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英國borden公司首先開發(fā)了有機酯硬化的堿性酚醛樹脂自硬砂工藝,并于1981年獲得專1利,簡稱α-set工藝。其主要特點是混砂、造型、澆注時散發(fā)的煙氣少,有利于-環(huán)境。所用的樹脂是甲階酚醛樹脂的一種,但含有koh、naoh等堿性材料,故通常稱之為堿性酚醛樹脂。樹脂中的游離的k+、na+ 離子,對于樹脂與有機酯發(fā)生作用、樹脂的交聯(lián)反應都-。多種低級酯都可作為硬化劑,應用較廣的是碳酸丙1烯酯,這也是作用較強的硬化劑。還可用幾種有機酯混合配成作用強弱不同的牌號,以適用于不同的生產條件。
一、樹脂的硬化機制在樹脂的硬化反應中,首先是樹脂中的堿與酯反應,形成堿金屬的碳酸鹽,釋放醇。樹脂中的堿形成碳酸鹽后,即處于反應狀態(tài),可在常溫下發(fā)生交聯(lián)反應,將砂粒粘結,使型砂具有-的強度。由于作為硬化劑有機酯是參與樹脂硬化反應的組分,不同于硬化劑只起催化作用、不參與反應的其他樹脂自硬砂,不能通過改變硬化劑的加入量來調整自硬砂的硬化速率和起模時間。有機酯的加入量一般為樹脂的20~25%,樹脂自硬砂原輔料,因樹脂和硬化劑的品種而略不同。有機酯加入量不足,則鑄型難以硬化;有機酯加入量太高,則會感到混成砂和砂型膩滑,而且可能導致鑄型-金屬界面處發(fā)生反應,影響鑄件表面。自硬砂的硬化速率和起模時間,應由改變硬化劑的牌號予以調整。有機酯硬化的酚醛樹脂砂,在有機酯的作用下,樹脂在常溫下只發(fā)生部分交聯(lián)反應,起模時型砂仍然保持一定的塑性,澆注初期還有一短暫的、因受熱而再次發(fā)生交聯(lián)反應的過程,也就是通常所說的二次硬化。
除了舊砂再生方面存在問題以外,堿性酚醛樹脂自硬砂工藝還有一些不足之處,采用此項工藝時,應采取相應的措施,以獲得較好的效果。1、粘結強度略低堿性酚醛樹脂自硬砂,硬化后的強度略低于呋1喃樹脂自硬砂,加入量應略多一些。實際加入量因對鑄型的要求不同而異,一般在1.3~1.8%之間。加入量太低,如何-樹脂自硬砂的粘結性,鑄型、芯子易于損壞,從而影響鑄件;加入量太高,則影響起模,澆注后脫箱、落砂也比較困難。2、殘留的樹脂膜具有一定的吸濕性堿性酚醛樹脂自硬砂經再生后,砂粒表面殘留的樹脂膜有吸濕性,這一特性有兩方面的作用:好處是可以通過加入水或其他處理劑-再生砂的粘結性能;缺點是潮濕季節(jié)儲存于砂斗中的再生砂容易粘附在斗壁上。3、應嚴格控制再生砂的堿度和其中的堿金屬鹽的含量再生砂的堿度和其中的堿金屬鹽的含量太高,會影響型砂的耐火度,導致鑄件表面產生粘砂缺陷。4、澆注后鑄件在鑄型中的冷卻速率較低鑄件在鑄型中的冷卻速率較低的原因已見述,因此,鑄鋼件的熱節(jié)易于產生縮孔、縮松之類的缺陷,在工藝方案設計時-以考慮。
型砂緊實度的要求 要求鑄型緊實度高且均勻。高壓造型法由于鑄型緊實度高,其鑄型性能和鑄件普遍好于中低壓造型。高壓造型法的目的就在于制出均勻的高緊實度鑄型。理論和實驗研究證明其壓實方法和壓頭形式對緊實度有很大的影響。對濕型而言,常見的樹脂自硬砂種類,通常有震擊緊實、震壓緊實、壓實、微震壓實和高壓緊實等,下面簡單介紹其緊實方法。
(2)震擊緊實和震壓緊實
震擊緊實用震擊造型機來完成。多以壓縮空氣為動力,利用震擊動能和慣性使型砂緊實。將砂箱1放在模板2上,型板固定于震擊工作臺,與震擊活塞3相連,4為震擊氣缸。砂箱內裝滿型砂后,打開進氣閥,使壓縮空氣進入震擊氣缸,推動活塞上升。活塞升-過排氣孔時,壓縮空氣由排氣孔逸出,氣缸中的壓力突然下降,此時震擊活塞連同砂箱模板下落,與震擊氣缸發(fā)生撞擊,砂箱中的型砂由于慣性力的作用而互相緊實。而后因出氣孔堵住,進氣孔進入的壓縮空氣壓力超過砂箱型板活塞等的重量,使工作臺上升,如此連續(xù)震擊,使型砂得以緊實。震擊高度一般為30~60mm,河北區(qū)樹脂自硬砂,震擊次數(shù)30~50/min次為宜,一般不超過80次。震擊緊實適用于大砂箱,砂箱高度不低于150mm,否則緊實效果不好。其型砂緊實度沿砂箱高度是上松下緊,頂部型砂緊實度幾乎與震-樣。
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