1.树脂砂固化工艺
所谓树脂砂，是以人工合成树脂作为砂粒的粘结剂的型砂或芯砂。用树脂砂制成铸型或型芯后，通过固（硬）化剂的作用，树脂发生不可逆的交联反应而固化，从而给予铸型或型芯以必要的强度。
各种人工合成的树脂，其物理性能和化学性能与天然树脂相似。树脂由两种或多种较为简单的化合物缩聚而成，通常要脱除水分，以形成单一的分子。典型的反应是苯酚或尿素与甲醛的缩合反应，分别制得酚醛树脂或脲醛树脂。
树脂砂的固化方式要符合树脂的特点及具体的铸造工艺的要求。固化方式是可以选择的，也可以根据具体情况加以发展，但一般为以下三种方式。
（1）自硬 树脂和固（硬）化剂均在混砂时加入。造型或制芯后，树脂在固（硬）化剂的作用下逐渐反应而自行固化，铸型或型芯也就逐步获得所需的强度。固化的速度可由固（硬）化剂的种类及其加入量来控制。
由于混好的砂要立即用掉，这种方式较适用于制造铸型和较大的型芯，而且多用于小批量生产。
树脂自硬砂制成的铸型和型芯，一般要经过数分钟或数十分钟后起模，起模以后仍有一继续固化的过程。
（2）加热固化 混砂时加入树脂和常温下不起作用或作用微弱的潜伏固化剂。用此种树脂砂制造铸型或型芯后，一经加热，潜伏固化剂就起作用，从而使树脂固化。
使用较为广泛的加热固化工艺如下：
1）酚醛树脂壳型（芯）工艺：用热塑性酚醛树脂为粘结剂，以乌洛托品为潜伏固化剂，做成树脂覆膜砂。让覆膜砂在加热了的模具上固化而得到薄壳状铸型或型芯。
2）热芯盒法：此种砂用呋喃树脂或酚醛树脂作为粘结剂，以氨盐作为潜伏固化剂。将芯砂射入加热了的芯盒中，芯砂受热而固化。此法主要用于制芯，芯盒加热温度一般在250℃左右。
3）温芯盒法：温芯盒法与热芯盒法的不同之处不仅在于芯盒加热温度不同，固化剂和树脂的特点也有所不同，树脂砂的工艺特性也有重大的差异。芯盒加热的温度为150～200℃。
（3）吹气（雾）固化 固化剂不在混砂时加入。造型或制芯后，吹入气态固化剂或雾化于气体介质中的液态固化剂，使其弥散于铸型或型芯中，从而使树脂发生交联反应。采用此种方式时，不吹气雾，树脂砂是不会固化的，混成砂可存放较长的时间。吹气雾时，固化极快，一般只需吹几秒钟。采用这种方式生产时，生产率极高，因其较适用于制造批量较大的型芯，故一般通称之为“冷芯盒”法以区别于上述的“热芯盒”法。
（4）硬化剂、催化剂和固化剂 由树脂砂的三种固化方式可以看出，无论采用何种方式，均需加入固（硬）化剂。有的固（硬）化剂不参与反应，只是作为催化剂而促进树脂的交联反应，这种固（硬）化剂也可以称为催化剂。有的固（硬）化剂与树脂共同反应而固化，并非只起催化作用，则称之为固（硬）化剂。
固（硬）化剂是一个通称，只表述其具有促进树脂砂固化的功能，而不管其是否参与反应。为此，本书将统称为固化剂。
2.采用树脂砂的效益
由于水玻璃砂溃散性未能得到及时和令人满意的解决，20世纪60年代树脂砂被引入铸造行业，并得到各国重视。近年来，自硬树脂砂、覆膜砂、热芯盒及冷芯盒等在材料、工艺和设备等方面都获得迅速发展。这是因为树脂砂与普通黏土砂、水玻璃砂相比具有很多优点，并能创造出更好的经济及社会效益，既可以提高铸件质量又降低生产成本。
（1）提高铸件质量 和一般的砂型铸造相比，用树脂砂生产的铸件，质量会有相当大的改善。这往往是铸造厂采用树脂砂的主要着眼点。
1）尺寸精度提高、轮廓清晰。采用树脂砂，无论是造型还是制芯，均在固化到一定程度后才起模。虽然起模后还有一继续固化的过程，但起模时铸型或型芯的强度比黏土砂型或油砂型芯高得多，在起模过程及此后的搬运、烘干、合型过程中均不致变形。因而，铸型和型芯都能较精确地再现模样的尺寸和表面特征。(www.xing528.com)
另外，树脂砂铸型的刚度高，且浇注液态金属后无水分迁移现象，故在浇注及金属凝固的整个成型过程中，基本上不致有型壁移动。因此，铸型尺寸的波动较小，进而铸件的尺寸精度得到提高。
按我国现行铸件尺寸公差标准或ISO相应的标准，树脂砂型铸件的尺寸精度一般比用黏土砂型和油砂型芯制得的铸件高1～2个等级。
2）铸件的表面质量提高。树脂在高温下发生热解，从而在砂粒表面形成光亮炭，并在铸型-金属界面上造成还原性气氛，这对减轻金属表面的氧化，细化铸件表面粗糙度大有裨益。在原砂粒度及粒度分布相同的条件下，用树脂作为粘结剂的砂型，制得的铸件表面粗糙度值较低。
铸件表面质量的提高，还将使其清理工时缩短，这对降低生产成本和改善劳动条件都有重要的意义。
3）生产铸铁件时铸件的致密度改善。用黏土湿砂型制造铸铁件时，由于铸铁的收缩前膨胀，使铸型产生型壁移动，此后凝固过程中的体积收缩得不到补充，因而铸件出现枝晶疏松，甚至会产生缩孔。
用树脂砂造型，铸型的刚度高，铸铁发生收缩前膨胀时，难以使铸型扩大，结果迫使仍为液态的金属填充枝晶间的空隙，枝晶间疏松减轻，也不容易产生集中缩孔。因此，铸件的致密度较用黏土砂湿型的高。
此外用树脂砂时，铸铁件一般不必设置补缩冒口，铸件的出品率可提高5%～15%。
（2）缩减基本建设投资、降低生产成本
1）基建投资：树脂砂的流动性好，一般只需简单的震击台，就能满足紧实铸型的要求，与庞大、复杂、高功率的黏土砂造型机相比，设备轻便得多。
大量生产型芯所用的自动化的制芯机是比较复杂的，和油砂制芯设备相比，价格也很贵，但其生产效率极高，综合起来也是合算的。
用树脂砂造型时，砂铁比低，大体上是黏土砂型的一半，而且，需要运输并处理的造型材料辅料的品种减少，因此，型砂及铸型的运输系统可大为简化。
由于清理工作量减少，清理铸件所需的设备减少。此外，因生产设备简单、轻便和劳动生产率的提高，厂房的面积可以大幅度地缩减。
综合考虑上述诸因素，不难看出，在新建铸造厂或通过技术改造扩大现有铸造厂生产能力时，考虑采用树脂砂往往是适当的。
美国某铸造厂的实际经验表明，由黏土湿型砂改为树脂砂生产箱体铸件，可节省投资28.3%。
2）生产费用：虽然采用树脂砂工艺时基建投资较低，但树脂价格较高。然而，由于劳动生产率提高，每吨铸件的能耗降低，旧砂再生处理后回收率达85%～90%，铸件出品率提高，金属损耗少等，可两相抵消。在某些具体情况下，即使与黏土湿型砂造型工艺相比，采用树脂砂也有可能降低生产成本；采用黏土干型生产大型铸件的情况下，改用树脂砂，其经济效益会高得多。
3.采用树脂砂时的环保问题
众所周知，采用树脂砂时，在混砂、造型、制芯、铸型存放以及浇注等环节会有刺激性气味或有害气体组分产生，因而引起了对铸造厂环境条件的关注，这是很自然的。但是，环境空气中的各组分是否构成危害，必须由其性质和数量两个因素来确定。首先，应由国家用标准的形式规定空气中各种有害组分的最大允许浓度，以及取样测定的方法。无论何种物质，只要其在环境气氛中的浓度低于标准的允许值，即可视为无害。铸造厂的任务是用工艺方法和环卫措施来保证环境条件符合标准要求。在我国尚未制定有关标准以前，可暂时有条件地采用其他工业国家当前实施的标准。
就世界范围来讲，合成树脂用于铸造行业已有60余年的历史，但是，关于其对环境及生态方面的影响，迄今仍缺乏系统的研究。国外有些机构做过不少工作，也发表过一些有价值的资料、数据，但都是在特定条件下测定的，有一定的局限性，只可以作为参考，而不能作为普遍适用的依据。我国铸造行业采用树脂砂已有多年了，但在环保及生态方面的研究可以说几乎处于空白。今后随着化学工业的发展和树脂砂的扩大应用，将会在规定最大允许浓度和制定标准检测方法等方面逐步完善起来。
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