1)水玻璃砂Co2法
該方法成本低，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，使用靈活，很多中小型企業(yè)采用這種工藝方法。本廠于1981年利用原有的混砂設(shè)備，很容易實(shí)現(xiàn)了水玻璃CO 法。在生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中，也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，水玻璃加入量要求為7 ～8％ ，但工人為了強(qiáng)度高點(diǎn)好操作，往往加入量為1O 左右，甚至更多。澆注后的型砂殘余強(qiáng)度高，使部分鑄件因收縮受阻，產(chǎn)生裂紋，同時(shí)，殘余強(qiáng)度高，潰散性差，導(dǎo)致清砂困難。另外，低熔點(diǎn)金屬硅酸鹽在高溫鋼液的作用下，會(huì)侵蝕和燒結(jié)硅砂，導(dǎo)致澆注后的型、芯砂耐火度低，鑄件表面質(zhì)量差。因此，當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)量有了更高的要求時(shí)，該工藝方法已不能滿(mǎn)足。
(2)呋喃樹(shù)脂自硬砂工藝
經(jīng)過(guò)考察和工藝試驗(yàn)對(duì)比，選擇了呋喃樹(shù)脂自硬砂工藝。應(yīng)該說(shuō)這個(gè)選擇與我們的合資方的影響有一定關(guān)系，因?yàn)樗麄冊(cè)谌毡揪褪遣扇∵@種工藝方法生產(chǎn)高壓閥門(mén)等高檔鑄鋼件的，而且每件都要求x或7射線(xiàn)照像存檔，要求很?chē)?yán)格。鑄鋼車(chē)間于1995年上了一條樹(shù)脂砂生產(chǎn)線(xiàn)，主要由滾筒破碎篩、電磁分離滾筒、兩級(jí)再生機(jī)、微粉分離、砂調(diào)溫、連續(xù)式混砂機(jī)等設(shè)備組成。1996年投產(chǎn)后，我們對(duì)原砂的質(zhì)量和再生砂的灼減量、微粉含量、砂溫進(jìn)行了重點(diǎn)控制。新砂加入量1O ，呋喃樹(shù)脂加入量0．9 ～1．1 9／6，固化劑加入量(占樹(shù)脂)40 ～6O ，再生砂灼減量1．6％～2．0 ，再生砂微粉含量0．8 ，砂溫<3O。，從而保證了呋喃樹(shù)脂自硬砂的應(yīng)用。由于該工藝方法型砂強(qiáng)度高，鑄件表面質(zhì)量好，鑄件尺寸精度高，型砂潰散性好，容易清砂，鑄件的內(nèi)腔表面質(zhì)量也很好。生產(chǎn)的出口鑄件有北村閥門(mén)株式會(huì)社的閥體、日本新瀉鐵工的船用減速機(jī)殼、芬蘭獨(dú)資企業(yè)的礦產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)品等，客戶(hù)都很滿(mǎn)意。
但在生產(chǎn)了幾年之后，呋喃樹(shù)脂砂的弱點(diǎn)顯露出來(lái)了，由于呋喃樹(shù)脂砂型剛性好、熱膨脹系數(shù)大、高溫?zé)崴苄圆睿T件易產(chǎn)生裂紋，尤其是薄壁件、壁厚差較
大件、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄鋼件。另外，樹(shù)脂及固化劑含s、P、N等有害元素，易造成鑄件表面滲碳、滲硫，引起鑄件表面產(chǎn)生裂紋。這些裂紋和微裂紋給鑄件的修補(bǔ)和
檢驗(yàn)帶來(lái)了很大的工作量，以至于清整工序積壓了大量待修補(bǔ)鑄件，延誤工期。同時(shí)出口鑄件在國(guó)外還要發(fā)生一定數(shù)量的修補(bǔ)費(fèi)用。
(3)水玻璃脂硬化自硬砂
2001年，由于小松常林的支架、支座內(nèi)腔裂紋問(wèn)題無(wú)法解決，我們采用了沈陽(yáng)匯亞通生產(chǎn)的水玻璃脂硬化工藝，當(dāng)水玻璃加入量少時(shí)，表面安定度差，裂紋問(wèn)題仍不能消除，加木屑后，砂芯的強(qiáng)度太低，需增加水玻璃的加入量。這樣表面安定度有所提高，型砂的退讓性也提高了，鑄件的裂紋問(wèn)題也基本解決了。我們?cè)趯?shí)際使用中，水玻璃加入量5 ，固化劑加入量(占水玻璃)30 ，鋸末加入量1 ，新砂加人量100 ，
生產(chǎn)方式為：原來(lái)用呋喃樹(shù)脂砂做砂型、用水玻璃脂硬化砂做砂芯；現(xiàn)在用堿性酚醛樹(shù)脂砂做砂型，用水玻璃脂硬化砂做砂芯。
水玻璃脂硬化砂的應(yīng)用，我們的體會(huì)是：① 因水玻璃的粘度比呋喃樹(shù)脂高，所以水玻璃脂硬化自硬砂的舂箱操作要求比呋喃樹(shù)脂自硬砂要高；② 用水玻璃脂硬化自硬砂生產(chǎn)的鑄鋼件不易產(chǎn)生裂紋、微裂紋；③ 正常情況下，水玻璃的加入量為3．0 ～3．5 oA，因加入鋸末導(dǎo)致強(qiáng)度下降，因此，水玻璃的加入量偏高。
(4)堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂工藝
由于呋喃樹(shù)脂砂存在上述問(wèn)題，2005年經(jīng)考察調(diào)研后，決定上堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂工藝。我們?cè)谠羞秽珮?shù)脂砂生產(chǎn)線(xiàn)的基礎(chǔ)上，做了一些改進(jìn)，很快調(diào)整成堿性酚醛樹(shù)脂砂生產(chǎn)線(xiàn)。為了降低樹(shù)脂的加入量和成本，采取的措施是：①選擇好的原砂；② 強(qiáng)化再生，提高再生機(jī)的再生能力。堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂，新砂加入量15 ，樹(shù)脂加入量1．3 (1．2 ～1．4 )，固化劑加入量(占樹(shù)脂)25 ，再生砂灼減量1．4 ～1．6 ，再生砂微粉含量0．5 。3年多，我們生產(chǎn)了二萬(wàn)多噸鑄鋼件，有輪船
用產(chǎn)品、礦山機(jī)械產(chǎn)品、工程機(jī)械產(chǎn)品，這些都是出口或國(guó)內(nèi)獨(dú)資企業(yè)的產(chǎn)品，由于產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，客戶(hù)很滿(mǎn)意。實(shí)際使用中，我們的體會(huì)是：① 由于堿性酚醛樹(shù)脂的粘度比較大，不易緊實(shí)，所以在舂箱時(shí)一定要注意該舂的部位一定要緊實(shí)到位，堿性酚醛樹(shù)脂砂的舂箱操作比呋喃樹(shù)脂砂的要求更加嚴(yán)格；② 堿性酚醛樹(shù)脂砂的硬化速度靠調(diào)整固化劑種類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)(調(diào)整快慢脂)。要改變呋喃樹(shù)脂砂的多加固化劑硬得快、少加固化劑硬得慢的操作習(xí)慣；③ 堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂具有獨(dú)特的高溫特性，即砂型(芯)在高溫時(shí)有二次硬化特點(diǎn)。在澆注受熱后，由于酚醛樹(shù)脂本身的熱硬化，產(chǎn)生了很高的強(qiáng)度，保證了鑄件的尺寸精度，減少了澆注引起的夾砂缺陷。因此，即使它的常溫強(qiáng)度低于其它自硬砂，也可以經(jīng)受住高溫金屬的澆注，獲得極好的鑄件表面。作者認(rèn)為堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂不必像呋喃樹(shù)脂自硬砂那樣追求較高的常溫強(qiáng)度，強(qiáng)度只要能滿(mǎn)足造型、制芯、合箱的需要即可，盡量減少樹(shù)脂的加入量；④堿性酚醛樹(shù)脂砂的另一個(gè)高溫特性是熱塑性好，使鑄件的熱裂缺陷大大減少。且樹(shù)脂、固化劑不含S，避免了因滲S引起的微裂紋。另外，鑄型經(jīng)歷了澆注這一熱過(guò)程后，接觸鑄件的表面已發(fā)生熱分解，同其它有機(jī)粘結(jié)砂一樣具有很好的潰散性，清砂容易。我們應(yīng)用堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂的最大體會(huì)，就是解決了呋喃樹(shù)脂自硬砂產(chǎn)生的熱裂問(wèn)題。目前采用的堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂生產(chǎn)的鑄鋼件修補(bǔ)和檢驗(yàn)的工作量大幅減少，國(guó)外的修補(bǔ)費(fèi)用也減少了，產(chǎn)品質(zhì)量受到了客戶(hù)的認(rèn)可和好評(píng)，訂貨量大幅增加。
2 幾種型砂的工藝特點(diǎn)
2．1 呋喃樹(shù)脂自硬砂
(1)型(芯)砂工藝性能好，強(qiáng)度高，樹(shù)脂加入量低，工人在實(shí)際操作中容易控制。
(2)鑄型(芯)表面安定度好。
(3)鑄件尺寸精度高，鑄件表面質(zhì)量好。
(4)型(芯)砂潰散性極好，鑄件落砂清理容易。
(5)舊砂干法再生性能好，回用率高，可達(dá)9o 以上。
(6)成本較堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂低，比水玻璃脂硬化砂略低(按目前價(jià)格計(jì)算)。
(7)砂型剛性好，熱膨脹系數(shù)大，高溫?zé)崴苄圆?，鑄鋼件易產(chǎn)生裂紋，尤其是薄壁件和復(fù)雜件。鑄件表面增S易產(chǎn)生微裂紋。
(8)混砂、造型、澆注、落砂、清理時(shí)產(chǎn)生有害氣體污染環(huán)境，工作條件差。
2．2 水玻璃脂硬化砂
(1)型(芯)砂工藝性能好，冬季硬透性稍差。強(qiáng)度比呋喃樹(shù)脂砂和堿性酚醛樹(shù)脂砂低一點(diǎn)，因此加入量高一些，一般在3 左右。
(2)表面安定度接近堿性酚醛樹(shù)脂砂，比呋喃樹(shù)脂砂差一些。
(3)鑄件尺寸精度高，鑄件表面質(zhì)量較好。
(4)型(芯)潰散性較好，比呋喃樹(shù)脂砂和堿性酚醛樹(shù)脂砂稍差，鑄件的落砂和清理較容易，徹底改變了水玻璃CO 清砂困難的局面。
(5)舊砂再生性能較好。干法再生率≥65 ，干一熱聯(lián)合再生率≥75 (國(guó)產(chǎn)設(shè)備)。在水玻璃加入量較低的條件下，再生率可達(dá)85 。
(6)水玻璃脂硬化自硬砂的成本低于堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂，略高于呋喃樹(shù)脂自硬砂(2008年上半年價(jià))。如果水玻璃加入量低于2．5％，成本將低于呋喃樹(shù)脂自硬砂，且利于砂再生，但砂表面安定度將有所下降。
(7)粘度比呋喃樹(shù)脂砂高，舂箱的要求比呋喃樹(shù)脂砂嚴(yán)格。
(8)不易產(chǎn)生裂紋。
(9)操作環(huán)境好，在混砂、造型、澆注、清整時(shí)無(wú)刺激氣味。
2．3 堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂
(1)型(芯)硬化性能優(yōu)良，冬季硬透性好，強(qiáng)度比呋喃樹(shù)脂砂略低，因此樹(shù)脂加入量比呋喃樹(shù)脂砂略高，一般在1．2 ～1．8 9／6范圍內(nèi)。
(2)表面安定度比呋喃樹(shù)脂砂稍差。
(3)鑄件尺寸精度高，鑄件表面質(zhì)量好。
(4)型(芯)砂潰散性極好，鑄件落砂、清理容易。
(5)舊砂干法再生性能較好，回用率高達(dá)85 以上。
(6)成本較呋喃樹(shù)脂自硬砂高。
(7)粘度比呋喃樹(shù)脂砂高。因此，造型的要求比呋喃樹(shù)脂砂要嚴(yán)格一些。
(8)操作環(huán)境好，在混砂、造型、澆注、落砂等操作過(guò)程中，無(wú)刺激氣味。
3 結(jié)語(yǔ)和建議
(1)呋喃樹(shù)脂自硬砂因成本低(相對(duì)堿性酚醛樹(shù)脂砂)，型砂工藝性能好，仍有一定優(yōu)勢(shì)。因此，國(guó)內(nèi)外仍有一些企業(yè)在應(yīng)用。關(guān)鍵是要選用好的樹(shù)脂和原砂，這樣樹(shù)脂的加入量會(huì)降下來(lái)。在日本用花王的樹(shù)脂，其加入量0．6 ～0．8％之間。國(guó)內(nèi)一些企業(yè)加入量在0．8 ～0．9 之間。這樣，熱裂和微裂的缺陷就會(huì)大幅降下來(lái)，同時(shí)要配合一些工藝措施。另外，鑄鋼用的呋喃樹(shù)脂一定要控制好含N量。對(duì)于一些特殊件，如機(jī)車(chē)用側(cè)架、搖枕等不宜采用此工藝。樹(shù)脂自硬砂低，又克服了呋喃樹(shù)脂自硬砂的裂紋和微裂問(wèn)題。在水玻璃加入量較低時(shí)，其再生性能也較好，
但其表面安定度差一些，鑄件表面質(zhì)量不如呋喃樹(shù)脂自硬砂和堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂生產(chǎn)的鑄件。要想提高水玻璃脂硬化自硬砂的表面安定度，需增加水玻璃的加入量，但是其再生性能又受到影響。建議，如果所生產(chǎn)的鑄鋼件對(duì)裂紋要求很?chē)?yán)格，但對(duì)鑄件表面的要求不是很苛刻或鑄件的銷(xiāo)售價(jià)格不是很高，該種工藝方法很適合。有的企業(yè)為了提高鑄件的表面質(zhì)量，采取了面砂和背砂的工藝方法，效果也很好。
(2)堿性酚醛樹(shù)脂自硬砂由于其工藝特性好，不易產(chǎn)生裂紋和微裂紋，鑄件表面質(zhì)量也好，再生性能也好，但是成本高，建議生產(chǎn)高檔鑄鋼件或出口件，采用此工藝方法，因?yàn)楦邫n鑄鋼件和出口件的銷(xiāo)售價(jià)也偏高一些。