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冷芯盒树脂培训手册 一 什么是冷芯盒工艺 1 简述 冷芯盒工艺是指在常温条件下 吹入气体催化剂在数秒或数十秒内就迅速固化成型的一种制芯 造型工艺 冷芯盒树脂包括三乙胺 叔胺 固化冷芯盒树脂 二氧化硫固化环氧丙烯酸树脂 二氧化硫固化呋喃树脂 二氧化碳固化碱性酚醛树脂 甲酸甲酯固化碱性酚醛树脂等等 由于三乙胺 叔胺 固化冷芯盒树脂产量远远大于其它树脂 因此俗称的冷芯盒树脂特指三乙胺 叔胺 固化冷芯盒树脂 一 什么是冷芯盒工艺 2 特点 1 型芯常温下在芯盒内实现硬化 模具尺寸稳定 型芯尺寸精度高 形变小 从而可以降低铸件尺寸偏差 2 制芯效率高 型芯硬化速度以秒计算 远高于壳芯和热芯盒制芯工艺 3 模具可以用木材 塑料和金属材料制作 模具制造成本低 周期短 使用寿命长 4 由于常温硬化 与热法制芯相比 节省能耗 改善工人劳动条件 5 型芯溃散性好 铸件清理费用低 一 什么是冷芯盒工艺 3 组成 冷芯盒树脂包括三个部分 冷芯盒树脂 组分 冷芯盒树脂 组分 和催化剂 叔胺 组分 如 318 是一种溶于溶剂中的特种酚醛树脂 为淡黄色至棕色液体 一 什么是冷芯盒工艺 3 组成 组分 如 618 是一种溶于溶剂中的聚异氰酸酯 为褐色液体 一 什么是冷芯盒工艺 3 组成 催化剂 如三乙胺 是一种叔胺类化合物 可选用三乙胺 二甲基乙胺 兴业环保催化剂等 由于国内大量使用三乙胺作催化剂 该冷芯盒树脂俗称三乙胺冷芯盒树脂 一 什么是冷芯盒工艺 4 工作原理 冷芯盒工艺的固化原理是酚醛树脂中的酚羟基和聚异氰酸酯中异氰酸根在三乙胺的催化作用下 数秒内反应生成固态的聚氨酯树脂 一 什么是冷芯盒工艺 4 工作原理 实际使用时 需要混砂和制芯两个过程 首先是树脂的两种组分通过混砂过程均匀地包覆在砂粒表面 然后将混好的混合料射入芯盒 再吹入三乙胺气体 使均匀包覆在砂粒表面的树脂膜从液态变成固态 在砂粒与砂粒之间建立粘结桥 形成强度 一 什么是冷芯盒工艺 原砂 组分 组分 混砂 射芯 硬化 清洗 开模 取芯 吹三乙胺 吹压缩空气 尾气处理 上涂料 烘干 下芯 浇注 工艺流程图 一 什么是冷芯盒工艺 型芯物理性能要求 抗拉强度 大林标准砂 加入量各1 4 工作原理 一 什么是冷芯盒工艺 冷芯盒树脂在灰铁 球铁 铜 铝 镁及钢铸件上都有极好的使用 5 使用范围 在汽车 拖拉机 内燃机的缸体 缸盖 水套 排气管 曲轴等等产品上得到了极为广泛的发展和应用 近年来 在刹车片 铸管 机床 水泵 电机壳等等行业也有大量应用 一 什么是冷芯盒工艺 缸体 缸盖 水套一汽 二汽 潍柴 一拖 玉柴 上柴 锡柴等 5 使用范围 使用用户举例 铸管新兴铸管 黄石铸管 圣戈班铸管等 刹车片龙口海盟 山东常林 山东隆基等 二 制芯材料选择和制芯条件设定 1 原砂要求 a SiO2含量 铸钢 95 铸铁 90 有色 85 b 粒度分布 原砂的粒度要适中 原则上既要保证砂芯有足够的强度和致密性 还要保证砂芯要有足够的耐火性和一定的透气性 通常会选择40 70 50 100或70 140三筛制筛号的原砂 推荐使用四筛制的原砂 如 40 100 50 140 粒度细 铸件表面光洁度高 但加入的树脂需要更多 射砂较困难 需要较多的催化剂 而且砂芯的透气性会下降 推荐 三筛集中率 80 85 四筛集中率 85 95 c 对于原砂的粒形尽量选择角形系数 1 3的近似圆形的砂 圆形对抗拉强度有利 多角形对减少脉纹有利 二 制芯材料选择和制芯条件设定 二 制芯材料选择和制芯条件设定 1 原砂要求 d 酸耗值 5以下最好 吸酸值非常重要 冷芯盒树脂在碱性情况下会提早反应硬化 酸耗值高则混和料存放期会缩短 e p 值 接近中性最好 p 7 因为高碱性将缩短混合料存放期 f 含泥量 要求 0 3 建议选用擦洗砂 g 含水量 原砂必须烘干 水分要求 0 2 水分0 20 以上时 会大大降低砂芯质量 因为水分与组分 会起化学反应 降低砂芯强度 减低砂的流动性 灼烧减量 要求 0 5 二 制芯材料选择和制芯条件设定 1 原砂要求 原砂温度 砂温要求在10 40 之间 理想温度为20 30 但在冬季最好将砂温控制在30 35 为佳 砂温越高 其化学反应越快 因而混合料的存放期就会缩短 砂温度低于10 组分 会太粘而混不均匀 混合料流性会变差 砂芯射不实 二 制芯材料选择和制芯条件设定 由于组分 粘度受温度影响非常大 所以组分 低于10 时 树脂应加热 可用铁桶包裹加热带加热 水浴加热 管道裹电热丝加热 温度也影响砂芯的反应速度 从表观上看 瞬时强度 取模强度 的大小与温度密切相关 混和料温度每升高 或降低 10 反应速度要加快 或减慢2 4倍 混和料温度低时 为了达到取模强度 只能增加三乙胺用量 或延长吹气时间 大大降低了生产效率 在冬天尤其要注意温度的影响 二 制芯材料选择和制芯条件设定 2 树脂和催化剂 a 树脂加入量 0 8 2 0 在铸铁件上通常加入量为1 7 左右 但砂芯的复杂程度 砂的质量等因素 树脂加入量在1 0 2 0 之间 薄壁型芯 如发动机挺杆室 水套 型芯 在1 5 2 0 之间 厚大型芯 如气缸盖底座型芯 上盖型芯 机体主轴箱型芯 在1 2 1 8 之间 砂的质量较差时 加入量也有超过2 0 的 在铸铝件上通常用量为1 0 1 5 之间 这样可提高砂芯溃散性 对落砂有利 二 制芯材料选择和制芯条件设定 2 树脂和催化剂 树脂加入量在0 5 2 0 时 与砂芯抗拉强度成正比 在保证砂芯强度满足工艺要求的前提下 树脂加入量减少 会降低发气量 减少铸件出现气孔的几率 同时砂芯不易粘在芯盒上 a 树脂加入量 0 8 2 0 二 制芯材料选择和制芯条件设定 2 典型强度数据 树脂加入量各0 7 温度 18 19 湿度 78 80 二 制芯材料选择和制芯条件设定 2 典型强度数据 树脂加入量各0 7 温度 18 19 湿度 78 80 二 制芯材料选择和制芯条件设定 2 典型强度数据 树脂加入量各0 65 温度 20 22 湿度 37 16 二 制芯材料选择和制芯条件设定 2 树脂和催化剂 在正常情况下组分 和组分 比例为50 50 但有时为增强某种性能可调节组分 和组分 的比例 b 组分 和组分 的比例 二 制芯材料选择和制芯条件设定 2 树脂和催化剂 通常情况下硬化1000公斤砂需要约0 4 1 0公斤三乙胺 即树脂加入量为1 7 时 需要树脂的3 6 具体来说 大块砂芯 每1000公斤砂用0 45 0 90公斤左右三乙胺 复杂砂芯 每1000公斤砂用0 80 1 0公斤左右三乙胺 但实际情况三乙胺用量会受到砂芯大小 芯盒透气性 芯盒密封情况 操作习惯等条件的不同而有所差异 c 三乙胺用量 硬化速率 大块砂芯 高于4 5公斤 秒 复杂砂芯 高于1 4公斤 秒 二 制芯材料选择和制芯条件设定 3 添加剂 通常是不需要在芯砂中加添加剂的 只有当铸件产生缺陷时 如有气孔 脉纹或粘砂等 需要在芯砂中加入适量的添加剂 常规添加剂有氧化铁红 氧化铁黑和 脉克星 等 氧化铁红加入量占砂的0 25 3 00 对减少脉纹 粘砂 气孔 光亮碳有利 但有些氧化铁红可以减少内浇口的冲损 但纯度应大于82 氧化铁黑加入量占砂的0 25 3 00 对减少脉纹 粘砂 气孔 光亮碳有利 但并不需要多加树脂弥补因过多细粉需损失的强度 脉克星加入量占砂的5 10 在该范围内砂芯强度不降低 二 制芯材料选择和制芯条件设定 4 混砂工艺 原砂 添加剂混匀 再加组分 树脂 组分 树脂混30 60秒出砂 一般的芯砂混砂机均适用于冷芯砂的混制 不过以选择间歇式快速搅拌混砂机为更佳 若用连续式混砂机 必须经常对原砂 组分 树脂 组分 树脂的定时流量进行核对 保证定量准确 二 制芯材料选择和制芯条件设定 5 制芯操作 制芯操作前 应先检查芯盒内是否清洁干净 排气塞是否畅通 压缩空气是否干燥 射砂板 吹胺板与上芯盒之间及上下芯盒本身是否密封 密封圈是否老化 尾气系统是否正常等 以上参数是一种典型的设定 具体设定时应根据现场条件调整 二 制芯材料选择和制芯条件设定 6 砂芯上涂料 由于冷芯盒树脂生产的铸件表面质量较好 有些铸件的砂芯可不用上涂料 砂芯若需上涂料 可参考如下要求进行操作 上水基涂料 应选择低湿润型涂料 砂芯制出后 清理掉表面及分型面上的余砂之后即可涂敷 各种上涂方式均可 涂后要立刻烘干 烘干温度 150 180 烘干时间 40 60分钟 烘箱中应保证有大量空气流通 上醇基涂料 砂芯制成并清理干净后 一般要过1 3小时之后才可涂敷 涂毕 点燃干燥 也可表面烘烤 二 制芯材料选择和制芯条件设定 浸涂水基和醇基涂料后强度数据 a 未上涂料b 制芯30分钟后上水基涂料 烘干温度180 烘30分钟 室温放置 c 制芯30分钟后上醇基涂料 点火后室温放置 d 制芯4小时后上醇基涂料 点火后室温放置 二 制芯材料选择和制芯条件设定 7 砂芯存放 砂芯制好后通常要放置4小时以上才可进行浇铸 这不仅有利于强度的提升 而且便于砂芯中残余胺及溶剂油的挥发 减少气孔的发生 芯砂摆放要自然平稳 必要时配备专用的砂芯支撑架 以保砂芯不变形 如砂芯需要存放更长时间 存放地一定要干燥通风 对于配置专用芯库的厂家 室内温度要求 15 湿度要求 55 并且保持室内对外通风 砂芯存放超过两天以上 使用前最好预热 预热温度120 150 预热时间30分钟 二 制芯材料选择和制芯条件设定 8 尾气处理 三乙胺具有强烈的氨臭味 有刺激性 易燃 易挥发 空气中过量的三乙胺会对人产生肺刺激症状 目前 三乙胺尾气是通过酸洗塔处理 碱性的三乙胺与酸发生中和反应 溶于酸液中 达到净化作用 常用的酸是磷酸 稀硫酸 平时通过检测酸液p 值 当p