树脂砂是以合成树脂为黏结剂的型、芯砂。它与油砂和合脂砂相比,具有硬化速度快,生产率高,铸件质量好,节省造型材料,便于实现机械化、自动化等优点。
1.热壳法树脂砂(树脂覆膜砂)
热壳法造型制芯是将树脂砂与加热到250℃左右的金属模具相接触,从而形成与金属模腔轮廓一致的型腔或型芯,厚度为6~20mm的坚硬薄壳(壳型或壳芯)的造型制芯方法。其所用的树脂砂像干砂一样松散,其砂粒表面覆有一层固体树脂膜,称为覆膜砂。
覆膜砂由酚醛树脂(黏结剂)、原砂、乌洛托品(硬化剂)、硬脂酸钙(润滑剂)以及其他附加物(如偶联剂、增塑剂、氧化铁粉)等组成,通过冷法或热法覆膜工艺制备而成。
(1)酚醛树脂 酚类和醛类缩合而成的一类树脂的总称。其中性能最好,应用较广的是苯酚与甲醛缩合而成的高聚物。覆膜砂用树脂黏结剂是热塑性的线性酚醛树脂。
(2)原砂 壳芯用覆膜砂对原砂的要求较高,具体要求如下:
1)粒度较细,一般分布在相邻4个或5个筛上,但200目以下的尽量少用,一般采用100/50目或70/140目。
2)粒形较圆且表面光洁。
3)含泥量及含水量均要低,一般泥的质量分数小于0.5%,微粉的质量分数小于1%,水的质量分数小于0.2%。
4)碱性氧化物少。
(3)硬化剂 常用的硬化剂是六亚甲基四胺(即乌洛托品),它受热分解为氨气和亚甲基气体,使受热后流动于砂粒间的热塑性酚醛树脂在弱碱性触媒氨的作用下,通过亚甲基进一步缩合而迅速硬化,把砂粒结成坚硬壳。(www.daowen.com)
(4)其他附加物 为改善覆膜砂的性能,有时还加入一些附加物,如硅砂粉、滑石粉、水、硬脂酸钙等。
2.热芯盒法树脂砂
热芯盒法制芯是用液态热固性树脂黏结剂和催化剂与原砂配制成芯砂,射入加热到一定温度的芯盒内,使靠近芯盒表面的芯砂受热而制成砂芯的方法。其黏结剂在很短时间内即缩聚而硬化,而只要砂芯表层有数毫米结成硬壳即可从芯盒中取出,中心部分的砂芯利用余热和硬化反应放出的热量自行硬化。
3.自硬法树脂砂
自硬法树脂砂是指以有关合成树脂作黏结剂,通过相应的催化剂作用,于常温条件下在芯盒或砂箱内自行硬化成型的一种树脂砂。目前,自硬法树脂砂可分为三种,即酸自硬树脂砂、尿烷自硬树脂砂、酚醛-酯自硬树脂砂。
(1)酸自硬呋喃树脂砂它是以呋喃树脂作黏结剂,用酸作催化剂,在常温下自行硬化的自硬砂。这种砂的硬化易于控制,对多种硬化剂的适应性都较好,是铸造行业用量最大的树脂砂。
(2)酚醛尿烷树脂砂 酚醛尿烷树脂砂的黏结剂由三部分组成,组分Ⅰ为苯基醚酚醛树脂,组分Ⅱ为聚异氰酸酯,组分Ⅲ为胺催化剂,三者均为液体。组分Ⅰ和组分Ⅱ之比(质量比)常用的为50∶50,或为了减少含氮量而采用60∶40。这两种组分的总加入量为砂质量的1.5%~2.0%(视原砂情况而定)。催化剂用于调整树脂砂的硬化速度,通常加入量为组分Ⅰ质量的1%~5%。
4.吹气硬化法树脂砂(冷芯盒法树脂砂)
吹气硬化工艺,是在热芯盒制芯的基础上,为了克服其需要加热而必须使用金属芯盒的缺点而发展起来的新型制芯工艺。其特点是无需加热,硬化速度快,适应性强等。吹气硬化法根据所用黏结剂和所吹气体的不同,有胺法、SO2法及低毒、无毒气体促硬法等。
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