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摘要：本文从碱性酚醛树脂砂工艺特性，碱性酚醛树脂的特性，在铸造生产中遇到的问题，解决的方法，新技术的使用，提出参考性建议。

一、前言

近些年，在我国铁路、重机、工程机械、船舶、阀门、冶金机械等行业的铸钢件生产中，碱性酚醛树脂砂工艺得到广泛应用，因为它工艺特性优越，对广大铸钢自硬砂用户来说，如何将原有自硬砂生产线，设备不做大的改造，保证产品质量、生产效率、经济成本、旧砂的再生利用、环保保护等，就能很快的、科学地采用碱性酚醛树脂砂工艺，达到预期的效果。以下为碱性酚醛树脂砂工艺过程中，遇到的问题和解决方法，供铸造业同行作为设计和设备改造时参考。

二、碱性酚醛树脂砂工艺特性

1、碱性酚醛树脂不含N、P、S等有害元素，不会产生因渗N、P、S引起的缺陷，可用于各种合金铸件，尤其适用于合金钢铸件、球墨铸铁件。

2、碱性酚醛树脂自硬砂工艺， 是由英国Bordon公司开发的， 其使用的固化剂是有机酯， 而不是有机酸。碱性酚醛树脂自硬砂有硬化不完全性，型、芯砂在浇注初期，先呈现短暂的热缩性，而后二次硬化变成刚性、直至溃散。这一特性可以明显减少铸件热裂倾向，降低铸件浇注冲砂缺陷，有利于提高铸件尺寸精度。

3、碱性酚醛树脂自硬砂，在混砂、造型、浇注时散发的烟气少于以酸为固化剂的呋喃树脂自硬砂，以酸为固化剂的甲阶酚醛树脂自硬砂和以胺为固化剂的尿烷树脂自硬砂。

4、碱性酚醛树脂自硬砂，是一种典型的“渐硬型”自硬砂，反应过程需几十分钟到十几小时才能完成，通常将24小时的试样强度作为终强度。

碱酚醛砂芯

三、碱性酚醛树脂的特性

1、碱性酚醛树脂是以苯酚和甲醛为原料，用碱(Na0H，KOH，LiOH) 作为催化剂合成的，由于树脂中含大量的碱，使得树脂中的酚羟基以酚氧负离子形式存在，树脂具有一定的碱性故而水溶性好，所用的固化剂一般为多元醇的有机脂。

2、在树脂的硬化反应中，首先是树脂中碱与脂反应形成碱金属的碳酸盐，释放醇，树脂中碱被中和形成碳酸盐后，即可发生交联反应，将砂粒粘结，使型砂具有必要的强度。

3、由于作为固化剂的有机酯是参与树脂硬化反应组分，不同于固化剂只起催化作用，不参与反应的其它树脂自硬砂，所以，不能通过改变固化剂的加入量来调整自硬砂的硬化速度和起模时间，有机脂的加入量一般为树脂的20%-30%，因树脂和有机酯的品种而各不同。有机酯加入量不足，则铸型难以硬化；有机酯加入量太高，则会感到混成砂和砂型腻滑，而且可能导致铸型—金属界面处发生反应，影响铸件表面质量。自硬砂的硬化速度和起模时间，应由改变有机酯的种类予以调整。

四、碱性酚醛树脂砂在铸造生产中应用

1、严格控制再生砂的灼减量

再生砂的灼减量非常重要，控制不好直接影响型砂强度。开始我们全部采用新砂，砂型强度特别高，树脂加入量极低只有1.2%，但经过几次循环砂型强度逐步下降，树脂加入量不断提高，最后树脂加入量达到2%以上，砂型强度仍然达不到要求.经过我们多方查找原因，多次试验，最后发现是由于碱性酚醛树脂砂在浇注完成后，在砂粒表面形成玻璃状碱性金属复合硅酸盐薄膜，这种薄膜是金属氧化物和砂粒作用形成的，对砂粒的附着很牢固，旧砂进行再生时很难将其除去，至使在新混砂过程中，树脂很难附着砂粒表面，使砂型强度性能下降。针对这个问题我们从两个方解决，一方面对再生机维修和改造，另方面加大新砂加入量。把新造型用砂的灼减量控制1.5%以下，型砂强度达到要求，树脂加入量逐步下降。

2.砂处理设备要定期保养和维修

砂处理设备的好坏，直接影响到再生砂的质量，特别是再生机和除尘器，浇注完成的砂不能很好进行脱膜和去除粉尘，使造型用砂灼减量提高，造成型砂强度下降，所以要定期保养和维修砂处理设备.

3.混砂机的改造

因为碱性酚醛树脂粘度高于呋哺树脂粘度，所以在常规树脂砂混砂机的混砂均匀不如呋喃树脂砂效果好，只有提高树脂加入量才能满足生产需要，为了使混砂机均匀混砂，我们将原混砂机树脂和固化剂加入口同时前移，使树脂和固化剂在混砂机充分混合，砂型强度得到明显提高.

4.温度控制

这里所说的温度，原则上应包括车间环境温度、砂温和模具的温度。在目前大多数生产现场都难以实现环境温度的条件下，控制原砂和再生砂的温度尤其显得重要。砂温不仅影响树脂硬化反应的速度，而且也影响树脂在砂粒表上的分布，所以要控制好原砂和再生砂的温度。最适宜的砂温是25-30℃条件下，固化剂的用量可以较低，型砂的流动性很好，铸型和芯子都易于舂实。树脂砂的紧实度提高，其强度随之提高，可避免铸型开裂、掉砂等缺陷，对改善铸件的表面质量大有裨益。特别是对于球墨铸铁件，铸型的紧实度高，可使石墨化膨胀时型壁运动减少，不仅可以提高铸件表面质量，而且还可减少或消除铸件内部缩孔、缩松的缺陷。

5.铸型的紧实和排气

因为碱性酚醛树脂粘度大，而且加入量也比其它树脂砂高，所以碱性酚醛树脂砂的流动性比其它树脂砂差，发气量也大。为了保证砂型表面强度，铸型表面必须舂实，避免铸型在浇注金属液后，铸型发生退让、开裂、剥落、等现象，防止铸件会有涨砂、粘砂、脉状劈缝、大面积夹砂等缺陷，球墨铸铁件还易于产生内部的缩松、缩孔。碱性酚醛树脂砂的排气更应该加以足够重视，排气不好，就会造成铸件产生气孔缺陷，因此型，芯要充分排气。

6.再生砂中加少量水可提高碱性酚醛树脂砂强度

碱性酚醛树脂具有一定的亲水性，因此水能润湿残留在再生砂粒表面的树脂膜，再生砂中加入少量的水后，有利于树脂和固化剂在砂粒表面多孔性的残留膜上弥散，可使自硬砂的强度有所提高。水在再生砂中应均匀分布，可使型砂强度提高20%以上。采用这一工艺，质量稳定，降低了树脂、固化剂、和新砂加入量，使生产制造成本下降，提高了经济效益。

五、结束语

采用碱性酚醛树脂工艺生产铸钢件、合金铸件、球墨铸铁件，即能保证铸件表面质量，又能保证内在质量，改善了工作环境，是生产高要求铸件较好的生产工艺。