1、堿性酚醛樹脂砂在鑄鋼件生產中的應用山推鑄鋼有限公司 孟祥忠一、前言在鑄件生產過程中，造型制芯工藝占有十分重要的地位,它直接影響鑄件的質量，生產成本，生產效率，資源利用及環境污染。隨著科學技術的不斷進步，世界貿易的不斷擴大，環境保護意識的增強，以及能源緊張、材料漲價等問題的日益嚴重，對鑄造生產和鑄件質量提出了更高的要求。為了適應二十一世紀節能、環保、優質、高效鑄造的需要，在鑄件生產中使用先進的造型制芯工藝是至關重要的。先進的造型制芯工藝必須滿足下述的要求：1.造型制芯容易操作，型芯質量穩定。2.勞動環境好，對生態環境的污染小。3.生產的鑄件質量好，鑄造缺陷少；具有較強的市場競爭力。4.生產成本低

2、，生產效率高。5.最大限度地利用自然資源，節約能源。山推鑄鋼公司的前身是山推股份公司下屬的鑄鋼分廠，由于環境污染的原因由市區內搬遷到開發區的山推國際事業園內。生產的產品主要是工程機械推土機、挖掘機上使用的普通碳鋼鑄件和低合金鋼鑄件。在鑄鋼分廠時用的是Co2硬化水玻璃砂法造型制芯，在生產中存在型芯質量不穩定、鑄件表面容易粘砂、清砂困難、砂眼類缺陷多等問題，再生難，舊砂利用率僅為50-60%。鑄鋼件的質量不穩定，沒有較強的市場競爭力。但國內大多數的鑄鋼件生產采取的都是水玻璃砂法造型制芯；同時由于鑄鋼件僅在山推生產的推土機上使用，不存在銷售問題，不用考慮成本；因此一直使用水玻璃砂法造型制芯。其間針對

3、上述問題也不斷的想辦法解決，但也是一直從改善水玻璃砂的性能方面著手，效果不是很理想。值此搬遷的機會，公司領導決定采用一種全新的造型制芯工藝來解決使用水玻璃砂工藝產生的許多問題。經過多次的考察、論證，充分了解了國內外鑄造業的發展動態，最后決定采用酯硬化堿性酚醛樹脂砂工藝。經過了近三年的生產實踐，取得了令人比較滿意的結果：采用這種工藝造型制芯操作方便、氣味小、鑄件光潔、尺寸精度高、砂芯潰散性好，舊砂再生利用率達到85%，具有優良的綜合性能。二、堿性酚醛樹脂的現狀及發展前景堿性酚醛樹脂是由苯酚和甲醛在堿催化劑作用下合成的，它的固化劑為有機酯。堿性酚醛樹脂砂工藝早在1984年就在英國的鑄造工業中得到了

4、應用。經過了二十多年的推廣應用，現在發達國家的鑄鋼件生產使用堿性酚醛樹脂砂工藝的比較普遍，已經是一種很成熟的工藝。生產中遇到的問題也越來越少，生產出的鑄鋼件質量穩定。使用這種工藝很容易就達到優質高效的目的，同時也滿足了環境衛生和勞動保護方面的要求。反觀在國內從八十年代末開始應用，開始應用的時間不算很晚，但是由于國內對鑄鋼件的質量要求不高,并且水玻璃砂的成本較低，堿性酚醛樹脂砂工藝沒有得到很好的推廣，還不能算是一種很成熟的工藝。因此國內的鑄鋼件生產使用堿性酚醛樹脂砂工藝的也比較少，這也是國內生產的鑄鋼件普遍質量不好的原因之一。出口鑄鋼件占生產鑄鋼件的比例遠遠低于出口鑄鐵件占生產鑄鐵件的比例。隨著

5、世界貿易范圍的不斷擴大，許多發達國家在全球范圍內采購鑄鋼件。但是由于我們國家生產的鑄鋼件普遍質量不好，因此占有的市場份額有限。現在如果我們積極推廣使用堿性酚醛樹脂砂工藝生產出優質的鑄鋼件，不僅使自己產品質量能夠得到提升，爭強產品競爭力；同時可以大量出口帶來顯著的經濟效益和社會效益。 三、堿性酚醛樹脂砂工藝與Co2硬化水玻璃砂工藝的對比下面就我公司目前和以前使用的兩種造型制芯工藝做一個詳細的對比，希望能夠讓大家對這兩種工藝的優劣有一定的了解，為以后的工藝選擇提供一些參考。四、堿性酚醛樹脂砂在實際生產中的應用在實際應用過程中，感覺到堿性酚醛樹脂砂工藝確實比水玻璃砂工藝先進的多。但是不可避免的也存在

6、一些問題，由于國內堿性酚醛樹脂砂工藝的應用不是很成熟，因此有些問題從工具書上尋找不到解決的辦法，只好自己嘗試解決生產過程中出現的各種問題。對于每個使用堿性酚醛樹脂砂工藝生產鑄鋼件的公司，由于生產鑄鋼件的種類重量以及實際生產條件的不同，同一個問題的解決辦法也不近相同。同樣有時一種問題有幾種解決的辦法，這時就需要根據自身的生產條件選擇最適合可行的，這樣即可以解決問題，同時又可以使得成本增加的最少。 下面就我們公司如何解決在實際應用過程中遇到的一些問題做一下詳細的講解。這些問題的解決辦法是根據我們公司現有的生產條件制定出來的。有一些方法并不是最佳的，只能說是最適合我們公司生產的產品及生產條件。對其它

7、鑄鋼件公司遇到的相同問題，我們公司的解決方法不一定適用，但也許能夠起到一定的借鑒，從而找出自己的解決辦法。 1.舊砂的再生利用率 根據相應的資料顯示，日本習慣采用強力再生，樹脂殘留膜經多次強力摩擦而剝落，再生回用率達90%。山推鑄鋼公司確定砂再生設備生產能力時，為了達到90%的再生回用率，采用了四級離心再生方式。最初回用率完全達到了90%，但是再生砂的使用強度低，作為背砂使用時經常發生沉箱、塌箱的現象。經過大量的實驗分析后發現，再生砂中粒形過細的砂及含塵量偏大，消耗一部分樹脂固化劑，從而影響砂型強度。后來對再生設備進行了改造。增強了去除粒形過細的砂及塵的效果，使得再生砂的使用強度得到了很大的提

8、高，基本滿足了生產要求。這時的再生回用率是85%。由于我們公司使用的原砂是破碎擦洗砂，可能再生時對粒度的影響較大，因此感覺舊砂再生回用率在85%時，使用效果還算理想。由此得出的結論是：不能太過于追求舊砂再生回用率。原砂來源是破碎砂時，85%的再生回用率應該是比較理想的。原砂來源是海砂時，再生回用率也許能更高一些。 2.影響樹脂固化劑加入量的幾方面因素 .原砂的粒度：原砂的粒度過于集中、偏細導致樹脂固化劑消耗增加。通過對不同粒度的組合進行對比試驗，將原砂粒度組成由原來的40/70目調整為30/70目，使得原砂的粒度組成相對分散、粗細搭配均勻，對樹脂固化劑加入量的降低起到了一定的作用。 .再生砂的

9、含塵量、灼減量： 再生砂的含塵量、灼減量的多少直接影響了使用時樹脂固化劑的加入量。樹脂固化劑加入量太多的話對再生效果也產生不好的影響，形成惡性循環。因此再生后的含塵量、灼減量越低越好。目前我們公司把再生砂的含塵量、灼減量控制在很低的范圍以內，滿足正常生產使用時需要加入的樹脂固化劑的量不是很高，基本上處于一種穩定的循環狀態。 3.砂溫與環境溫度的差異對生產的影響 在冬季生產的時候，如果砂溫與環境溫度的溫差超過15，將導致砂型的硬化速度不一樣，容易導致沉箱砂眼等缺陷。所以應該盡量使砂溫與環境溫度保持一致。如果做不到一致，也應該使砂溫與環境溫度的差異保持在15以內。 4.固化劑配比的準確性 堿性酚醛

10、樹脂砂工藝其中一個比較大的優點是不需要改變樹脂固化劑的加入量，根據溫度的變化改變不同固化劑的對比就可以實現固定的可使用時間和起模時間。我們公司目前主要使用圣泉公司提供的樹脂和固化劑，固化劑有快速、中速、慢速三種型號。根據一年四季的砂溫的變化，需要不斷調整三種固化劑的對比。因為我們公司有兩條造型線，一線上的混砂機是進口意大利IMF公司的，二線的混砂機是國產的。通過兩條線的生產情況發現了一些差異：意大利IMF公司生產的混砂機具有自動調節功能，使用起來使得固化劑的快慢對比能夠與砂溫準確的適應，從而使得一線生產運轉正常穩定。國產的混砂機普遍沒有自動調節固化劑快慢對比的功能，使得固化劑的快慢對比不能很好

11、地與砂溫適應，手動調節比較麻煩，而且也不很準確-可使用時間、固化速度不穩定，對砂型強度有影響。通過07年的山東鑄協會議了解到圣泉公司開發了一種“A+B+C”固化劑自控儀，自控儀可根據砂溫的變化自動調節固化劑配比，可實現在砂溫變化下固化速度基本穩定。通過與圣泉公司的聯系交流，在圣泉公司的積極配合下已安裝完成，目前正在使用中，二線的生產運轉也正常穩定。 5.使用堿性酚醛樹脂砂工藝生產鑄鋼件容易出現的一些質量問題 .再生砂的使用對鑄鋼件質量的影響： 適合鑄鋼件生產的幾種砂工藝中，堿性酚醛樹脂砂最大的優點是可再生回用，使用得當可以有效地降低成本，保證產品質量穩定。與水玻璃砂工藝相比，堿性酚醛樹脂砂工藝

12、不容易產生粘砂、砂眼缺陷。但是如果對堿性酚醛樹脂砂使用不當，同樣容易產生粘砂、砂眼缺陷。一般情況下，舊砂再生后混入一定量的新砂完全可以當作新砂使用。但是對于某些散熱性較差的產品則最好用新砂當面砂使用。因為一般情況下砂芯形成的鑄鋼件部位散熱效果都不好，所以制芯全部使用新砂。因為樹脂砂發熱量大，必須使用涂料刷涂，才能夠有限防止粘砂、砂眼等缺陷的大量產生。有的產品甚至需要用涂料刷涂2-3次。 .樹脂砂發熱量大對鑄鋼件質量的影響： 由于樹脂砂的發熱量大，在鑄造過程中會增大鑄鋼件產品結構中有拐角的地方的熱節。如果拐角處半徑尺寸小的話，很容易產生裂紋、表面縮松、粘砂等缺陷。針對這類問題可以有好幾種解決方法

13、。一是適當增大拐角處半徑尺寸；二是使用外冷鐵；三是可在拐角處使用散熱效果好的鋯砂或鉻礦砂當面砂使用；以及其它的解決方法。以上方法都在使用，有的時候是多種方法同時使用，以達到消除缺陷的目的。 .樹脂砂的熱塑性對鑄鋼件質量的影響：我們公司生產的鑄鋼件中有許多挖掘機上使用的軸座類產品，在最初的生產中發現普遍存在以下問題：一是軸孔加工后發現表面裂紋；二是鑄件內腔尺寸普遍偏大，有些尺寸偏大已嚴重影響了產品在挖掘機上的使用。經過分析分析是砂芯的退讓性差造撐的。同樣的針對裂紋問題可以有幾種解決方法。一是在芯砂中加入一定量的填充物；二是使用退讓性好的Co2硬化的樹脂砂；三是使用覆膜砂制做殼芯；以及其它的解決方法。這幾種方法都在使用，效果都不錯。針對尺寸偏差問題就只能是局部增加工藝補正量，也較好的解決了問題。 任何一種工藝在實際生產使用中，都會產生許多問題。有很多問題只要積極地去解決，都能夠找到解決的方法。我們公司使用堿性酚醛樹脂砂工藝生產鑄鋼件已經將近三年了，在期間碰到了許多問題，也解決了很多問題。其它使用堿性酚醛樹脂砂工藝生產鑄鋼件的公司