冷芯盒樹脂培訓(xùn)

冷芯盒樹脂培訓(xùn)手冊2021/5/91一、什么是冷芯盒工藝1．簡述

冷芯盒工藝是指在常溫條件下，吹入氣體催化劑在數(shù)秒或數(shù)十秒內(nèi)就迅速固化成型的一種制芯、造型工藝。

冷芯盒樹脂包括三乙胺（叔胺）固化冷芯盒樹脂、二氧化硫固化環(huán)氧丙烯酸樹脂、二氧化硫固化呋喃樹脂、二氧化碳固化堿性酚醛樹脂、甲酸甲酯固化堿性酚醛樹脂等等。

由于三乙胺（叔胺）固化冷芯盒樹脂產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它樹脂，因此俗稱的冷芯盒樹脂特指三乙胺（叔胺）固化冷芯盒樹脂。2021/5/92一、什么是冷芯盒工藝……..2．特點

1）型芯常溫下在芯盒內(nèi)實現(xiàn)硬化，模具尺寸穩(wěn)定，型芯尺寸精度高，形變小，從而可以降低鑄件尺寸偏差。

2）制芯效率高，型芯硬化速度以秒計算，遠(yuǎn)高于殼芯和熱芯盒制芯工藝。

3）模具可以用木材、塑料和金屬材料制作，模具制造成本低、周期短，使用壽命長。

4）由于常溫硬化，與熱法制芯相比，節(jié)省能耗，改善工人勞動條件。

5）型芯潰散性好，鑄件清理費用低。2021/5/93一、什么是冷芯盒工藝……..3．組成

冷芯盒樹脂包括三個部分：冷芯盒樹脂（組分Ⅰ）、冷芯盒樹脂（組分Ⅱ）和催化劑（叔胺）。

組分Ⅰ（如ＸＬⅠ-318Ｍ）是一種溶于溶劑中的特種酚醛樹脂，為淡黃色至棕色液體。粘度

mPa.s,25℃密度

g/cm3,25℃≤2501.05~1.152021/5/94一、什么是冷芯盒工藝……..3．組成

組分Ⅱ（如ＸＬⅡ-618）是一種溶于溶劑中的聚異氰酸酯，為褐色液體。粘度

mPa.s,25℃密度

g/cm3,25℃≤1001.05~1.202021/5/95一、什么是冷芯盒工藝……..3．組成

催化劑（如三乙胺）是一種叔胺類化合物，可選用三乙胺、二甲基乙胺、興業(yè)環(huán)保催化劑等。由于國內(nèi)大量使用三乙胺作催化劑，該冷芯盒樹脂俗稱三乙胺冷芯盒樹脂。名稱沸點℃優(yōu)缺點三乙胺87～89

興業(yè)環(huán)保催化劑64～66固化速度快、價格較貴、氣味比TEA較低2021/5/96一、什么是冷芯盒工藝……..4．工作原理

冷芯盒工藝的固化原理是酚醛樹脂中的酚羥基和聚異氰酸酯中異氰酸根在三乙胺的催化作用下，數(shù)秒內(nèi)反應(yīng)生成固態(tài)的聚氨酯樹脂。

2021/5/97一、什么是冷芯盒工藝……..4．工作原理

實際使用時，需要混砂和制芯兩個過程：首先是樹脂的兩種組分通過混砂過程均勻地包覆在砂粒表面，然后將混好的混合料射入芯盒，再吹入三乙胺氣體，使均勻包覆在砂粒表面的樹脂膜從液態(tài)變成固態(tài)，在砂粒與砂粒之間建立粘結(jié)橋，形成強(qiáng)度。2021/5/98一、什么是冷芯盒工藝……..原砂組分Ⅰ組分Ⅱ混砂射芯硬化清洗開模、取芯吹三乙胺吹壓縮空氣尾氣處理上涂料烘干下芯澆注工藝流程圖2021/5/99一、什么是冷芯盒工藝……..型芯物理性能要求瞬時強(qiáng)度MPa浸水15分鐘強(qiáng)度MPa24小時強(qiáng)度MPa發(fā)氣量ml/g≥1.2≥1.2≥2.0≤14.0抗拉強(qiáng)度，大林標(biāo)準(zhǔn)砂，加入量各1%4．工作原理2021/5/910一、什么是冷芯盒工藝……..

冷芯盒樹脂在灰鐵、球鐵、銅、鋁、鎂及鋼鑄件上都有極好的使用。5．使用范圍

在汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)的缸體、缸蓋、水套、排氣管、曲軸等等產(chǎn)品上得到了極為廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，近年來，在剎車片、鑄管、機(jī)床、水泵、電機(jī)殼等等行業(yè)也有大量應(yīng)用。2021/5/911一、什么是冷芯盒工藝……..缸體、缸蓋、水套

一汽、二汽、濰柴、一拖、玉柴、上柴、錫柴等5．使用范圍使用用戶舉例鑄管

新興鑄管、黃石鑄管、圣戈班鑄管等剎車片

龍口海盟、山東常林、山東隆基等2021/5/912二、制芯材料選擇和制芯條件設(shè)定……..1．原砂要求a）SiO2含量：鑄鋼≥95%、鑄鐵≥90%、有色≥85%。b）粒度分布：原砂的粒度要適中，原則上既要保證砂芯有足夠的強(qiáng)度和致密性，還要保證砂芯要有足夠的耐火性和一定的透氣性。通常會選擇40/70、50/100或70/140三篩制篩號的原砂，推薦使用四篩制的原砂，如：40/100、50/140。粒度細(xì)，鑄件表面光潔度高，但加入的樹脂需要更多，射砂較困難，需要較多的催化劑，而且砂芯的透氣性會下降。

推薦：三篩集中率：80-85%，四篩集中率：85-95%。c）對于原砂的粒形盡量選擇角形系數(shù)≤1.3的近似圓形的砂。圓形對抗拉強(qiáng)度有利，多角形對減少脈紋有利。2021/5/913二、制芯材料選擇和制芯條件設(shè)定……..2021/5/914二、制芯材料選擇和制芯條件設(shè)定……..1．原砂要求d）酸耗值：5以下最好。吸酸值非常重要，冷芯盒樹脂在堿性情況下會提早反應(yīng)硬化。酸耗值高則混和料存放期會縮短。e）pＨ值：接近中性最好（pＨ≈7）。因為高堿性將縮短混合料存放期。f）含泥量：要求≤0.3%，建議選用擦洗砂。g）含水量：原砂必須烘干，水分要求≤0.2%；水分0.20%以上時，會大大降低砂芯質(zhì)量，因為水分與組分Ⅱ會起化學(xué)反應(yīng)，降低砂芯強(qiáng)度，減低砂的流動性。ｈ）灼燒減量：要求≤0.5%；2021/5/915二、制芯材料選擇和制芯條件設(shè)定……..1．原砂要求ｉ）原砂溫度：砂溫要求在10～40℃之間，理想溫度為20～30℃，但在冬季最好將砂溫控制在30～35℃為佳。砂溫越高，其化學(xué)反應(yīng)越快，因而混合料的存放期就會縮短。砂溫度低于10℃，組分Ⅰ會太粘而混不均勻，混合料流性會變差，砂芯射不實。2021/5/916二、制芯材料選擇和制芯條件設(shè)定……..由于組分Ⅰ粘度受溫度影響非常大，所以組分Ⅰ低于10℃時，樹脂應(yīng)加熱（可用鐵桶包裹加熱帶加熱、水浴加熱、管道裹電熱絲加熱）。溫度也影響砂芯的反應(yīng)速度，從表觀上看，瞬時強(qiáng)度（取模強(qiáng)度）的大小與溫度密切相關(guān)，混和料溫度每升高（或降低）10℃，反應(yīng)速度要加快（或減慢2-4倍），混和料溫度低時，為了達(dá)到取模強(qiáng)度，只能增加三乙胺用量，或延長吹氣時間，大大降低了生產(chǎn)效率，在冬天尤其要注意溫度的影響。2021/5/917二、制芯材料選擇和制芯條件設(shè)定……..2．樹脂和催化劑a）樹脂加入量：0.8-2.0%

在鑄鐵件上通常加入量為1.7%左右，但砂芯的復(fù)雜程度、砂的質(zhì)量等因素，樹脂加入量在1.0-2.0%之間，薄壁型芯（如發(fā)動機(jī)挺桿室、水套?型芯）在1.5-2.0%之間，厚大型芯（如氣缸蓋底座型芯、上蓋型芯、機(jī)體主軸箱型芯）在1.2-1.8%之間。砂的質(zhì)量較差時，加入量也有超過2.0%的。

在鑄鋁件上通常用量為1.0-1.5%之間，這樣可提高砂芯潰散性，對落砂有利。2021/5/918二、制芯材料選擇和制芯條件設(shè)定……..2．樹脂和催化劑樹脂加入量在0.5-2.0%時，與砂芯抗拉強(qiáng)度成正比。在保證砂芯強(qiáng)度滿足工藝要求的前提下，樹脂加入量減少，會降低發(fā)氣量，減少鑄件出現(xiàn)氣孔的幾率，同時砂芯不易粘在芯盒上。a）樹脂加入量：0.8-2.0%2021/5/919二、制芯材料選擇和制芯條件設(shè)定……..2．典型強(qiáng)度數(shù)據(jù)（樹脂加入量各0.7%，溫度：18-19℃，濕度：78-80%）2021/5/920二、制芯材料選擇和制芯條件設(shè)定……..2．典型強(qiáng)度數(shù)據(jù)（樹脂加入量各0.7%，溫度：18-19℃，濕度：78-80%）2021/5/921二、制芯材料選擇和制芯條件設(shè)定……..2．典型強(qiáng)度數(shù)據(jù)（樹脂加入量各0.65%，溫度：20-22℃，濕度：37-16%）2021/5/922二、制芯材料選擇和制芯條件設(shè)定……..2．樹脂和催化劑

在正常情況下組分Ⅰ和組分Ⅱ比例為50：50，但有時為增強(qiáng)某種性能可調(diào)節(jié)組分Ⅰ和組分Ⅱ的比例。b）組分Ⅰ和組分Ⅱ的比例比例優(yōu)缺點55:45增加脫模時的強(qiáng)度，發(fā)氣量低。50:50正常性質(zhì)45:55降低脫模時的強(qiáng)度，增加脫模時的彈性，發(fā)氣量高。2021/5/923二、制芯材料選擇和制芯條件設(shè)定……..2．樹脂和催化劑

通常情況下硬化1000公斤砂需要約0.4-1.0公斤三乙胺。即樹脂加入量為1.7%時，需要樹脂的3-6%。具體來說，大塊砂芯：每1000公斤砂用0.45-0.90公斤左右三乙胺，復(fù)雜砂芯：每1000公斤砂用0.80-1.0公斤左右三乙胺。但實際情況三乙胺用量會受到砂芯大小、芯盒透氣性、芯盒密封情況、操作習(xí)慣等條件的不同而有所差異。c）三乙胺用量

硬化速率：大塊砂芯，高于4.5公斤/秒，復(fù)雜砂芯，高于1.4公斤/秒。2021/5/924二、制芯材料選擇和制芯條件設(shè)定……..3．添加劑

通常是不需要在芯砂中加添加劑的，只有當(dāng)鑄件產(chǎn)生缺陷時，如有氣孔、脈紋或粘砂等，需要在芯砂中加入適量的添加劑。常規(guī)添加劑有氧化鐵紅，氧化鐵黑和“脈克星”等。

氧化鐵紅加入量占砂的0.25-3.00%，對減少脈紋、粘砂、氣孔、光亮碳有利，但有些氧化鐵紅可以減少內(nèi)澆口的沖損，但純度應(yīng)大于82%。

氧化鐵黑加入量占砂的0.25-3.00%，對減少脈紋、粘砂、氣孔、光亮碳有利，但并不需要多加樹脂彌補(bǔ)因過多細(xì)粉需損失的強(qiáng)度。

脈克星加入量占砂的5-10%，在該范圍內(nèi)砂芯強(qiáng)度不降低。2021/5/925二、制芯材料選擇和制芯條件設(shè)定……..4．混砂工藝

原砂+添加劑混勻，再加組分Ⅰ樹脂、組分Ⅱ樹脂混30～60秒出砂。

一般的芯砂混砂機(jī)均適用于冷芯砂的混制，不過以選擇間歇式快速攪拌混砂機(jī)為更佳。若用連續(xù)式混砂機(jī)，必須經(jīng)常對原砂、組分Ⅰ樹脂、組分Ⅱ樹脂的定時流量進(jìn)行核對，保證定量準(zhǔn)確。2021/5/926二、制芯材料選擇和制芯條件設(shè)定……..5．制芯操作

制芯操作前，應(yīng)先檢查芯盒內(nèi)是否清潔干凈，排氣塞是否暢通，壓縮空氣是否干燥，射砂板、吹胺板與上芯盒之間及上下芯盒本身是否密封，密封圈是否老化，尾氣系統(tǒng)是否正常等。射砂壓力0.2～0.5MPa射砂時間1～5秒吹胺及凈化壓力0.2～0.3Mpa吹胺壓力上升時間5～10秒吹胺時間2～10秒凈化時間10～60秒壓縮空氣露點-20～-45℃以上參數(shù)是一種典型的設(shè)定，具體設(shè)定時應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件調(diào)整。2021/5/927二、制芯材料選擇和制芯條件設(shè)定……..6．砂芯上涂料

由于冷芯盒樹脂生產(chǎn)的鑄件表面質(zhì)量較好，有些鑄件的砂芯可不用上涂料，砂芯若需上涂料，可參考如下要求進(jìn)行操作：

ａ）上水基涂料，應(yīng)選擇低濕潤型涂料，砂芯制出后，清理掉表面及分型面上的余砂之后即可涂敷，各種上涂方式均可，涂后要立刻烘干，烘干溫度：150～180℃，烘干時間：40～60分鐘。烘箱中應(yīng)保證有大量空氣流通。

ｂ）上醇基涂料，砂芯制成并清理干凈后，一般要過1～3小時之后才可涂敷，涂畢，點燃干燥，也可表面烘烤。2021/5/928二、制芯材料選擇和制芯條件設(shè)定……..浸涂水基和醇基涂料后強(qiáng)度數(shù)據(jù)24h強(qiáng)度a24h強(qiáng)度b24h強(qiáng)度c24h強(qiáng)度d2.232.21.612.03a:未上涂料b:制芯30分鐘后上水基涂料，烘干溫度180℃，烘30分鐘，室溫放置。c:制芯30分鐘后上醇基涂料，點火后室溫放置。d:制芯4小時后上醇基涂料，點火后室溫放置。2021/5/929二、制芯材料選擇和制芯條件設(shè)定……..7．砂芯存放

砂芯制好后通常要放置4小時以上才可進(jìn)行澆鑄，這不僅有利于強(qiáng)度的提升，而且便于砂芯中殘余胺及溶劑油的揮發(fā),減少氣孔的發(fā)生。