酯硬化水溶性酚醛树脂冷硬树脂砂工艺

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弟 1卷弟 4期 9 19年 l 93 2月

甘

肃

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J u na fGa s nv r{y o c n l g o r lo n u U ie st fTe h o o y

酯硬化水溶性酚醛树脂冷硬树脂砂工艺徐邵平(肃工业大学机械一系，州，3 0 0甘兰 705 ).

A性能及特点，砂造型 (芯 )工艺参数的确定.通过对该翌砂的高温性能的测定及初 混制步的生产试验，明使用该工艺，以克服日前使用最多的酸固化呋喃类树脂砂所暴证可

摘

要

简要介绍了酯固化水溶性酚醛树脂冷硬工艺中所用酚醛树脂的剞造过程、

关词水性.胍净，脂，艺强，气鸯— 霎茬酚树，硬树砂工，张度发性谤材等键耋，塞的醛脂净溶抗性t 造分类号仃 2—i丽 r=1水溶性酚醛树脂简介1 1制造过程和性能 .这种树脂又称为碱性酚醛树脂，的原材料是苯酚和甲醛，料时甲醛过剩，碱性催化 它投在

一

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◇C一

剂条件下，合成釜中缩聚成为热固性甲阶酚醛树脂.一步得到的是粗树脂，在第固化树脂含量约为 4, O而且含有较多的游离苯酚和甲醛，种树脂经改性处理，这要代替呋喃一型树脂用于 I热芯盒工艺.将这种粗树脂经真空脱水、除气，去大部分游的酚和醛后，脱再经改性处理，就可得到冷硬工艺使用的酚醛树脂，其性能如表 1 . 12该树脂用于冷硬工艺时的特点 . 1 )该树脂用于冷硬工艺时，固化剂为多种醋酸甘油脂，种酯在固化过程中参与反应，这使得酚醛树脂砂在常温下产生一定的强度 (造型、芯硬化后所获得的强度 )其反应式如下：即制，

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收稿日期， 9 30 . 1 1 9 . 11

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第 l卷 9

表 1水溶性酚醛树脂的挂能

热固性酚醛树脂的链状线型结构分子酚棱羟

基对位上，存在着羟甲基 .仍可以与另一十它线型分子上活泼的氢原子反应，使树脂形成体形结构而固化.这一步反应，往在烘干时而但往才进行.在两次硬化反应之间，存在一十类似 C硬化水玻璃砂在加热时的软化过程 .据还 O,根

这一种硬化特点，赋予这种冷硬树脂砂好的容让特性，可减少高台金钢的热裂倾向.但要注意 . 般来讲，溶性冷硬酚醛树脂所做的砂型和砂芯并不需要烘干 .若烘干，然可以提高强水如虽一

度，再加热 (浇注液体金属 ) .述软化特点已消失 .但如时上 2 )温度、度等环境条件对该冷硬树脂砂的固化速度影响较小，透性好 .会发生呋喃湿硬不

树脂那种外硬里软，夏季硬化快，冬季硬化慢的情况.呋哺树脂其所以有这种现象，主要是因为呋喃树脂的固化反应是羟甲基 (C OH)一 H与活泼氢原子的反应，应过程中要排出水 .酚醛反而树脂的一次硬化反应中的副产物为醋酸.它的固化速度仅与固化剂的种类和加入量有关，故而与温度和湿度的关系较小 .践证明 .要保证加入 (实只占树脂量 ) 0以上的指定固化剂，会 3就达到预期的固化效果，作工人极易掌握 .操 3 )树脂及固化剂无腐蚀作用 .酚醛树脂呈弱碱性，化剂为中性，固对衣服和人的皮肤无腐蚀作用 .且两者都可溶于水，即使在操作时弄脏，很容易清洗干净 .而故亦 4 )树脂和固化剂都是由 c, .三元素组成的， N, S等有害元素 .全消除了这些 H O无 P,完有害元素对铸件质量的影响.

5 )由于树脂呈碱性，固化剂呈中性，对原砂无酸耗值的要求.故也就是说对那些酸溶性碱性氧化物含量多的原砂，橄榄石砂、砂、石砂等也能迅速固化 .使完全使用呋喃冷硬工如镁长即艺中的再生归砂，亦有好有固化效果从而扩大了本工艺的使用范围.

2工艺条件的确定21适宜树瞻加人量的测定 .试验用原砂为福建东山砂和湖南永顺擦洗砂，种原砂的性能指标见表 2测定在树脂加两 .

入量改变时的树脂砂样 2 4小量的抗拉强度值.测定结果见图 1 .表 2两种原辟的性能指标E

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酚醛树脂加入量/ %

平均细度

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4.8 1 9

圈 1树脂加入量与抗拉强度关系曲线圈

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第 4期

镣郅平醇硬化水溶性酚醛村脂玲硬村脂砂工艺

2 2适宜固化剂加人量的测定 .测试条件相同，定结果见图 2测 .

2 3可使用时间和脱模时间的澜定 .

测试条件同上.型砂可使用时问甩“ 4小时强度比较法而脱模时间，以树脂砂试样抗 2,则拉强度达 1/r的时间为准. 4N e a测定结果列于图 3从该图上可以找出快、固化剂在不同配 .慢比情况下的可使用时间及脱模时间 .图中亦可看出，树脂砂的固化速度受季节变化 (境从该环温度变化 )影响较小，在生产中可以忽略不计 .的故

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固化剂加入量/

匿 2雹化{奶凡量与抗拉强度关系曲线} 6

图 s可使用时闻与快慢面化剂配比关系曲线

3型砂高温性能的洲定为了便于两种型砂 (固化呋喃树脂及酯固化酚醛树脂砂 )酸在高温下的性能进行对比，笔者在条件完全相同的情况下，两种型砂的高温性能进行了测定，对这些高温性能对铸件将来是否容易产生气孔和裂纹等缺陷，系非常密切 .关 型砂发气性见囹 4而残留强度、,自由膨胀量和热应力，别见图 5图 6和图 7分， .。

从中以出酚树砂发 矗l圄4可看，醛脂的气 0性略高于呋喃树船砂 并不意味着它所做这铸件的气孔倾向就一定大 .因铸件的气孔倾向还取决于型砂的透气性；只要保证型砂即 6 10 10 20 30 0 2 8 4 0 ll￣s J

有较高的透气性，或在造型和制芯操作中所

图 4两种树脂砂发气性对比曲线

采取的排气措施得当，全可以杜绝铸件的气孔缺陷.完 从图 5可以看出，醛树脂砂有较好的溃散性，酚打箱落砂容易 .

从圈 6和图 7可以看出，酚醛树脂有较好的容让性，会减少铸件 (特别是合金钢俦件 )的热裂候向.

4生产试验概况于] 9年底在兰州某厂铸钢车间进行了一次小规模的生产试验.浇诗件有各种泵体 8 92所

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第1 9卷

台，种泵的叶轮十余件，它还有阀体、架待共约两吨，中最大件约半吨 .质有各其支其材 Z rMo,G2 r3 Z GC S Z C l,GOC l Ni牌号 .后对所做铸件进行了检查、收.了在个别铸 r8等最验除件上的局部发现两处裂纹 (分析由材质及工艺不当所致 )经一处脉纹外，无其它缺陷.表面粗其糙度平均可达 Ra 2 5 R 2 . 1.~ a5

41原材料及实施工艺概况 .4 1 1原材料 ..

树脂为表 1示的水溶性酚醛树脂；化剂为两种}种为 MGY(所固一称慢固化剂 )另一种，为 QGY(称快固化剂 )两者配合可调节使用时间在 5 2 .~ 0分钟内变化 (图 3}砂为湖南见 )原永厩擦洗砂 (格见表 2 .规 ) 4 1 2实施工艺概况 ..根据本次试验所做铸件的大小，杂程度以及车间现场环境的温度 (~ 1℃ )砂设备复 7 0混 (0k 3 g碗式海砂机 )作条件，问歇式手工操作 )同时考虑树脂已经过期等具体情况，定操 (,决树脂加入量为 15 2 5,在现场根据儿需要适当调整，近模样表面及造芯时取上 _~ . (活的靠限，它次要部位取下限 )固化剂为树脂量的 3,、固化剂的比例参考图 3根据现场的其 . 0快慢，要求进行调节，靠近模样，且需放冷铁时或打制复杂砂芯时，加大慢固化剂的比例，延长而则以可使用时间 .在混填充砂时，可加大快固化剂的比例，缩短取模时间.而则以

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加热温度/ r

_圉 6两种村脂砂试样在 l O￣ OO

圉 5两种树脂砂残留强度对比

下的自由膨胀量对比

按上述工艺，使用时间大约为 5 2可~ 0分钟不等，样的可使用时间，能保证工人师傅这即从容地操作，能缩短

起模时问，又保证较高的生产率 (般起模时间在 2￣5一 0 0分钟内变化 )所 .得强度一般为 7~ 10N/m。已能满足本次试验各件的要求 . 0 5 c, 冷硬树脂工艺所做铸件表面粗糙度的好坏，所刷涂料的质量的关系非常密切.次试生与本产共用了两种锆英粉涂料；种为醇基，一种为水基.性能见表 3两种涂料都具有一定的一另其 .触变性，就保证了它具有好的悬浮性和涂剧性 .这两种涂料互相配合可满足所生产的各种合金钢铸件的要求 .作者可根据所浇铸件的材质、量、厚的不同，定刷上述两种涂料的哪一操重壁确种刷一遍、遍或三遍 .掌握得当，能达到浇后的铸件在冷却过程中已结成壳的涂料，片两若均成地从铸件上剥离 .离后的铸件表面光洁 .剥

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第 4期

徐郅平，醇硬化水落性酚醛树脂玲硬树脂砂工艺

表 3醇基和水基培羹粉涂料的性能指标

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图 7两种树脂砂在 8 0 5℃下的热应力对比

4 1 3该树脂在本次试验中显示的优缺点 ..优点： )可以用快慢两种固化剂来调节树脂砂的固化速度，砂的可使用时间可以在 5 1型~ 2 0分钟范围内任意调节，可保证有从容的造型、芯时间，由于固化剂参与反应建立的早即翩又期强度较高，一般造型、芯后停放约 1￣3故制 0 0分钟后即可起模，此生产率较高 .因 2 )固化速度只与固化剂的种类有关而与环境的温度和湿度关系很小，内外固化速度一且致 .在这次试验中虽然试验现场环境温度约为 7 l℃,温约为 0 3,使用的配方与如~ 0砂~℃所夏季( 2约 TC)我校实验室所使用的配方基本相同，在固化速度也基本相同.是该树脂不同这于呋晡树脂的又一特点 .呋喃树脂砂的固化速度则同时受到固化荆种类、入量、度和湿而加温

度四因素的影响，尤其是温度.有时虽然根据季节，改变固化剂的种类和加入量，仍不能改变夏季固化速度太快，甚至来不及造型，翩芯.而冬季又嫌固化太慢，时造型后停放长达 3小有~4时不能

起模，大影响了生产率 .大 3气味小， )由于该树脂中的游离酚和醛的含量低，故在混砂时以及浇注时气味都较呋喃树脂小.4 )对模样的要求低，一般用于干模砂的模样，可以在该工艺中使用 (一定非要做成型都不板 )但要保证模样有正确的拔模斜度，能有影响起模的凹坑，面要刷一层银粉脱模剂 .,不表只要做到这几点，任何复杂的模样，证起模容易.且这种树脂砂所造的型或芯的工作表面对保而都非常光滑，一点对于将来刷涂料以及铸件表面粗糙度的改善，是很有利的 .这都 5 )混好的型 ( ),由松散到固化的过程中，在开始固化之前，一段时闻具有柔芯砂在即有

性，工人说它有类似油砂的性能 )或者说它具有一定的湿强度和可塑性. (,这一特点保证了它便于制造更复杂的型芯 . 缺点： )粘度太高；常温下粘度达 3 0厘泊，呋喃类树脂 ( F D-0 ) 1在 0而如 F 1 2同样温度下粘

度小于 2厘泊 . 0这样会形成定量不准及混砂不易均匀等问题.2 )树脂保存期短，由于该树脂是热固性的，故存放期较短，般为三个月，多延至半年，一最 故这种树脂适宜就地生产使用 . 3 )固化剂价贵 .

结论1 )该树脂砂具有很好的固化特性，固化速度只受固化剂种类和加入量的影响，受温度而

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第 1卷 9

和湿度的影响较小，人易掌握；工 2 )造型、注时气味小，无腐蚀性，对环境污染小 I浇且故 3 )高温退让性好，铸件热裂倾向小，散性好，砂容易}溃清 4 )对原砂的要求较呋喃砂低，用于酸耗值高的原砂 可 5 )造好的砂型，芯有好的保存性和低的吸湿性 I砂

6 )树脂牯度大 .放期较短，存固化剂较贵是它的缺点. 致谢我校铸造教研完室魏邦奎、李爱萍、生中、寇李垒奎、铸 8救学生绰广傻、 8王和邦等同志参加 7部分 I作，示感谢 .表

On t e Pr c s ft e W a e— 0 u l Ph n l— l e y h o e so h t r s l b e e o i a d h de c Re i a d ih Ee e rn sn S

n s W t t r Cu i g

X u Zhi n Pi gf e t f e a k l gn e g ( )Ga s i-o c -La zo,3 0 0 D p .o h n: Me a En ie血 1 - n uUnv f Teh, n h u 7 0 5 )

Ab t a t sr c

Th sp p rb ifyi to u e h nu a t rn r c s,P o e t so i f i a e re r d c st ema f c u ig p o e s l n r p ri f kndo e a

p e￣i le y er sn,W h c su e o t ee t rCu i g wa e o u l h n cr sn W ih h n c a d h a e i ih i s d t h s e rn t r l b ep e di i t s e o a i g,a d t e p le sn a a e e s o iig s nd, l i g a d c r m a ig, By t utb k n n h rc s l g p r m tr fr sn a a mo d n n o e kn hed t r n to o h i e p r t r r p r i s o h a d a d t e p o u to e tn e e mi a i n f r t e h gh t m e a u e p o e t f t e s n n h r d c n t s i g’i e i t

h sb e u lp o e h tt s p o s n o ec m es med fc s wih t e a i - Cu i g f a e n f l r v d t a hi r c s Ca v ro o e e t t h cd- y e rn ur n e i a d wi e y u e n o r Co n r . a er sn s n d l s d i u u t y

Ke r s wa e o u i t y wo d t rs l b l y.ph n i ad r d e i a l u ig,r sn s n u e ol l e I e r sn,C d c rn c r e i a d,p o e s r cs 't n i t e g h, g s f r l g p o e t e sl s r n t e a m n r p ry o

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