工艺要求进行固化时间的调节，十分方便。
4) 添加剂（硅烷作偶联剂）为改善呋喃树脂自硬砂的性能，配比中常加入一些添加剂。
加入少量的硅烷作偶联剂，可显著的提高树脂砂强度，但随着时间的延长作用逐渐减弱，一般两个月将消失。
因此在国内由用户在使用之前加入并搅拌均匀，应尽快用完，也有部分呋喃树脂生产厂家为了方便客户，出厂之前便已经添加了硅烷。
（因此使用的时候必须注意时效问题）2、旧砂的再生和回收利用（降低成本）旧砂能很好的回收与再生是呋喃树脂砂的一大优点之一。
如何控制好再生砂的质量，是生产出高质量树脂砂铸件的关键质量树脂砂铸件的关键。
1) 砂温调节稳定砂温是呋喃树脂自硬砂的关键，尤其是再生砂的砂温，因此砂温调节是必不可少的。
如果砂温能控制好的话，它即可提高生产效率，可减少数珠加入量，又可减少砂型损坏和铸造缺陷，降低成本。
2) 关于呋喃树脂再生砂的质量指标@再生砂的酸耗值和PH值对于用酸作固化剂的呋喃树脂，酸耗值通常取负值；PH值过高就较难确定酸固化剂合适的加入量，一般PH值控制在3～6的范围。
@再生砂的灼减量和发气量灼减量是衡量树脂砂型中硬化粘结剂的残留量的大致标准。
呋喃树脂自硬砂控制技术程利军零正技罗勇广西柳工机械股份有限公司广西柳州545007)摘要本文主要从硅砂的性能要求、造型过程的控制和再生砂的回用等对呋喃树脂自硬砂技术进行了探讨，供广大铸造同行参考。
关键词呋喃树脂自硬砂硅砂造型再生砂在线检测随着中国制造业近几年的长足发展，中国的铸造业也迎来了历史上最好的发展机遇。
目前，我国铸件的产量已连续多年位居世界之首。
呋喃树脂自硬砂工艺由于其生产周期短、铸件表面精度高、铸件质量容易控制、柔性化制造能力高等特点，已经被广泛的应用到机床铸件、耐磨铸件、工程机械铸件等产品中。
而铸造企业能否发挥呋喃树脂自硬砂的特点，有效的提高铸件的质量，这与型砂的控制技术有着密切的关系。
砂型铸造行业公认型砂控制技术、熔炼控制技术和管理水平三者决定了一个铸造厂在市场上的竞争能力，由此可见型砂的控制技术在铸造业中的重要性。
本文就呋喃树脂砂的一些控制技术提出一些个人的观点，希望同行提出批评指正。
1硅砂的技术要求1.1 硅砂的粒度组成硅砂的粒度反映了硅砂的颗粒大小和分布状态。
由于自硬砂强度的获得是依靠呋喃树脂“包覆”硅砂表面形成的高分子链，所以硅砂的粒度越细，从理论上说获得同样强度的树脂消耗量就越大，型砂的成本也就越高，所以在保证铸件不发生粘砂缺陷的前提下，尽可能提高硅砂的粒度。
1.2硅砂的角形系数硅砂的角形系数S=Sw／St图l试样抗拉强度与型砂粒度关系注：实验型砂组成的余量为0.212目以下Sw一硅砂的实际比表面积(cm2／g)St一硅砂的理论比表面积(cm2／g)硅砂的角形系数越小，表面就越园整，同样体积的硅砂表面积越小，硅砂和呋喃树脂的物理和化学结合力就越强，获得同样的抗拉强度需要的树脂消耗量就越低。
作为自硬砂用的硅砂角性系数要求≤1.30，最好≤1.15。
1.3硅砂的加工处理由于天然硅砂有大量直径小于0.02的泥分和一些污染物和一些有碱性的物资，泥分的存在极大的降低了硅砂的粒度组成，提高了树脂的消耗量，同时有碱性的物资在树脂砂硬化过程中消耗了大量的催化剂——对甲苯磺酸等物资，造成砂型硬化很慢甚至不硬化，所以硅砂必须经过擦洗和粒度分选处理。
呋喃树脂自硬砂控制技术摘要：本文主要从硅砂的性能要求、造型过程的控制和再生砂的回用等对呋喃树脂自硬砂技术进行了探讨，供广大铸造同行参考。
关键词：呋喃树脂自硬砂硅砂造型再生砂在线检测随着中国制造业近几年的长足发展，中国的铸造业也迎来了历史上最好的发展机遇。
目前，我国铸件的产量已连续多年位居世界之首。
呋喃树脂自硬砂工艺由于其生产周期短、铸件表面精度高、铸件质量容易控制、柔性化制造能力高等特点，已经被广泛的应用到机床铸件、耐磨铸件、工程机械铸件等产品中。
而铸造企业能否发挥呋喃树脂自硬砂的特点，有效的提高铸件的质量，这与型砂的控制技术有着密切的关系。
砂型铸造行业公认型砂控制技术、熔炼控制技术和管理水平三者决定了一个铸造厂在市场上的竞争能力，由此可见型砂的控制技术在铸造业中的重要性。
本文就呋喃树脂砂的一些控制技术提出一些个人的观点，希望同行提出批评指正。
1 硅砂的技术要求1.1 硅砂的粒度组成硅砂的粒度反映了硅砂的颗粒大小和分布状态。
由于自硬砂强度的获得是依靠呋喃树脂“包覆”硅砂表面形成的高分子链，所以硅砂的粒度越细，从理论上说获得同样强度的树脂消耗量就越大，型砂的成本也就越高，所以在保证铸件不发生粘砂缺陷的前提下，尽可能提高硅砂的粒度。
图1为自硬砂八字试样测得的抗拉强度（MPa）和砂型粒度组成的关系曲线：1.2 硅砂的角形系数硅砂的角形系数S=Sw/StSw---硅砂的实际比表面积（cm2/g）St----硅砂的理论比表面积（cm2/g）硅砂的角形系数越小，表面就越园整，同样体积的硅砂表面积越小，硅砂和呋喃树脂的物理和化学结合力就越强，获得同样的抗拉强度需要的树脂消耗量就越低。
作为自硬砂用的硅砂角性系数要求≤1.30，《1.51.3 硅砂的加工处理由于天然硅砂有大量直径小于0.02的泥分和一些污染物和一些有碱性的物资，泥分的存在极大的降低了硅砂的粒度组成，提高了树脂的消耗量，同时有碱性的物资在树脂砂硬化过程中消耗了大量的催化剂——对甲苯磺酸等物资，造成砂型硬化很慢甚至不硬化，所以硅砂必须经过擦洗和粒度分选处理。
呋喃树脂自硬砂造型制芯时应注意什么问题？（1）模样准备可以采用木模、金属模和环氧树脂塑料模，对于单件生产或者要求不高的铸件，还可使用泡沫塑料模样。
冬季使用金属模或金属型板会影响硬化。
浇注系统和圆角在模样上做出。
起模螺栓应紧固。
木模表面应平整光滑，不得有裂纹、划痕。
（2）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对砂芯刚性及强度的要求，放置足够的芯骨。
以大泥芯可放入铸铁龙骨。
吊攀下钩处注意插横担铁条。
（3）浇口陶管采用自硬树脂砂造型，当生产质量较大的铸件时，由于浇注时间长，浇注系统在高温金属液的长时间热作用下，易使树脂过早溃散，丧失强度，造成冲砂缺陷。
因此，对质量较大的铸件，浇注系统宜用陶管制作，同时使浇注系统特别是直浇道不易上涂料的问题得以避免。
浇口陶管分直管、弯头、三通等形状，其尺寸可根据生产需要确定。
浇口陶管应具有一定耐火度，并易于被锯断。
直浇口和底注内浇口都可采用。
使用时先将陶管按所需高度锯好或接长，用胶纸贴住，再贴上弯头，造型时埋在砂里即可。
（4）造型紧实树脂砂的流动性，自紧实性能好，紧实铸型所需要的能量远低于黏土砂，这是树脂砂的主要优点之一。
但是，决不可因此而对舂实操作马虎大意，因为紧实不好的铸型或局部表面，其表面稳定性差，而且起模后铸型的疏松难以修补，在树脂发生热解时极易剥落，使铸件产生夹砂、气孔、粘砂等缺陷。
造型和制芯都应有振实台，或认真用手工舂实。
要十分注意凹处、角部、活块凸台下等不易充填部位的紧实操作。
紧实可用木棒捣压，或者用手填压。
填砂面可用脚踩或木锤紧实。
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。
直浇口棒及出气棒、冒口棒应在造型后几分钟内拔出。
树脂砂的发气量大。
为了使浇注过程中型腔内的大量气体能顺利排出，必须多设出气冒口，原则上要求ΣF冒>ΣF内。
2011年第3期Jun.2011№3铸造设备与工艺呋喃树脂自硬砂是指常温下呋喃树脂在固化剂的作用下发生化学反应，使铸型（芯）获得固化成型的一种工艺方法。
它具有许多优点，如铸件尺寸精度高，表面粗糙度好，生产工艺简单，生产效率高，劳动强度低，尤其是铸型（芯）溃散性好，铸件清砂容易，旧砂通过再生可反复回用，再生率在90％以上，且再生后的旧砂性能与新砂相似，有些性能指标甚至优于新砂，既可作背砂，也可作面砂。
采用呋喃树脂自硬砂工艺生产铸钢件时，由于呋喃树脂自硬砂发气量大且迅速、铸型导热性差、高温强度高、退让性差，造成铸钢件质量难以控制，表现在：易产生侵入性的皮下气孔；铸钢件的热裂倾向性大；浇注后砂型的导热性差，不利于形成铸件的顺序凝固。
但是，只要通过对造型原辅材料进行科学合理的控制，采用符合呋喃树脂自硬砂生产要求的铸造工艺方法，并严格控制生产操作过程，呋喃树脂自硬砂完全能够生产出满足使用要求的高质量铸钢件。
我厂2007年所上的呋喃树脂自硬砂生产线，目前已经形成规模性的生产。
1造型用原辅材料的合理控制1.1原砂的选择我厂生产大型铸钢件的原砂主要是石英砂和铬铁矿砂。
作为生产大型铸钢件用砂，要求原砂必须具有一定的耐火度和热稳定性，不与金属液发生反应，选择适合铸钢件生产的高品位擦洗烘干原砂，并控制好再生砂的相关指标。
通过我厂几年来的生产实践，石英砂的SiO 2含量应大于97%，粒度30/70目（集中度≥85%），含泥量≤0.3%，细粉含量≤1.0%，酸耗值≤5ml ，水分含量≤0.2%，酌减量≤0.5%，粒形：采用椭球形的天然石英砂或者多边形的人工破碎石英砂，避免使用尖角砂。
原砂应具有良好的抗破碎性，以便于进行再生。
铬铁矿砂中Cr 2O 3含量应大于46%，粒度40/70目，细粉含量≤1.0%，酸耗值≤5ml ，水分含量≤0.2%，酌减量≤0.5%。
在铸钢件的生产过程中，再生砂的性能指标与铸件质量有直接关系，特别是灼减量和微粉含量直呋喃树脂自硬砂生产大型铸钢件工艺控制要点于洪岩1，周俊珍2（1.天津市天重江天重工有限公司，天津300400；2.西北工业集团有限公司，陕西西安710043）摘要:结合多年呋喃树脂自硬砂生产大型铸钢件的经验，针对常出现发气量大、退让性差、热裂倾向大的问题，摸索出合理的解决办法，实践证明通过科学控制造型原辅材料，采用符合呋喃树脂自硬砂生产要求的铸造工艺方法，并严格控制生产操作过程等措施，即可以生产出满足用户要求的合格产品。
关键词:呋喃树脂自硬砂；大型铸钢件；铸造工艺中图分类号：TG24文献标识码：A文章编号：1674-6694（2011）03-0022-03Process Control of No-bake Furan Resin Sand for Producing Heavy Steel CastingYU Hong-yan 1，ZHOU Jun-Zhen 2（1.Tianjin Tianzhong Jiangtian Heavy Industry CO.，LTD ，Tianjin 300400，China ；2.Northwest industry group co.,LTD ，Xian Shanxi 710043，China）Abstract:Combining with years of Furan resin sand production experience in heavy steel castings ，we worked out reasonable solutions aimming at the problems of large gas evolution ，low sand deformability ，hot tear tendency.The practice proves that controlling the raw molding materials scientifically ，using the casting method meeting the production requirements of furan resin sand ，and strictly controlling the production operation and so on can ensure to produce qualified products meeting the user ＇s requirements.Key words :furan resin sand ，large steel casting·铸造工艺·收稿日期：2011-05-20作者简介：于洪岩（1982-），男，吉林四平人，工学学士，主要从事大型铸钢件车间生产技术质量工作。
铸造设备与工艺FOUNDRY EQUIPMENT AND TECHNOLOGY2011年第3期Jun.2011№32011年6月22··2011年第3期铸造设备与工艺接影响到铸件产品质量，酸耗值则直接影响固化剂的加入量及固化效果。
再生石英砂的SiO2含量应大于97%，酌减量≤2.0%，细粉含量≤0.8%，酸耗值≤2，水分含量≤0.2%，含泥量≤0.3%。
1.2树脂和固化剂的选择生产大型铸钢件用的呋喃树脂采用无氮的高糠醇呋喃树脂，同时固化剂对于控制型芯砂的硬化速度和终强度也起到非常重要的作用，我们通常采用的固化剂为对甲苯磺酸或二甲苯磺酸。
在树脂和固化剂的选择上，除了控制相应的理化指标外，更应该对其硬化特性进行控制，特别是对树脂的硬透性进行控制。
由于在铸钢件的生产过程中不过分地追求较高的型芯砂终强度，但要求呋喃树脂在硬化过程中表面砂型与中间层砂型的硬化速度差异性不能过大，即砂型有较好的硬透性。
这样有助于减少树脂和固化剂的加入量，并合理的控制砂型的终强度。
1.3对砂温控制要求呋喃树脂自硬砂的硬化特性与砂温和环境温度有十分密切的关系，特别是砂温对硬化特性有十分重要的影响，合理的控制砂温，可以有效的减少固化剂的加入量，获得良好的硬化特性，同时减少铸件的渗硫趋势。
通过砂调温器的控制，一般砂温应该控制在20℃~30℃。
1.4追求合理的砂型强度在采用呋喃树脂自硬砂进行生产时，树脂砂的强度随着树脂加入量的增加而提高，但是加入量超过一定限度以后，强度进一步提高就不再明显，过高的砂型芯强度并不利于铸钢件的生产，反而会影响铸钢件的收缩，增加铸件的热裂倾向。
因此要在合理控制呋喃树脂的硬化特性的前提下，控制砂型强度满足工艺要求即可，以保证铸钢件的生产要求，通常应保证型（芯）在搬运、下芯、合型、浇注时有足够的强度而不致损坏，这与型（芯）本身的大小、形状和工艺操作的需要有关，一般型砂的终强度为0.6MPa~0.8MPa，芯砂为0.8MPa~1.0MPa，复杂砂芯为1.6MPa~2.0MPa。
1.5合理的树脂和固化剂的加入量我厂目前实际的树脂加入量控制在1.0%~ 1.2%之间，通过合理的控制砂温和硬化特性，固化剂的加入量最好控制在树脂加入量的30%~50%之间，过高或过低的固化剂的加入量均不利于获得良好的砂型硬化特性。
由于冬夏温度差别较大，所以要根据气候条件及时更换固化剂牌号，防止因使用不当造成型芯质量问题。
2工艺设计原则由于呋喃树脂自硬砂各方面性能较黏土砂、水玻璃砂有较大的区别，铸件在凝固过程中的温度梯度相对较小，形成顺序凝固更加困难，加上树脂砂砂型在浇注过程中的其他特性，因此，在采用呋喃树脂自硬砂生产铸钢件时，除了铸钢件生产中普遍的工艺设计原则外，同时要注意以下事项：1）由于树脂砂硬化速度比较快，对于大型铸钢件而言，无论是实样子造型还是刮板造型均不太适宜，因此，工艺设计尽量多采用组芯造型，填砂方向尽量朝着铸件表面，这样可以保证铸件表面型砂紧实度比较高，防止掉砂造成砂眼缺陷。
同时，面砂几乎均采用铬铁矿砂，提高型腔的耐高温性能，防止掉砂或粘砂缺陷。
2）由于树脂砂退让性相对较差，因此在确定铸造缩尺的时候，一定要慎重，以保证得到尺寸准确的铸件。
3）由于树脂砂散热性差，铸件凝固时间长，因此冒口的设置位置要更有利于铸件的顺序凝固，同时应多使用保温冒口，加高效覆盖剂以延长冒口的凝固时间，提高冒口的补缩效率。
4）由于树脂砂发气量特别大，如若排气不畅将会造成大面积的气孔缺陷，因此一方面要要尽可能多地设置气眼，扎出气孔，另一方面尽可能多采用底注式浇注系统，即内浇道开设在型腔底侧或底部的浇注系统，使金属液能够平稳地充填铸型，型腔内气体比较容易逐渐排出，尽量避免气孔缺陷。
5）由于树脂砂保温性能特别好，在设置冷铁时，要尽量设置成带斜坡过渡的，这样可以避免因直角直接接触而导致被激冷处和与其相连的部分处产生热裂纹。
6）“低温快浇”是大型铸钢的浇注原则，对于树脂砂而言，更需要做到这一点。
因为树脂砂在高温情况下，与钢水接触的界面强度会急剧下降甚至失去，这样在浇注过程中很容易发生涂料层剥落或破损的现象，进而形成缺陷。
同时，由于树脂砂采用有机黏接剂，铸型在浇注后的发气量在很短时间内就可以达到峰值，因此，提高浇注速度，让钢水快速充满型腔，这样在铸型大量发气时，钢水就已经建立了足够的静压力，可以防止气体的侵入，并减少钢水对砂型的热辐射时间，防止因为高温钢水的长时于洪岩，周俊珍：呋喃树脂自硬砂生产大型铸钢件工艺控制要点23··2011年第3期Jun.2011№3铸造设备与工艺间热作用而造成涂料、砂子脱落，产生砂眼等铸造缺陷。
3严格控制生产操作过程3.1保证型芯紧实度呋喃树脂自硬砂在造型和制芯操作过程中，必须保证型芯的紧实度，否则极易导致铸件产生粘砂类缺陷。
千万不可任由混砂机将砂子放出来，然后刮平就完。
在造型、制芯过程中，使用合适的工具与混砂机的填砂路线相同边放砂边捣实，对于不易操作的部位也必须采取措施捣实，而且要使型芯的紧实度均匀一致。
3.2涂料的涂刷涂料对于铸钢件的生产有着至关重要的作用。
与呋喃树脂自硬砂相配合，可以获得良好的铸件表面质量，防止钢水渗入砂型；对砂型芯产生的大量气体形成阻挡界面；防止粘砂，气孔等铸造缺陷的出现。
与大型铸钢件相配合使用的是醇基锆英粉涂料，呋喃树脂自硬砂型芯起模后，不可马上涂刷涂料，应放置几小时后方可刷涂料，涂料使用前，必须进行充分的搅拌，最好使用专用的搅拌机械，防止耐火骨料发生沉积，影响涂料的性能，涂料涂覆时，应加强操作场地的通风措施，且每次涂覆涂料的型芯面积不宜过大，防止涂料点火发生困难，一般涂刷两到三遍，以保证有足够的渗透深度和涂层厚度，大型铸钢件要求一般为1mm~1.5mm ，以提高涂料的抗粘砂能力。
3.3加强型芯的排气措施：由于呋喃树脂自硬砂本身发气量特别大，高温强度高，砂型退让性差，产生侵入性气孔和裂纹的倾向性大，要解决铸件与气体有关的缺陷和裂纹问题，除了有效的控制树脂和固化剂的加入量以外，必须要加强型芯的排气和退让措施。
