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摘要：本文從堿性酚醛樹脂砂工藝特性，堿性酚醛樹脂的特性，在鑄造生產(chǎn)中遇到的問題，解決的方法，新技術(shù)的使用，提出參考性建議。

一、前言

近些年，在我國鐵路、重機(jī)、工程機(jī)械、船舶、閥門、冶金機(jī)械等行業(yè)的鑄鋼件生產(chǎn)中，堿性酚醛樹脂砂工藝得到廣泛應(yīng)用，因?yàn)樗に囂匦詢?yōu)越，對(duì)廣大鑄鋼自硬砂用戶來說，如何將原有自硬砂生產(chǎn)線，設(shè)備不做大的改造，保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)成本、舊砂的再生利用、環(huán)保保護(hù)等，就能很快的、科學(xué)地采用堿性酚醛樹脂砂工藝，達(dá)到預(yù)期的效果。以下為堿性酚醛樹脂砂工藝過程中，遇到的問題和解決方法，供鑄造業(yè)同行作為設(shè)計(jì)和設(shè)備改造時(shí)參考。

二、堿性酚醛樹脂砂工藝特性

1、堿性酚醛樹脂不含N、P、S等有害元素，不會(huì)產(chǎn)生因滲N、P、S引起的缺陷，可用于各種合金鑄件，尤其適用于合金鋼鑄件、球墨鑄鐵件。

2、堿性酚醛樹脂自硬砂工藝， 是由英國Bordon公司開發(fā)的， 其使用的固化劑是有機(jī)酯， 而不是有機(jī)酸。堿性酚醛樹脂自硬砂有硬化不完全性，型、芯砂在澆注初期，先呈現(xiàn)短暫的熱縮性，而后二次硬化變成剛性、直至潰散。這一特性可以明顯減少鑄件熱裂傾向，降低鑄件澆注沖砂缺陷，有利于提高鑄件尺寸精度。

3、堿性酚醛樹脂自硬砂，在混砂、造型、澆注時(shí)散發(fā)的煙氣少于以酸為固化劑的呋喃樹脂自硬砂，以酸為固化劑的甲階酚醛樹脂自硬砂和以胺為固化劑的尿烷樹脂自硬砂。

4、堿性酚醛樹脂自硬砂，是一種典型的“漸硬型”自硬砂，反應(yīng)過程需幾十分鐘到十幾小時(shí)才能完成，通常將24小時(shí)的試樣強(qiáng)度作為終強(qiáng)度。

堿酚醛砂芯

三、堿性酚醛樹脂的特性

1、堿性酚醛樹脂是以苯酚和甲醛為原料，用堿(Na0H，KOH，LiOH) 作為催化劑合成的，由于樹脂中含大量的堿，使得樹脂中的酚羥基以酚氧負(fù)離子形式存在，樹脂具有一定的堿性故而水溶性好，所用的固化劑一般為多元醇的有機(jī)脂。

2、在樹脂的硬化反應(yīng)中，首先是樹脂中堿與脂反應(yīng)形成堿金屬的碳酸鹽，釋放醇，樹脂中堿被中和形成碳酸鹽后，即可發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，將砂粒粘結(jié)，使型砂具有必要的強(qiáng)度。

3、由于作為固化劑的有機(jī)酯是參與樹脂硬化反應(yīng)組分，不同于固化劑只起催化作用，不參與反應(yīng)的其它樹脂自硬砂，所以，不能通過改變固化劑的加入量來調(diào)整自硬砂的硬化速度和起模時(shí)間，有機(jī)脂的加入量一般為樹脂的20%-30%，因樹脂和有機(jī)酯的品種而各不同。有機(jī)酯加入量不足，則鑄型難以硬化；有機(jī)酯加入量太高，則會(huì)感到混成砂和砂型膩滑，而且可能導(dǎo)致鑄型—金屬界面處發(fā)生反應(yīng)，影響鑄件表面質(zhì)量。自硬砂的硬化速度和起模時(shí)間，應(yīng)由改變有機(jī)酯的種類予以調(diào)整。

四、堿性酚醛樹脂砂在鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用

1、嚴(yán)格控制再生砂的灼減量

再生砂的灼減量非常重要，控制不好直接影響型砂強(qiáng)度。開始我們?nèi)坎捎眯律埃靶蛷?qiáng)度特別高，樹脂加入量極低只有1.2%，但經(jīng)過幾次循環(huán)砂型強(qiáng)度逐步下降，樹脂加入量不斷提高，最后樹脂加入量達(dá)到2%以上，砂型強(qiáng)度仍然達(dá)不到要求.經(jīng)過我們多方查找原因，多次試驗(yàn)，最后發(fā)現(xiàn)是由于堿性酚醛樹脂砂在澆注完成后，在砂粒表面形成玻璃狀堿性金屬復(fù)合硅酸鹽薄膜，這種薄膜是金屬氧化物和砂粒作用形成的，對(duì)砂粒的附著很牢固，舊砂進(jìn)行再生時(shí)很難將其除去，至使在新混砂過程中，樹脂很難附著砂粒表面，使砂型強(qiáng)度性能下降。針對(duì)這個(gè)問題我們從兩個(gè)方解決，一方面對(duì)再生機(jī)維修和改造，另方面加大新砂加入量。把新造型用砂的灼減量控制1.5%以下，型砂強(qiáng)度達(dá)到要求，樹脂加入量逐步下降。

2.砂處理設(shè)備要定期保養(yǎng)和維修

砂處理設(shè)備的好壞，直接影響到再生砂的質(zhì)量，特別是再生機(jī)和除塵器，澆注完成的砂不能很好進(jìn)行脫膜和去除粉塵，使造型用砂灼減量提高，造成型砂強(qiáng)度下降，所以要定期保養(yǎng)和維修砂處理設(shè)備.

3.混砂機(jī)的改造

因?yàn)閴A性酚醛樹脂粘度高于呋哺樹脂粘度，所以在常規(guī)樹脂砂混砂機(jī)的混砂均勻不如呋喃樹脂砂效果好，只有提高樹脂加入量才能滿足生產(chǎn)需要，為了使混砂機(jī)均勻混砂，我們將原混砂機(jī)樹脂和固化劑加入口同時(shí)前移，使樹脂和固化劑在混砂機(jī)充分混合，砂型強(qiáng)度得到明顯提高.

4.溫度控制

這里所說的溫度，原則上應(yīng)包括車間環(huán)境溫度、砂溫和模具的溫度。在目前大多數(shù)生產(chǎn)現(xiàn)場都難以實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度的條件下，控制原砂和再生砂的溫度尤其顯得重要。砂溫不僅影響樹脂硬化反應(yīng)的速度，而且也影響樹脂在砂粒表上的分布，所以要控制好原砂和再生砂的溫度。最適宜的砂溫是25-30℃條件下，固化劑的用量可以較低，型砂的流動(dòng)性很好，鑄型和芯子都易于舂實(shí)。樹脂砂的緊實(shí)度提高，其強(qiáng)度隨之提高，可避免鑄型開裂、掉砂等缺陷，對(duì)改善鑄件的表面質(zhì)量大有裨益。特別是對(duì)于球墨鑄鐵件，鑄型的緊實(shí)度高，可使石墨化膨脹時(shí)型壁運(yùn)動(dòng)減少，不僅可以提高鑄件表面質(zhì)量，而且還可減少或消除鑄件內(nèi)部縮孔、縮松的缺陷。

5.鑄型的緊實(shí)和排氣

因?yàn)閴A性酚醛樹脂粘度大，而且加入量也比其它樹脂砂高，所以堿性酚醛樹脂砂的流動(dòng)性比其它樹脂砂差，發(fā)氣量也大。為了保證砂型表面強(qiáng)度，鑄型表面必須舂實(shí)，避免鑄型在澆注金屬液后，鑄型發(fā)生退讓、開裂、剝落、等現(xiàn)象，防止鑄件會(huì)有漲砂、粘砂、脈狀劈縫、大面積夾砂等缺陷，球墨鑄鐵件還易于產(chǎn)生內(nèi)部的縮松、縮孔。堿性酚醛樹脂砂的排氣更應(yīng)該加以足夠重視，排氣不好，就會(huì)造成鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷，因此型，芯要充分排氣。

6.再生砂中加少量水可提高堿性酚醛樹脂砂強(qiáng)度

堿性酚醛樹脂具有一定的親水性，因此水能潤濕殘留在再生砂粒表面的樹脂膜，再生砂中加入少量的水后，有利于樹脂和固化劑在砂粒表面多孔性的殘留膜上彌散，可使自硬砂的強(qiáng)度有所提高。水在再生砂中應(yīng)均勻分布，可使型砂強(qiáng)度提高20%以上。采用這一工藝，質(zhì)量穩(wěn)定，降低了樹脂、固化劑、和新砂加入量，使生產(chǎn)制造成本下降，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

五、結(jié)束語

采用堿性酚醛樹脂工藝生產(chǎn)鑄鋼件、合金鑄件、球墨鑄鐵件，即能保證鑄件表面質(zhì)量，又能保證內(nèi)在質(zhì)量，改善了工作環(huán)境，是生產(chǎn)高要求鑄件較好的生產(chǎn)工藝。