铸造用自硬呋喃树脂快速造型方法与流程

1.本发明涉及的是一种砂型铸造领域的技术，具体是一种铸造用自硬呋喃树脂快速造型方法。


背景技术：

2.我国上世纪70年代开始对自硬呋喃树脂进行研制，并逐步应用于铸造生产，是目前树脂砂中应用最广泛、积累经验最多的一种造型制芯工艺。用此工艺生产的铸铁件尺寸精度可达ct8～ct10级，比粘土砂高2级；铸件表面粗糙度达ral2.5～50μm，比粘土砂高l～2级；铸件废品率可稳定在5％以下；车间单位面积的铸件产量比原粘土砂增长了1倍；铸件清砂的效率提高3倍，是目前铸造生产不可或缺的主流工艺之一。呋喃树脂砂造型既可用于机械化生产线批量生产，也可以单件小批量生产，既可生产大件，也可生产小件，是一种生产灵活的造型制芯工艺。
3.在生产中，作为粘结剂的呋喃树脂，必须配套合适的固化剂，固化剂在固化过程中起到催化作用，固化剂性能强弱对型砂可使用时间、固化速率等具有显著影响。另外，造型时气温和环境湿度在固化过程中也是关键两个影响因素，对此，应首先根据气温确定合适型号的固化剂，再根据环境湿度情况调整固化剂加入量，这样才能充分发挥呋喃树脂的粘结性能，使呋喃树脂砂型达到预期的固化效果，获得较高的型砂强度(终强度)，砂型达到终强度后才能浇注。
4.砂型强度分为抗压、抗拉强度二种，其中，抗压强度检测参照jb/t 7526
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2008《铸造用自硬呋喃树脂》附录d(规范性附录)树脂砂常温抗拉强度的测定方法中规定的试验条件检测，试验条件：砂温20
±
2℃，室温20
±
2℃，相对湿度60
±
5％，配套固化剂为质量浓度70％的对甲苯磺酸水溶液，对应《铸造自硬呋喃树脂用磺酸固化剂》gb/t 21872
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2008标准中固化剂型号为gh05。标准中规范了试验条件及固化剂型号，改变任一条件，结果差异很大。但是用户使用时，通常无法控制生产车间砂温、室温、相对湿度，往往出现可使用时间长，固化速度慢，起模时间长，经常遇到24h后强度还是达不到终强度，特别是在严冬及高湿梅雨季节，出现砂型强度低、效力低、次品率高等问题。
5.面对这些问题，用户常以改用高浓度固化剂或增加固化剂加入量的方式应对，由此导致旧砂中残留硫含量增加。硫元素与mn、mg等其它元素亲和力强，产生阻碍石墨化的稳定碳化物，消耗铁液中的球化元素，形成mgs、mns等残渣，使有效的球化元素含量过低，而降低球化，形成夹渣及皮下气孔等缺陷。
6.进一步地，为了控制硫含量，防止砂型中出现硫铸件，有的厂家在低温季节选用低硫型固化剂。所谓低硫固化剂在常规固化剂中添加磷酸、乳酸等，不但价格高，磷酸中的磷会影响铸件力学性能，降低铸件的韧性和致性，使铸件开裂，增加铸件脆性等缺陷；也有企业采用电热丝烘烤，电热功率大，耗能高，烘烤时产生废气，污染环境，影响操作人员身体健康。
7.为了解决现有技术存在的上述问题，本发明由此而来。


技术实现要素：

8.本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种铸造用自硬呋喃树脂快速造型方法，对环境湿度进行控制，实现砂型快速硬化，并使制得的砂型具有最佳终强度。
9.本发明涉及一种铸造用自硬呋喃树脂快速造型方法，包括以下过程：
10.将铸造用砂与固化剂混合均匀，之后加入呋喃树脂，继续混合，制得混合料；根据铸件的设计，采用混合料进行造型，造型后在抽真空条件下硬化，得到成品。
11.优选地，抽真空条件下真空度不小于
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0.08mpa。
12.优选地，铸造用砂为1重量份，呋喃树脂为铸造用砂重量的0.8％～1.0％、固化剂为呋喃树脂重量的35％～60％。技术效果
13.与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
14.1)通过抽真空对硬化环境的湿度进行控制，去除了环境水分和硬化反应生成的水分，避免了水分的存在干扰砂型硬化，实现了砂型快速硬化，有利于低温季节、高湿环境等条件下的生产；
15.2)在去除水分实现砂型快速硬化的基础上，无需选用高浓度固化剂、低硫型固化剂等，亦无需增加固化剂加入量，从而保证制得的砂型具有最佳终强度；同时还能减少铸造用砂的添加量，降本增效。
具体实施方式
16.下面结合具体实施方式对本发明进行详细描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件进行。实施例1
17.本实施例涉及一种铸造用自硬呋喃树脂快速造型方法，包括以下步骤：
18.混合料配制步骤：取200重量份铸造用砂放入shy型树脂砂混砂机里，开动后立即加入1重量份固化剂gh07，搅拌1min，加入2重量份呋喃树脂xy86
‑
a，继续搅拌1min，得到混合料；每重量份设置为12.5g；
19.制样步骤：根据铸件的设计，采用混合料进行造型；混合料共制成五块试样；在制样过程中，将混合料倒入的芯盒中，一组五块试样，人工压实，确保用力均匀一致，然后刮平，刮平操作需要在混合料开始配制的5min内完成；制样完成后一段时间内起模，测定起模强度。
20.放置硬化步骤：将已成型的试样放置在真空干燥器中，10～15℃下，抽真空至真空度达到
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0.08mpa，自然硬化，得到成品。
21.对采用本实施例方法制得的成品与现有技术进行对比，对比方案如下：
22.通过swy液压强度试验机分别测定五块试样的抗压强度值，即将试样放在swy液压强度试验机的夹具中，并使夹具两端面贴紧试样，转动手轮逐渐加载测试压力，直至试样破裂，抗压强度值直接从压力表中读出；去掉最大值和最小值后，对剩下的三个强度值取平均值，作为试样平均强度值。三个强度值中任何一个强度值与试样平均强度值相差不得超过10％，如果超过，重新制作试样。实施例2
23.实施例2试样制造：相对于实施例1，本实施例将呋喃树脂含量调整为实施例1的80％，固化剂含量调整为实施例1的80％。
24.对比例1
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1试样制造：混合料配制步骤与制样步骤同实施例1，放置硬化步骤在10～15℃、常湿、室内进行。
25.对比例1
‑
2试样制造：混合料配制步骤与制样步骤同实施例1，放置硬化步骤在10～15℃、密闭、干燥容器中进行。
26.对比结果如下表1所示。
27.表1抗压强度变化对比表
28.根据表1可知，在原料及其配比相同的情况下，实施例1具有较好的起模强度，更重要的是4h抗压强度达到对比例1
‑
1的24h抗压强度(已满足现有产品生产的需要)；故采用本发明实施例的制备方法可加快生产节凑，提高生产效率；
29.另一方面，实施例2将呋喃树脂含量调整为现有技术(对比例1
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1)的80％，以及将固化剂含量调整为现有技术(对比例1
‑
1)的80％，在抽真空条件下，其硬化24h强度也略高于对比例1
‑
1硬化24h强度，因此，在保持现有生产效率的条件下，能够减少20％左右呋喃树脂及固化剂的使用成本，从而减少有机废气的排放，降低固化剂引入的硫元素的残留量，增加旧砂循环利用率，节约用砂使用成本，减少旧砂废弃率10％左右，符合绿色铸造、节能减排发展的要求。实施例3
30.实施例3试样制造：相对于实施例1，本实施例将固化剂含量调整为实施例1的35％。
31.对比例3
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1试样制造：相对于实施例1，固化剂用量减少50％，放置硬化步骤在10～15℃、常湿室内进行。
32.对比例3
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2试样制造：相对于实施例1，固化剂用量减少50％，放置硬化步骤在10～15℃、密闭、干燥容器中进行。
33.对比结果如下表2所示。
34.表2抗压强度变化对比表
35.根据表2可知，在显著降低实施例3的固化剂加入量后，实施例3的4h抗压强度仍能够达到对比3
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1的24h抗压强度，故按照本发明实施例的制备方法能够减少固化剂加入量，降低成本，减少旧砂中硫残留，加快硬化速度，提高生产效率。实施例4
36.实施例4试样制造：相对于实施例1，将固化剂型号调整为gh06，固化剂用量减少50％。
37.对比例4
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1试样制造：相对于实施例1，固化剂用量减少50％，放置硬化步骤在10～15℃、常湿室内进行。
38.对比例4
‑
2试样制造：相对于实施例1，固化剂用量减少50％，放置硬化步骤在10～15℃、密闭、干燥容器中进行。
39.对比结果如下表3所示。
40.表3抗压强度变化对比表表3抗压强度变化对比表
41.根据表3可知，在10～15℃条件下，实施例4固化剂的型号调整为15～20℃时使用的gh06(相对于10～15℃时使用的固化剂gh07浓度要低)，4h抗压强度达到对比例4
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1的24h抗压强度；故本发明实施例在气温较低的季节，即使不采用高浓度固化剂，亦能快速硬化。
42.需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。