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呋喃樹脂生産過程控制 找到合适本企業的參數
發布人:hbtszl 發布時間:2017-03-27 14:03:06
 一、呋喃樹脂砂型砂質量控制

  優質的型砂是生産優質鑄件的基礎,型砂質量不僅影響鑄件外觀質量,而且能影響鑄件内在質量。

   1. 原材料的影響
  (1)原砂  優質的原砂是樹脂砂生産的基礎,它不僅影響強度,而且影響固化速度,是影響固化劑用量的主要因素。
①原砂的耗酸量。在選用原砂時,耗酸量是影響固化劑用量的主要因素,尤其對于不回收舊砂的呋喃樹脂生産廠家更為重要。耗酸量高時大部分固化劑用來與原砂中的堿性氧化物反應,剩餘的才能起催化作用。進行耗酸量檢測的辦法可用鹽酸滴定法,也可以用型砂工藝試驗的方法,在室溫下,用脫模時間超過1h的固化劑加入量來判斷。 因此,使用不同地區的原砂固化劑加入量差别很大。
  ②粒度分布和水分的大小。原砂的粒度分布和水分對型砂強度有直接的影響。樹脂砂應用四篩砂,對于含泥量及微粉要嚴格控制,這已成為共識。有必要說明,細砂粒雖然表面積大,會降低樹脂膜的厚度,但是它也會增加粘結橋的數量,對于強度的最終影響需由試驗證明,粒度0.10mm(150目)的原砂不應作為微粉處理,否則不但會造成砂子的浪費,而且影響樹脂砂的強度,提高樹脂加入量。實踐發現,新砂粒度中0.10mm 的比例達到5%、微粉小于0.4%時為宜。
  對于再生砂來說,砂粒過細會提高硬化速度,這一點與新砂不同。這是因為再生砂中細砂粒比表面積大,比粗砂粒含有更多的樹脂和固化劑,細砂的灼燒減量明顯高于粗砂的灼燒減量,當再次加入樹脂時,殘留的固化劑繼續起催化作用,提高了固化速度。綜合考慮強度和硬化速度兩方面因素,在使用再生砂時要每周檢測粒度分布,加強抽塵裝置維護,經過長期實踐,呋喃樹脂生産廠家認為合理的再生砂粒度分布如表1所示。

 
  樹脂砂對原砂水分要求非常嚴格,因為原砂中的水分不但會影響樹脂膜與砂粒的結合強度,而且還會減慢硬化速度,使型砂“外焦裡嫩”,鑄件易産生氣孔缺陷。一般要求水分含量小于0.2%。對于再生砂,如果在夏季采用噴水的方法降溫,一定要檢查水分,不得高于0.4%。
  ③再生砂灼燒減量的影響。灼燒減量對于硬化速度的影響不可忽視。灼燒減量的大小取決于再生砂中殘留樹脂和固化劑的多少,在樹脂的硬化過程中,固化劑隻起催化作用,硬化後仍滞留在樹脂膜中。再生砂中殘留的固化劑在下次加入樹脂時仍然在起作用,因此随着舊砂使用次數的增加,灼減量會有所提高,造成硬化速度加快。經試驗,灼減量提高0.5%,硬化速度大緻提高50%,這對于氣溫低的冬季極為有利,但對于夏季卻造成硬化太快的不利局面。灼燒減量的增加還會提高發氣量,使鑄件形成氣孔缺陷。結合其他因素,我們将灼減量控制在4.0%以下,主要措施是堅持添加10%~15%的新砂,減小鑄件吃砂量。
  
  (2)樹脂  這是決定強度的關鍵因素,樹脂中糠醇含量及其粘度對型砂強度有很大的影響。加入量一定時,糠醇含量越高,強度也越高,因此我們要求樹脂中糠醇含量大于90%。當要求強度一定時,樹脂粘度值的波動,直接影響樹脂加入量。粘度越低,砂粒上樹脂膜的厚度就越薄,樹脂加入量也就越低。當粘度低于16mPa•s時,樹脂加入量為0.65%,型砂混制均勻,終強度可達到0.7MPa;當粘度為20mPa•s時,樹脂最低加入量必須為0.8%,才能避免型砂混不勻現象。目前,樹脂生産廠家衆多,質量差别很大(主要是糠醇含量不同),針對不同呋喃樹脂生産廠家的樹脂,我們做了以下對比試驗(見表2)。對于每批樹脂進廠後,我們都要進行工藝試驗和粘度檢測,要求樹脂加入量為1%時,新砂抗拉強度大于0.7 MPa,舊砂大于0.6 MPa,粘度低于16mPa•s。總之,高糠醇含量,低含氮量,低遊離甲醛是優質樹脂的要求。


  (3)固化劑   對強度的影響主要與脫模時間有關,在脫模時間合适的情況下,固化劑加入量對于強度無明顯影響,硬化太快或太慢均對強度不利,太快時樹脂膜脆化而使強度降低;太慢時,樹脂的粘結力則沒有充分發揮,因此必須有合适的硬化速度才能保證型砂的強度。
  合适的脫模時間為15~40min。在原砂确定的情況下,影響脫模時間的主要因素是砂溫、室溫、濕度,其中影響最大的是砂溫,與樹脂加入量關系不大。我廠固化劑加入量範圍為0.4%~1.2%(占原砂),冬天室溫在5℃時,固化劑加入量很高,但強度并不降低。需要特别指出的是,固化劑中遊離酸含量對強度影響很大,尤其對于再生砂。當遊離酸大于10%,即使硬化時間合适,強度也會降低0.2MPa左右,因此固化劑中遊離酸必須小于10%。固化劑除加入量進行調整外,固化劑酸度也可作較大調整,其中砂溫與酸度的關系如表3所示。


  (4)矽烷  能提高使用新砂時型砂的強度,提高抗濕性,但對于再生砂的作用則微乎其微,而且價格高,保質期短,因此不建議使用矽烷。

  2. 生産工藝的影響
  (1)混砂質量的影響  目前樹脂砂混砂主要采用攪籠式連續混砂機,混砂時間為定值,樹脂、固化劑的定量檢測及泵的清洗工作非常重要,應根據原砂及鑄件大小确定好樹脂加入量,堅持每周至少檢測一次。另外,還要注意混砂機刀頭的定期更換,當刀頭磨損時,會造成混砂不勻,表現為刷塗料後型砂表面有斑點狀不硬化處存在,易形成氣孔,而且會降低強度。
  
  (2)型砂緊實率的影響  由于樹脂砂流動性好,型砂的緊實率容易被忽視。其實樹脂砂的緊實狀況對強度的影響更為明顯,因為其強度的建立依靠各砂粒之間樹脂膜的連接程度,由于樹脂加入量少,當緊實度差時,砂粒之間的樹脂膜建立不起連接橋,不僅強度會明顯降低,而且由于樹脂砂中無粉狀物,砂粒間隙大,會造成機械粘砂。因此,應該使用震實台,以減少人工緊實的誤差,對局部較小凹處要先人工緊實,并要有合适的硬化速度,以保證型砂的流動性,提高緊實率。
  總之,呋喃樹脂砂強度及脫模時間的要求應根據鑄件大小而定,盲目追求高強度的型砂,不但會提高鑄件成本,而且還會阻礙鑄件收縮,增加鑄件應力,造成落砂困難。針對分廠主要生産300kg以下鑄件的實際情況,我們将型砂終強度控制在抗拉強度0.6MPa,硬化時間20min左右,完全滿足生産要求。 


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