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热塑性酚醛树脂在铸造工业中的作用

  发表时间:2015-10-16 11:27:43  点击数:442 次

  热塑性酚醛树脂在铸造工业中的用量逐年增加。以美国为例,美国平均每年用于壳型铸造的热塑性酚醛树脂量,上世纪60年代约8500t/y,70年代约25 000 t/y,80年代约34 000 t/y[3]。英国1989年生产的130万吨铸铁件中,用壳型工艺生 产的占10万吨,这还不包括用壳芯法生产的铸铁件。我国自上世纪50年代中期开始使用壳型(芯)法,60年代初曾一度停用,到60年代中期,壳型 (芯)法才又获得生产应用[4]。随着铸造技术的发展,铸件出口量的增长,尤其是汽车工业的发展,对铸件质量的要求日益提高,我国应用覆膜砂壳 法铸造工艺的范围也越来越广。90年代初全国各 地的覆膜砂厂迅速发展起来,新产品、新技术不断涌现,90年代末我国覆膜砂年产量已达20万吨,目前我国覆膜砂年产量已经超过90万吨,且还在逐年增长。

  原砂

  原砂是影响覆膜砂性能的主要因素之一。原砂中的泥和细粉、原砂的粒型、二氧化硅含量、粒度大小和分布等均对覆膜砂性能有影响[5-7]。

  (1)当原砂中的泥和细粉含量比较高时,因 其无效占有大量粘结剂,降低了覆膜砂的强度,还影响了其透气性和耐火度。

  (2)通常认为原砂粒型最好的是圆形。颗粒越圆时,由于比表面积小,能够紧密堆积,因此覆膜砂的强度越高。

  (3)原砂的二氧化硅含量增加,耐火度增加, 可增加覆膜砂型芯的高温强度。

  (4)砂粒越细,单位体积内覆膜砂的接触点增加,均匀程度提高,树脂膜的厚度减薄,增加的界面使砂粒的热膨胀均匀地释放,因而采用细砂可降低覆膜砂热膨胀率。

  (5)原砂的粒度分布对覆膜砂的强度有较大 的影响。两种常用的三筛砂(即50/100目和 70/140目)用树脂覆膜时强度基本一致,但同时使 用这两种三筛砂时(特别是两种三筛砂各占一半 时)强度明显提高,

  化学处理大都采用酸洗法。RichardSimmons 等认为酸洗硅砂能提高酸促硬树脂砂的强度, 原因在于砂粒在酸洗过程中被质子化,其表面生成了有利于树脂与砂粒之间粘结的反应性基团。这些基团本身具有酸性,因而能起到类似于游离酸的效果。尽管该理论的研究对象是酸促硬树脂 砂,但对覆膜砂的酸洗研究也有一定的指导意义。刘向东等[9]认为酸洗能去除原砂中的泥分和砂粒表面的污染物,使砂粒表面包覆的树脂量相对增多(泥分表面积越大,消耗的树脂量越大),避免了由于粉尘混杂在树脂薄膜中而破坏树脂膜的连续性。和水洗相比,酸洗能更有效地去除砂粒表面的碱性污物,显露出砂粒表面的原貌,使砂粒表面的 沟槽、微孔更清晰,树脂更容易渗入砂粒表面的沟槽、微孔中,增加了树脂与砂粒表面的接触面,使树脂与砂粒表面的机械联结和啮合增强,从而使 覆膜砂强度大幅度提高。

  提高表面活性法是将经过洗涤与过筛后的原砂装入坩埚中,送入炉中进行活性处理。原砂经髙温焙烧处理后,可使覆膜砂强度提高。使用焙烧之所以能大幅度提高覆膜砂的强度,主要原因在于原砂焙烧后发生相变,产生新生表面,对改善与树脂膜的粘结有利。另外,砂粒表面杂质在高温下与砂粒剥离等亦有利于原砂与树脂的粘结。焙烧处理虽然消耗了燃料,但出于节省树脂用量考虑, 其意义仍然很大。

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