金属材料成形工艺及控制课件 1.4 有机化学粘结剂砂型（芯）

第1章造型材料及砂型（芯）制作1.4.1壳芯（型）壳法：铸造生产中，砂型（芯）直接承受金属液作用的只是表面一层厚度仅数毫米的砂壳，其余的砂只起支撑砂壳的作用。如果砂壳的强度、刚度足够时，就可去掉或减薄支撑部分砂。这样制得的型或芯就是壳型或壳芯。1.4有机化学粘结剂砂型（芯）一、壳型（芯）的制造

1.翻斗法—制作壳型①预热，喷分型剂②翻转，结壳（15～50s)③复位，烘烤（30～90s)④顶出图1.17翻斗法制造壳型工序示意图一、壳型（芯）的制造

1.翻斗法—制作壳型

2.吹砂法—制作壳芯1.4.1壳芯（型）1.4有机化学粘结剂砂型（芯）图1.18吹砂法制造壳芯示意图一、壳型（芯）的制造二、壳法覆膜砂用原材料及混制工艺壳法用粘结剂：线性热塑性酚醛树脂。淡黄色固体，以片状、粉状或块状供应。能溶于酒精等溶剂，加热时能熔化（有可塑性），熔化过程可逆。固化—使热塑性酚醛树脂硬化成不熔不溶的体型结构，通常加入固化剂和加热。1.4.1壳芯（型）1.4有机化学粘结剂砂型（芯）图1.19石油树脂一、壳型（芯）的制造二、壳法覆膜砂用原材料及混制工艺壳法用粘结剂固化剂：六亚甲基四胺，即乌洛托品。加入量占树脂重量的10~15%，并按乌洛托品：水=1：1配成水溶液加入。2.原砂：圆形砂；含泥量小于1％；原砂中27目和底盘的含量一般不超过10％。3.附加物：硬脂酸钙－防结块，增加流动性，制壳时易顶出；石英粉－提高高温强度

1.4.1壳芯（型）一、壳型（芯）的制造二、壳法覆膜砂用原材料及混制工艺4.覆膜砂混制工艺覆膜砂：树脂成一层薄膜包在砂粒表面，象干砂一样松散。①冷法：树脂，固化剂，溶剂，砂②温法③热法三、脱模剂（分型剂）甲基硅油乳剂1.4.1壳芯（型）热（温）芯盒法热（温）芯盒法：用液态热固性树脂粘结剂和催化剂制成的芯砂，填入加热到一定温度（175℃；200℃左右）的芯盒内，贴近芯盒表面的砂芯受热，其粘结剂在很短时间内即缩聚而凝化。砂芯表层有数毫米厚结成硬壳即可自芯盒中取出，中心部分的砂芯利用余热和硬化反应放出的热量即可自行硬化。与壳法相比：生产率高，价格低，但表面质量差。第1章造型材料及砂型（芯）制作1.4有机化学粘结剂砂型（芯）射砂头芯盒热（温）芯盒法第1章造型材料及砂型（芯）制作1.4有机化学粘结剂砂型（芯）常用的呋喃树脂①糠醇改性的液态脲醛树脂－脲呋喃树脂，如呋喃Ⅰ型脲呋喃树脂中糠醇的改性作用：降低氮的质量分数，提高树脂的热强度，降低发气性，改善抗吸湿性，延长树脂储存期，扩大树脂适应性。但增加成本，略增加砂芯脆性。主要用于铸铁件、有色件。热（温）芯盒法1.4有机化学粘结剂砂型（芯）常用的呋喃树脂①糠醇改性的液态脲醛树脂－脲呋喃树脂，如呋喃Ⅰ型②糠醇改性的液态酚醛树脂－酚呋喃树脂，如呋喃Ⅱ型增加糠醇作用：提高砂芯强度，降低脆性，改善硬透性，延长树脂储存期，扩大树脂适应性。但增加成本此类树脂不含氮或含极少量氮，主要用于铸钢和球墨铸铁件。热（温）芯盒法1.4有机化学粘结剂砂型（芯）常用的呋喃树脂①糠醇改性的液态脲醛树脂－脲呋喃树脂，如呋喃Ⅰ型②糠醇改性的液态酚醛树脂－酚呋喃树脂，如呋喃Ⅱ型③脲－酚呋喃共聚物脲醛改善了硬化性能常用于铸铁和铸钢件。热（温）芯盒法1.4有机化学粘结剂砂型（芯）常用的酚醛树脂①热塑性酚醛树脂＋乌洛托品用于截面细薄的小型砂芯②由脲醛改性的以酚醛为基的酚－脲醛树脂成本低，砂芯脆性改善。热（温）芯盒法1.4有机化学粘结剂砂型（芯）热（温）芯盒法热芯盒法用催化剂潜伏性催化剂—常温下呈中性或弱酸性，而在加热时释放出强酸，促使树脂迅速硬化的酸性盐。如氯化铵、硝酸铵、磷酸铵的水溶液。呋喃Ⅰ型树脂砂最常用的催化剂：氯化铵：尿素：水＝1：3：3水溶液尿素作用：与甲醛生成羟甲脲，减弱硬化时的甲醛气味；稳定氯化铵溶液，防止存放期间析出氯化铵结晶。1.4.2自硬冷芯盒法砂型（芯）自硬冷芯盒法：将砂子、合成液态树脂及液态催化剂均匀混合后，填充到芯盒（或砂箱）中，稍加紧实，即可于室温下在芯盒（或砂箱）中硬化成型。自硬法分三种：酸催化树脂自硬法尿烷树脂自硬法酚醛-酯自硬法第1章造型材料及砂型（芯）制作1.4有机化学粘结剂砂型（芯）可使用时间(benchlife,workingtime)：指自硬树脂砂混砂后能够制出合格砂芯的那一段时间脱模时间(strippingtime)：是指从混砂结束开始，在芯盒内制的砂芯（或未脱模的砂型）硬化到能满意地将砂芯从芯盒中取出（或脱模）而不致发生砂芯（或砂型）变形所需的时间间隔。1.4.2自硬冷芯盒法砂型（芯）第1章造型材料及砂型（芯）制作1.4有机化学粘结剂砂型（芯）影响可使用时间和脱模时间的因素：原砂、树脂和催化剂的类型、质量和加入量、混砂工艺、环境温度和湿度。其中影响最大的因素为环境温度和催化剂加入量。1.4.2自硬冷芯盒法砂型（芯）1.4有机化学粘结剂砂型（芯）自硬砂混砂工艺

上述顺序不可颠倒，否则局部会发生剧烈的硬化反应，缩短可使时间，对于酚醛－酯自硬砂，若在无砂的情况下将催化剂和粘结剂混合，还可能导致爆炸。

1.4.3气硬冷芯盒法砂型（芯）气硬冷芯盒法：将树脂砂填入芯盒，而后吹气硬化制成砂芯。气硬冷芯盒法三乙胺法SO2法无毒、低毒气体促硬制芯法，如CO2、甲醛甲酯等第1章造型材料及砂型（芯）制作1.4有机化学粘结剂砂型（芯）一、三乙胺法（酚醛尿烷冷芯盒法）粘结剂：两部分液体－酚醛树脂和聚异氰酸酯催化剂：液态叔胺，可用三乙胺、二甲基乙胺等。1.4.3气硬冷芯盒法砂型（芯）第1章造型材料及砂型（芯）制作1.4有机化学粘结剂砂型（芯）1.4.3气硬冷芯盒法砂型（芯）1.4有机化学粘结剂砂型（芯）图1.21三乙胺法制芯工艺过程一、三乙胺法（酚醛尿烷冷芯盒法）二、无毒、低毒气体促硬制芯法1.酚醛/酯冷芯盒法粘结剂由水溶性碱性甲阶酚醛树脂和易挥发形成气雾的酯组成。酚醛树脂与原砂混合后即可用吹或射砂法成型；将液态有机酯汽化，，以气体形式通过芯砂使砂芯硬化。1.4.3气硬冷芯盒法砂型（芯）第1章造型材料及砂型（芯）制作1.4有机化学粘结剂砂型（芯）1.4.3气硬冷芯盒法砂型（芯）一、三乙胺法（酚醛尿烷冷芯盒法）二、无毒、低毒气体促硬制芯法2.吹压缩空气冷芯盒法分两种：

①物理硬化法—用质量分数为1~10%的溶解在有机溶剂（如石油烃）中的聚苯乙烯作粘结剂。制成砂芯后，向芯盒中吹入300~600kPa压力的压缩空气，让其溶剂挥发而达到硬化。②物理和化学硬化法—在树脂砂中加入经过溶剂稀释的催化剂，当吹压缩空气后，溶剂挥发，催化剂质量分数大大增加，加速砂芯硬化。一、三乙胺法（酚醛尿烷冷芯盒法）二、无毒、低毒气体促硬制芯法3.吹CO2气等气体促硬制芯法分两种：

①聚乙烯醇-CO2法粘结剂常用聚乙烯醇，催化剂为Ca（OH）2，制芯时吹CO2气：

CO2+H2O→H2CO3Ca（OH）2+H2CO3→CaCO3↓+2H2O+Q

反应放出的热使粘结剂膜脱水，产生粘结力。1.4.3气硬冷芯盒法砂型（芯）一、三乙胺法（