冷芯盒制芯：气体硬化与自硬两法详解

冷芯盒制芯，就是在常温下，砂芯在芯盒内硬化成形的一种制芯方法。其优点是：芯盒无需加热，节约能源；砂芯尺寸精确、稳定；固化速度快，生产率高；塑料、木材等都可制造芯盒，节约工装制造费用；芯砂可使用时间长，砂芯可存放时间长等。

冷芯盒制芯有气体硬化冷芯盒制芯和自硬冷芯盒制芯两种。

（一）气体硬化冷芯盒制芯

1.气雾冷芯盒法

该法由美国Ashland公司提出，故又名阿什兰德法。工艺原理及过程（见图2-17）如下：

图2-17　气雾冷芯盒法制芯原理图

1—抽风筒；2—射砂头；3—吹气板；4—密封圈；5—排气塞；6—升降工作合；7—砂芯；8—电磁阀；9—减压阀；10—压力表；11—混合室；12—气缸；13—三乙胺；14—空气泵

（1）制备芯砂：先将液体酚醛树脂和聚异氰酸酯混合，两者质量比为2∶3。加入石英砂中混匀。粘结剂加入量为砂子重量的1%～2%。

（2）射砂：这种芯砂可用任何方法制芯，大量生产时用射砂法。

（3）硬化：用雾化器以1.75MPa压力的气体往芯盒中吹入催化剂三乙胺或二乙胺，使砂芯全部与气流接触而硬化。吹气时间视砂芯大小及形状选择。由于催化剂雾化吹入，故称气雾冷芯法。

（4）空气清洗与开盒取芯：使2.45MPa的洁净空气通过砂芯，洗掉残留在砂芯中的毒性气体，然后经过洗涤器，去除有毒物质后排到大气中。清洗后即可开盒取芯。(www.xing528.com)

2.SO2气体硬化冷芯盒法

吹SO2气体硬化的冷芯法，芯砂由原砂、合成树脂和过氧化物组成。合成树脂可用呋喃树脂，也可用酚醛树脂。过氧化物（活化剂）常用双氧水、丁酮和过氧化羟基异丙苯等。过氧化物的加入量为树脂量（重量）的1/3～1/2。当芯制成后，令SO2气体通过砂芯。吹SO2时间约0.5～5s，此时砂中的活化剂即释放出新生态氧，使SO2变成SO3，并溶于树脂砂中的水中生成硫酸，催化树脂发生聚缩反应并放热，而使树脂砂硬化。

由于SO2气有腐蚀性，吹气应在密封条件下进行。吹SO2使砂芯硬化后，再向芯盒中吹洁净的压缩空气。从芯盒出来的被污染的空气应通过洗涤塔中的苛性钠溶液进行中和，如图2-18所示。

3.CO2冷芯盒法

CO2冷芯盒法是传统的制芯工艺，芯砂以水玻璃为粘结剂，芯砂可用普通射芯机射芯紧实，也可用手工紧实，然后通入CO2气体，使砂芯硬化成形。

（二）自硬冷芯盒法制芯

自硬冷芯盒法是在室温下，无需加热和吹入硬化气体，砂芯在芯盒内迅速自行硬化一种制芯方法。它和普通的各种自硬砂法不同，其硬化速度要快得多。

工艺原理如下：预先将液态树脂（例如我国的7501树脂）和液体催化剂（如硫酸乙酯）分别与石英砂混合，得到两种砂。使用时将两种砂快速混合射入芯盒中达到迅速硬化。这种砂需经过三次混合，故称双砂三混法。此外，还有单砂双混法和单砂单混法。

自硬冷芯盒法要求最后一次混砂时间极短，而且砂量要严格定量，一次用完。否则会因残余砂硬化而将射砂筒和射头堵塞。

图2-18　SO2气体硬化冷芯盒法示意图

1—SO2罐；2—砂芯；3—芯盒；4—夹紧气缸；5—吹气板；6—压缩空气罐；7—风机；8—排气塔；9—洗气溶液（NaOH）