淺談呋喃樹脂砂的生產與質量控制

摘 要：由于對呋喃樹脂砂生產經驗的不足，在應用過程中還存在很多問題，文章從鑄造工藝、過程控制和現場管理的角度介紹了呋喃樹脂砂在鑄造生產中的應用和質量控制要點，只有在生產過程中保證操作質量，才能保證產品的最終質量。

關鍵詞：呋喃樹脂砂；過程控制；鑄鋼件

隨著對鑄件質量要求的不斷提高，呋喃樹脂砂工藝自20世紀80年代在我國開始應用，由于其良好的潰散性、自硬特性、提高勞動生產效率、節省作業面積、明顯提高鑄件的尺寸精度和表面質量等優點，并大幅度減輕了工人的勞動強度，明顯改善了鑄造車間的工作環境，而得到了廣泛的推廣和應用。

然而由于對呋喃樹脂砂的工藝特性的認識不足和缺乏生產經驗，在實際呋喃樹脂砂生產中，并沒有完全達到減少生產成本和提高鑄件質量的目的。同時呋喃樹脂砂生產的鑄鋼件易產生氣孔和裂紋等缺陷。但通過采用合理的工藝、加強過程控制和現場管理，可以提高產品質量、降低生產成本和提高生產效率。

1 工藝方面

由于呋喃樹脂砂的保溫性好，鑄鋼件在呋喃樹脂砂中的凝固速度明顯比在粘土砂中的凝固速度緩慢。特別是在鑄件的熱節處或轉角部位由于凝固緩慢，極易在這些部位產生裂紋等缺陷。另外由于呋喃樹脂砂高溫退讓性差，鑄件產生熱裂紋的傾向性明顯增大。根據呋喃樹脂砂的這些特點，并結合鑄件的結構特點在鑄件易產生裂紋的部位應設置拉筋，在散熱較差的圓角部位適當增大鑄造圓角。對于合金鋼鑄件，與粘土砂和水玻璃砂相比需要延長打箱時間，減小熱應力來降低鑄件產生裂紋的傾向性。

澆注系統對呋喃樹脂砂生產的鑄鋼件質量影響較大，如果澆注系統設置不合理，極易導致鑄件產生裂紋、氣孔或夾砂等缺陷。鑄鋼件澆注系統一般都采用開放式，與粘土砂或水玻璃砂型相比，呋喃樹脂砂中鋼水上升速度要采用快速、平穩和分散的原則，澆注系的截面積要比粘土砂和水玻璃砂的大一些。針對呋喃樹脂砂發氣量大和高溫易潰散的特點，在鑄件結構和生產條件允許的條件下，盡量采用底注方式。

對于大型鑄鋼件，為了避免產生氣孔等缺陷。在澆注前需要采用熱風爐對型腔進行烘干，以免受潮。

2 砂型質量方面

砂型的質量對鑄鋼件的表面質量和內部質量都有直接的影響，砂型和砂芯的強度是衡量砂型質量的一個重要參數。當砂型或砂芯的強度過高時，會在鑄件收縮時產生較大的機械應力，增大鑄鋼件產生熱裂紋的傾向性；如果砂型或砂芯強度過低，往往會造成粘砂、夾砂等鑄造缺陷。因此需要根據生產現場的環境情況如溫度濕度等，調整樹脂和固化劑的加入比例，以滿足鑄鋼件質量要求的砂型強度。一般情況下對于大型鑄鋼件砂強度控制在以下強度即可：砂型1.0MPa以上大型復雜的砂芯可以取1.2MPa以上。當采用呋喃樹脂砂生產鑄鋼件時，要根據鑄件的結構特點和材質適當選擇合適的砂型強度，只有這樣才能確保生產出高質量的鑄件。

3 涂料方面

涂料涂刷質量的好壞直接影響著鑄件的表面質量，對于呋喃樹脂砂而言，涂料對鑄件質量起著至關重要的作用。由于樹脂砂在高溫時會發生分解，如果涂料質量不好或涂刷質量不好，在采用呋喃樹脂砂生產鑄鋼件時產生粘砂或夾砂的可能性增大。因此樹脂砂使用的涂料附著力要好，同時要保證涂料涂刷的厚度特別是澆注系統附近的型腔涂刷質量。

4 樹脂和固化劑

樹脂和固化劑是影響砂型質量的一個重要因素，在生產過程中需要嚴格控制樹脂和固化劑的技術指標。對于大型鑄鋼件應選用高呋喃（糠醇含量≥90%）且低水分的無氮呋喃樹脂為好，在生產過程中需要根據不同的產品結構和型芯的大小，選擇合適的砂型強度。因此需要根據不同的季節、溫度及濕度，對固化劑進行調整以達到較好的硬化速度和硬透性。固化劑的加入量對呋喃樹脂砂的強度有一個最佳值，加入量過多或過少都會降低型芯強度。

5 型砂質量的控制

影響砂型質量的因素，其中型砂中微粉含量對樹脂和固化劑的使用量影響很大，而且直接影響鑄件質量。對于新砂應妥善保管，防止外來雜質污染，同時要特別防止碳酸鹽等堿性物質混入。對于再生砂需要嚴格控制微粉含量，微粉是指再生砂中140目以下的物質。眾所周知型砂中微粉含量越高，型砂的透氣性越差，同時消耗的樹脂和固化劑也越高。因此需要嚴密監控除塵設備的工作狀態，及時清理灰塵。同時要對型砂進行定期檢查和監控，否則將對產品質量和生產造成極大的不利影響。

6 砂溫的控制

再生砂砂溫對呋喃樹脂砂的生產和質量影響都非常大，再生砂砂溫在15～30℃為宜，如果砂溫過高將造成硬化時間過短，砂型強度降低，無法保證砂型質量，同時也使生產無法正常進行。特別是在夏季這種情況更為突出。因此需要采取冷卻系統對砂溫進行降溫處理以保證正常生產的進行。而在冬季由于環境溫度偏低，造成呋喃樹脂砂固化速度過慢或不固化，同樣也滿足不了產品質量和生產的要求。在此情況下需要保證廠房的溫度以使生產能夠順利進行。

高效優質是呋喃樹脂砂所具有的明顯優勢，也是未來鑄鋼件生產的一個主要方向。但呋喃樹脂砂也存在裂紋傾向性大及高溫退讓性差等缺點，經過生產實際驗證，合理的工藝方案結合嚴格有效的現場管理和控制，完全可以保證產品質量。但在呋喃樹脂砂生產過程中，還有很多問題需要進一步的探究。

參考文獻

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