堿性酚醛樹脂砂鑄造槽幫的工藝探討

李燦輝

（三明市金圣特種鋼有限公司，福建 三明 365000）

鑄鐵車間在技術改造的過程中，需要選擇型砂工藝，保證型砂工藝的水平達到先進的要求。我國目前鑄鐵型砂工藝主要以黏土砂工藝、水玻璃砂工藝、呋喃樹脂砂工藝為主。這些型砂工藝都存在若干個問題，不利于鑄鐵工藝的發展。堿性樹脂砂是最好型的工藝，能夠用于單件小批量鑄件的生產，不僅鑄件精度高，澆筑后砂型潰散性良好、混合型砂流動性佳、容易清理、鑄件無龜裂等特點，堿性酚醛樹脂在砂鑄造工藝中應用具有非常顯著優勢。

1 球墨鑄鐵的主要性能

由于工業領域對強度、韌性、可塑性和耐磨性的要求很高，球墨鑄鐵成為工業領域使用最廣泛的鑄鐵。有多種等級的球墨鑄鐵，可以大大提高機械和物理特性。球墨鑄鐵的等級由“球墨鑄鐵”QT的兩個首字母組成，兩組數字分別表示最小拉伸強度和延伸率。向球墨鑄鐵中添加稀土可以提高球墨鑄鐵的整體性能。中國的鐵質量相對較差，硫含量高，鐵竊聽溫度低，添加其他稀土元素可以提高石墨具象化的整體效果。例如，在構思話題中添加鎂，石墨構思化可以克服硫化及雜質的影響，提高整體構思化水平。稀土元素的使用還可以防止干擾元素破壞球化效果。干擾元素的PB、BI、SB、TE、TI等含量超過0.05%wt，稀土元素增加0.01%wt，可實現干擾合成，有效抑制石墨變性。我國大部分鐵含有鈦元素，鈦含量高到0.2%wt～0.3%wt左右。稀土鎂可以將鐵的稀土剩余量減少到約0.02%wt～0.03%wt，從而保證石墨球化學的整體效果將0.02%wt～03%wt BI添加到設想鑄鐵中，可以完全破壞設想石墨的形狀。如果在結節性鑄鐵中添加稀土，石墨結節往往會變得不那么白。含有稀土的接種劑可以大大改善結節性鑄鐵的整體效果，提高防腐性能。添加稀土后，結節石墨的數量可能會大幅增加。在制造球墨鑄鐵的過程中，要嚴格管理化學成分。原來鐵的碳化硅含量高于灰鑄鐵，因此，可以適當減少錳、磷、硫和其他元素的含量。

2 堿性酚醛樹脂的特性

所謂堿性酚醛樹脂主要就是利用苯酚和甲醛作為原料，利用堿性化合物作為催化劑，由于使用了大量的堿，可以促使堿性酚醛樹脂砂的分清機形成酚氧負離子。目前，在堿性酚醛樹脂砂工藝應用的過程中，所選用的堿性酚醛樹脂材料不含磷、氮、硫等有害物質，避免對鑄件金屬造成各種缺陷，非常適用于球墨鑄鐵件和合金鑄鐵件。堿性酚醛樹脂自硬砂的固化劑是有機質，而不是有機酸，具有應化不完全的特性，在澆鑄中會呈現出短暫的熱縮性特點。二次硬化后會直接變成剛性，潰散可以顯著避免逐漸熱烈的整體傾向，同時也可以減少在鑄件澆注過程中產生的沖砂缺陷，確保鑄件的尺寸精度和制造質量大幅提高。堿性酚醛樹脂自硬砂屬于典型的建筑用砂，必須經過較長時間才能夠提高強度，通常達到24小時后強度最高。堿性酚醛樹脂具有良好的堿性特點、水溶性強，大部分的固化劑主要以多元醇有機質為主，而樹脂的硬化反應需要從簡與之反應形成堿金屬碳酸鹽，發生交聯反應，使得型砂強度顯著提高，而有機酯固化劑能夠直接參與到樹脂硬化反應中，不同于固化劑所起到的催化效果，不會參與其他樹脂自硬砂，無法改變固化劑的加入量來調節自用砂的硬化速度和起模時間有機質加入量不足則無法硬化，有機質加入量過高也會造成損傷，造成鑄件界面發生顯著的變化，而最終影響正面的品質。

圓形振動篩是一種新型的篩分設備，其工作原理是通過振動電動機頂部和底部的偏心重量形成一定的角度，使主體驅動表面產生水平、垂直和傾斜的三維運動。在這個動作中，小物質移動到物質層的底部，逐漸通過屏幕，獲得篩選和篩選效果。圓形振動篩的優點和特點如下：新型網格結構設計，同時屏幕壽命長，容易更改屏幕(更改屏幕只需要3～5分鐘)?；覊m不飛，完全密封，不容易泄漏。擋網不容易。與材料接觸的部分由具有耐磨、耐蝕、長壽命特性的不銹鋼制成，設備體積小，不占空間，移動方便。放電可以調節到360°，材料會自動排出?？梢赃B續工作?？梢耘c單層和多層屏幕一起使用。零件沒有盲點，容易清洗。篩選精度高，效率高，適用范圍廣，如粒子、粉末和槳材料。

3 酚醛樹脂砂鑄造工藝中的具體應用

3.1 嚴格控制再生砂的灼減量

再生砂如果沒有控制好主檢料會直接影響型砂的整體強度。如果只用型砂則型砂的強度非常高，樹脂加入量只有1.2%左右。通過多次循環型砂強度下降，樹脂的加入量不斷提高，最后數值達到2%的型砂的強度依然無法滿足硬度要求，經過多次實驗論證，能夠發現在堿性酚醛樹脂砂澆注完成后，表面會生成大量的玻璃狀堿性金屬復合硅酸鹽，在表面覆蓋一層薄膜，會對金屬氧化物和砂礫起作用。由于砂粒附著強度高，再生產砂石無法去除。造成心砂混合樹枝也無法在型砂表面附著，導致砂型強度下降，需要通過再升級維修和改造或者增加型砂量，將整個再生砂的灼減量控制在1.5%左右，既可以達到型砂的強度標準，又可以減少樹脂的摻入量。

3.2 砂處理設備要定期保養與維護

砂處理設備對整個再生砂的質量具有決定性的作用，其中再生機和除塵器會影響再生砂的品質，澆筑完成的砂如果無法及時地脫模和去除粉塵，就會顯著降低型砂的灼減量。而最終導致澆注的硬度下降，為此要及時利用妥善的防護措施，加強對砂處理設備的維修與養護，可以采用呋喃樹脂自硬砂工藝對設備進行處理，而就在聲砂的灼減量在2%以上，會遠高于堿性酚醛樹脂自硬砂工藝的1.5以下，需要加入大量的型砂，降低造型用砂的轉料。但這樣的都處理方式會導致心砂和舊砂的淘汰率顯著提高，不利于成本控制，為此應該在原再生增加摩擦拭再升級，通過多次循環使得再生砂的灼減量控制在1.5%以下，從而提高型砂的整體強度。

3.3 混砂機的改造

因為堿性酚醛樹脂的黏度過高，通常樹脂砂混砂機的處理效果不理想，為此要提高樹脂加入量才能達到最終的生產需要，為了確?；焐皺C均勻混砂，還應該將原有的混砂機樹脂和固化劑入口，使得樹脂與固化劑能夠在到達混砂機之前立即融合，最終提高砂型的整體強度。

3.4 溫度控制

在溫度控制時，要充分考慮生產車間內部的環境溫度，同時還應該對莎翁和模具溫度進行全面分析。目前，大部分的車間現場無法實現環境溫度條件，要高度重視對原砂河再生砂溫度的控制，砂紋會直接影響樹脂硬化反應的速度和質量，同時也會影響砂粒表面的樹脂分布特點，為此應該控制好圓砂以及再生砂的溫度，最佳的溫度需要保持在25～30℃，可以顯著降低固化劑的使用。同時也可以提高發行的流動性、塑形和性質都非常容易充實，樹脂砂的緊實度顯著提高，避免鑄型裂開掉砂等問題，提高鑄件整體的質量。對于球墨鑄鐵件，鑄型的緊實度要求非常高，可以使得石墨化膨脹發生明顯的變化，提高鑄件表面的整體質量，還能夠去掉鑄件內部的孔洞，起到縮松鑄型的緊實和排氣效果。

4 結語

堿性酚醛樹脂砂具有良好的高溫后退性和硬質滲透性，不含N、P、S等有害元素，非常適合生產石油鑄鋼件。該材料可以有效改善勞動環境，滿足國家節能減排要求，擴大生產能力，提高生產效率，降低員工勞動強度。與原來的水玻璃砂工藝相比，在堿性酚醛樹脂砂中成型砂的吸濕性和優異的崩解性使工藝更加穩定可靠，從而獲得鑄鋼鑄件的附加值，質量明顯提高，值得應用和推廣。