與傳統(tǒng)的粘土砂生產(chǎn)鑄件相比，用樹脂砂生產(chǎn)的鑄件具有表面粗糙度小，尺寸精度高，品質(zhì)好的特點(diǎn)，已日益受到市場的青睞，得到了迅速發(fā)展，已逐步成為鑄件市場的主流產(chǎn)品。為適應(yīng)市場的發(fā)展，提高我公司產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品在市場上的競爭優(yōu)勢，我廠決定采用樹脂砂代替原來的粘土砂進(jìn)行鑄件的生產(chǎn)。
一、砂溫對樹脂砂硬化的影響及控制
呋喃樹脂自硬砂的硬化原理是：樹脂在固化劑的催化作用下逐漸發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而自行硬化，固化劑的催化作用受溫度的影響較大，溫度升高催化作用加速，溫度下降，催化作用減慢，因而呋喃樹脂自硬砂在硬化過程中，硬化反應(yīng)的速率與砂溫有密切的關(guān)系，同時(shí)硬化反應(yīng)速率對硬化后鑄型的強(qiáng)度有著重要的影響。所以，要得到滿足生產(chǎn)需要的鑄型強(qiáng)度，就必須控制砂溫。
在樹脂砂造型的生產(chǎn)中，型砂是循環(huán)使用，在沒有得到有效的降溫情況下，就重新再生產(chǎn)和使用?；熘瞥龅臉渲皽囟瘸３３^了50度，這種條件下的樹脂砂的可用時(shí)間（即從混制出砂到開始硬化的時(shí)間）只有幾分鐘，一個(gè)鑄型還沒制好，底層已經(jīng)開始硬化，并且硬化后的鑄型表面脆化，用手指在鑄型表面一按，鑄型表面呈蜂窩狀的疏松，在起模翻箱過程中，經(jīng)常出現(xiàn)破壞斷裂的情況。由于沒有達(dá)到使用強(qiáng)度，在澆注過程中出現(xiàn)鑄型開裂，造成跑水的嚴(yán)重情況，對我廠的生產(chǎn)造成了損失。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，砂溫每增加10度，硬化反應(yīng)速率將提高一倍，砂溫一旦超過50度，混制出的樹脂砂鑄型已很難滿足生產(chǎn)所需的強(qiáng)度。為解決這一問題，選用水循環(huán)砂溫調(diào)節(jié)設(shè)備，溫度較高的型砂進(jìn)入砂溫調(diào)節(jié)設(shè)備后，通過設(shè)備內(nèi)低溫水的循環(huán)來使型砂溫度降低，當(dāng)砂溫低于30度時(shí)，該設(shè)備自動(dòng)打開出砂門，將降溫后的型砂通過皮帶輸送到混砂設(shè)備中去。通過該降溫設(shè)備的調(diào)節(jié)，型砂的溫度基本上適應(yīng)了生產(chǎn)的需要，減少了由于型砂溫度過高帶來的損失。砂溫過高影響生產(chǎn)，砂溫過低也不利生產(chǎn)，當(dāng)砂溫過低時(shí)，固化劑不能有效的對樹脂起催化作用，樹脂的交聯(lián)反應(yīng)過慢，且反應(yīng)不能夠充分進(jìn)行，鑄型不能達(dá)到應(yīng)有的強(qiáng)度，并且延長了起模時(shí)間，降低了生產(chǎn)效率。因而在冬天時(shí)為避免砂溫過低的情況，在落砂后，型砂還沒有冷卻時(shí)，即對其進(jìn)行再生處理，利用砂的余熱將砂溫控制在正常的范圍。只要砂溫控制在15到30度之間，選用合適的樹脂及固化劑，就能較好的控制呋喃樹脂自硬砂的硬化過程，使其達(dá)到較好使用性能。
二、固化劑的加入量和酸值對鑄型的影響及控制
固化劑的加入量是按其占樹脂的比例來確定的。在固化劑酸值一定的情況下固化劑加入量愈大，樹脂砂的硬化速率就愈快，反之，愈慢。在固化劑加入量一定的情況睛，所用固化劑酸值愈高，樹脂砂硬化速率愈快，反之，愈慢。樹脂砂鑄型的硬化速率過快或過慢，都會(huì)降低鑄型硬化后的強(qiáng)度，因此必須合理控制樹脂砂的硬化速度。
對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，批量較小，產(chǎn)品重量差別較大，在生產(chǎn)中，為了獲得較為合適的硬化時(shí)間和較好的硬化強(qiáng)度，應(yīng)每天的溫度、濕度及加入量都做了詳細(xì)的記錄，同時(shí)，選擇多種酸值牌號的固化劑，以供在鑄造生產(chǎn)中，根據(jù)不同的季節(jié)，不同的溫度情況下選用。隨時(shí)根據(jù)產(chǎn)品的重量，環(huán)境溫度及濕度隨時(shí)調(diào)節(jié)固化劑的加入量及不同酸值固化劑的應(yīng)用。
三、樹脂砂生產(chǎn)對模具工藝的要求
與粘土砂相比，樹脂砂鑄件的外觀質(zhì)量依賴于模具的質(zhì)量，因而樹脂砂對模具的質(zhì)量要求較高。在設(shè)計(jì)模具工藝時(shí)，充分考慮了樹脂砂的特點(diǎn)對原粘土砂模具工藝做了較大修改，使其較好的適應(yīng)樹脂砂造型的需要，主要在以下幾個(gè)方面：
1、拔模斜度：樹脂砂在起模時(shí)已具有一定的硬化強(qiáng)度，較小的退讓性，較大的摩擦力，若采用敲擊的方法起模，容易損壞模具，同時(shí)樹脂砂的可修補(bǔ)性差，起模時(shí)，若受到破壞，較難修補(bǔ)。采用樹脂砂造型時(shí)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)加大模具的拔模斜度，能順利的起模，得到質(zhì)量較好的鑄型。
2、模具的表面粗糙度：模具表面的粗糙度對樹脂砂鑄件的表面粗糙度起決定性的作用，因而盡量降低模具表面粗糙度，是獲得高品質(zhì)鑄件的重要措施。
3、加工余量：硬化后的樹脂砂鑄型有較好的剛度和較高的尺寸精度，且不易變形，所以在選擇工藝參數(shù)時(shí)，可以選取較小的機(jī)械加工余量，從而減少金屬溶液的消耗和機(jī)械加工的成本，我廠根據(jù)自己的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用樹脂造型后，在原粘土砂鑄件機(jī)械加工余量的基礎(chǔ)上提升了兩個(gè)等級，從而提高了鑄件的尺寸精度。
四、用樹脂砂生產(chǎn)大型鑄件的工藝嘗試
1、調(diào)整樹脂砂的可使用時(shí)間
為了延長樹脂砂的可用時(shí)間，保證硬化的強(qiáng)度。將樹脂加入量由生產(chǎn)中小鑄件時(shí)的1.2%調(diào)到1.5%，將固化劑的酸值降低了一個(gè)牌號，加入量由原來的60%降至45%。通過調(diào)整后，樹脂砂的可用時(shí)間延長至50分鐘，滿足了生產(chǎn)需求。
2、砂箱的使用
在生產(chǎn)中小鑄件時(shí)，在生產(chǎn)大型鑄件時(shí)，根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)及尺寸特點(diǎn)，采用專用的焊接砂箱，使其具有較高的強(qiáng)度，較小的重量，同時(shí)減小了吃砂量，將砂鐵比由原來的1∶3.5降至1∶2.5，大大減輕了鑄型的重量，節(jié)約了成本，而且便于生產(chǎn)過程工人的操作，保證了生產(chǎn)的安全。
3、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
樹脂砂是用有機(jī)材料做粘結(jié)劑時(shí)，大型鑄件的澆注系統(tǒng)長時(shí)間的受高溫鐵液的作用，會(huì)使?jié)沧⑾到y(tǒng)周圍的粘結(jié)劑燒損，使其周圍型砂喪失強(qiáng)度，造成夾砂的鑄造缺陷。為解決這一問題，我廠根據(jù)鑄型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了階梯式澆注系統(tǒng)，使鐵液從多個(gè)內(nèi)澆口引入型腔，避免了局部過熱的現(xiàn)象，減少了鑄件的鑄造缺陷。
通過多次使用樹脂砂生產(chǎn)大型鑄件的工藝嘗試，我們生產(chǎn)的鑄件重量達(dá)到了4噸以上，并且鑄件的品質(zhì)大大超過了粘土砂鑄件，取得了極大的成功。認(rèn)識到生產(chǎn)實(shí)踐中只要遵循了呋喃樹脂砂的性能及規(guī)律，采取了正確的工藝方法，呋喃樹脂自硬砂是完全可以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)大型鑄件的。
五、振實(shí)及修型
樹脂砂造型時(shí)，型砂的緊實(shí)度對數(shù)脂砂硬化的鑄型有較大影響，一般情況下，型砂愈緊實(shí)，其強(qiáng)度就越好，表面粗糙度愈小，鑄型就不易損壞，但緊實(shí)度也不要過高，否則將降低生產(chǎn)效率，增加落砂時(shí)的難度。對那些結(jié)構(gòu)簡單，規(guī)則形狀的產(chǎn)品，用木棍將模樣周圍及箱檔周圍舂緊即可，對那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在筋片，活塊及轉(zhuǎn)角處，要用振實(shí)臺(tái)去緊實(shí)。
樹脂砂雖然在硬化后具有較高的強(qiáng)度，但在實(shí)際生產(chǎn)中往往由于多種原因，也會(huì)有一些鑄型破損的情況。破損的鑄型如果不進(jìn)行修補(bǔ)，將會(huì)降低鑄件品質(zhì)和造成鑄造缺陷。在對鑄型進(jìn)行修補(bǔ)時(shí)，應(yīng)根據(jù)破損位置及破損面積來采取不同方法。對那些面積不大，鐵水不直接進(jìn)行沖擊的位置，可用刮刀將損壞處劃出毛痕，清理干凈，用新混制的樹脂砂修補(bǔ)，待硬化后用砂紙或刮刀將其修至要求尺寸和形狀；對那些破損面積大，受鐵液直接沖擊的位置，在修補(bǔ)時(shí)需要打入鐵釘或鋼筋來加固，避免鐵水的沖擊造成夾砂等缺陷。
六、涂料的選用及刷涂方法
樹脂砂是由靠有機(jī)物做粘結(jié)劑的粘結(jié)作用來達(dá)到鑄型強(qiáng)度的。其表面如直接接觸高溫金屬溶液，將會(huì)使型腔表面的有機(jī)物燒損，造成粘砂和夾砂等鑄造缺陷，因而在型腔表面刷涂合適的涂料對提高鑄件精度有著重要的意義?？紤]到產(chǎn)品的特點(diǎn)，我廠選用了湖北機(jī)電研究設(shè)計(jì)院鑄造材料廠生產(chǎn)的醇基酒精快干涂料，該涂料具有耐火度高，刷涂性能好，涂層厚度合適的特點(diǎn)。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬多品種，小批量，采用刷涂的方法較好。但在刷涂過程中，經(jīng)常出現(xiàn)涂料有大量流痕和涂料堆積的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了鑄件外觀，為提高涂料的刷涂質(zhì)量，我們根據(jù)醇基涂料具有粘度較低的特點(diǎn)，采取兩次刷涂的方法，首先用攪拌均勻的酒精涂料將型腔刷涂一遍，再用純酒精對刷過的涂料迅速在刷涂一遍，通過兩次刷涂，減少了涂料的堆積和明顯的流痕，這樣操作雖然較為麻煩，但對改善外觀質(zhì)量起到了較好的作用。
隨著市場對鑄件產(chǎn)品外觀質(zhì)量要求的不斷提高，樹脂砂鑄件在品質(zhì)上的優(yōu)勢，必將日益受到重視，樹脂砂這一鑄件生產(chǎn)工藝，也必將得到迅速的發(fā)展和普及。
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