自硬树脂砂涂料的施涂要点

1.酸固化呋喃树脂砂涂料使用要点

酸固化后的呋喃树脂砂既可作铸型，也可作型芯，既可多品种单件小批量生产，也可采用有箱或无箱生产线生产。其砂型（芯）表面可使用水基或有机溶剂基（醇基）涂料，采用刷、喷、浸或流涂的方式涂敷涂层。

在生产中，使用最为广泛的是醇基涂料，但是酒精基涂料特别是甲醇基快干涂料对过早起模的铸型（芯），其表层强度将因溶剂作用严重削弱。因此必须在固化过程完毕后施涂涂料。

由于呋喃树脂砂的可使用时间短、起模时间长和固透性差等缺点，使得人们不容易掌握铸型起模后该等多少时间上涂料，有关文献报道最短为半小时，最长为4h。在影响因素固定的条件下，最佳上涂料时间可以通过实验确定。由于影响因素多，通常是变更固化剂用量以适应环境温度变化，将相应可使用时间、起模时间、上涂料时间作成图表以简化生产。

涂料中载体对自硬树脂砂强度的影响，醇类比水的作用强烈，也即醇基涂料比水基涂料更能使树脂砂型（芯）表面强度降低，特别当刷涂料后点火不及时，其作用更为显著。综合效果是水基涂料比醇基涂料使铸件粗糙度值更低些。

事实上，目前在生产中对于自硬呋喃树脂砂型（芯），大多采用醇基涂料，其理由是除节省烘炉和场地面积外，还可提高干燥速度，加快生产节奏。

图4-17所示为醇基刷涂涂料点燃干燥后的涂层状况。

图4-17 醇基涂料点燃干燥后

a）涂刷第一遍的涂层 b）涂刷多遍的涂层

2.酸固化的酚醛树脂砂涂料

用磺酸对热固性酚醛树脂进行固化的工艺与呋喃树脂砂工艺相类似，属于浇注前期膨胀型的树脂砂，它与呋喃树脂砂一样，具有使铸钢件产生热裂的倾向，对铸铁件不产生光亮炭及氮针孔缺陷，但有渗碳现象发生。如果使用再生砂造型以及高用量的苯磺酸类固化剂，则会发生渗硫现象。涂料采用碱性填料可防止渗硫，在填料中酌量加氧化剂（Fe₂O₃或KMnO₄），可消除或减少渗碳、渗硫倾向。

由于酚醛树脂砂反应性比呋喃系树脂砂更差，上涂料时间在起模后至少要等1h以上。国外为缩短起模时间，采用特殊的烃类溶剂涂料（烃油基涂料），但点火时产生大量烟尘。醇基涂料对酸固化酚醛树脂砂的软化作用比呋喃系树脂砂更为明显，故大多使用水基涂料。

3.自硬酚脲烷树脂砂涂料

自硬酚脲烷树脂砂在非水溶剂中进行固化，如果对没有固化完全的铸型（芯）施涂水基涂料，水与异氰酸盐基间立即反应形成胺，型（芯）表层强度因剩留未作用的组分Ⅰ而降低。这种情况在用低密度醇基涂料时也存在，大量酒精渗入砂型（芯）中，点火后得到的铸型（芯）表面都会出现发酥现象。因此最好采用高密度的醇基涂料，涂敷均匀，并在室温下自然风干，效果较好。(www.xing528.com)

对于水基涂料，起模后铸型（芯）强度继续上升，待其强度上升变缓时刷涂料为好，并且要求立即转入热风炉内烘干（＜150℃）。

图4-18所示为烘干后的自硬酚脲烷树脂砂水基涂料涂层。

图4-18 烘干后的自硬酚脲烷树脂砂水基涂料涂层

a）叶片型芯 b）叶轮砂型

4.自硬碱性酚醛树脂砂涂料

自硬碱性酚醛树脂砂的固化过程要等到浇注时方能全部完成，这种分阶段的固化特性可以减少铸件的膨胀类缺陷（脉纹及热裂等），该工艺的最大特点是：有机酯固化剂能直接参与树脂的固化反应，在室温下，有机酯能使大部分碱性酚醛树脂进行交联反应，故它具有一定的塑性；浇注时在热作用下，未交联的树脂继续进行缩聚反应，一般称此现象为“二次固化”，即先表现出塑性，然后再转变为具有较高强度的刚性，这可减少硅砂的热膨胀和对冷凝铸件的收缩阻力，从而可减轻铸件产生热裂和飞翅缺陷的倾向。同时，树脂砂进一步进行缩聚反应产生的高强度，又可避免型砂在高温下由于强度低和过早溃散而产生的冲砂、夹砂和铸件变形等缺陷。因此，只有在铸型（芯）表面确信已经固化变硬后才能刷、喷或浸涂涂料。固化率通常由所使用的酯的种类决定，丁丙酯、丙碳最快，其后依次为二甘酯、三甘酯等，最慢为己二酸甲酯，可采用不同的酯或混合酯来获得不同的固化速度。根据砂温，调节酯的混合比以获得合适的起模时间和上涂料时间。

为保证酯固化树脂砂型表层充分固化，应进行加热固化，并根据铸型（芯）的大小采用合适的表面烘干方法。大件可采用喷灯，但应注意勿使型（芯）表面过热或熏黑；小件可采用热风炉，使型（芯）表层在刷水基涂料前已经完全固化，同时可保证涂层以及影响区水分充分干燥。

由于固化速度受酯的皂化率影响，如果醇基涂料大量渗入铸型（芯），在随后的燃烧过程不能完全排出，则剩留酒精势必影响皂化率及进一步固化的进行。因此该自硬砂采用醇基涂料应防止涂层燃烧不完全。生产实践也表明，碱性酚醛树脂砂的点燃性比呋喃或酚脲烷树脂砂的低，往往有烧不透的现象发生。

图4-19所示为碱性酚醛树脂砂施涂醇基涂料干燥后的状况。

总而言之，使用涂料可获得铸件高精度所需的表面平整度，涂料（层）已成为自硬树脂砂型（芯）重要组成部分。涂层的结构要在树脂砂固化过程全部完成以后方能建立。造型过程应按可使用时间、起模时间及上涂料时间进行控制。由于涂料中常用的载体对室温固化过程的干扰，加热（温）促进固化和干燥涂层可增加涂料的效果。

图4-19 碱性酚醛树脂砂型施涂醇基涂料（流涂）

在涂料流变性能允许的条件下，增加粉料配比质量，减弱其渗透性能，可减少载体流入铸型（芯），随后建立的涂层点火燃烧或干燥的效果会更好。涂层在浇注时的烧结作用，使涂层致密、透气性低，可屏蔽来自树脂砂型（芯）的有害气体对金属液的侵蚀。粉料烧结与粉料的细度、种类以及附加物的添加量等因素有关，应根据浇注温度高低实验确定。