近年来，伴随着自硬呋喃树脂的广泛应用，与之配套的材料、工艺和设备等各领域也获得了迅速发展，这是因为树脂砂与粘土砂、水玻璃砂相比具有很多优点，主要体现在：①树脂砂成形性好、铸件尺寸进度高。②铸件表面质量高，其表面粗糙度可达ISO N11-N9（铸钢件为25～50μm，铸铁件约25μm）。③造型、制芯工艺简单，且具备良好的溃散性，无需大型清理设备，减少清理铸件的繁重体力劳动。④大幅度减少能源消耗，且旧砂经简单处理后便可大量回用，减少了资源损耗。但是自硬呋喃树脂也存在一个无法避免的问题，那就是浇注过程中会产生甲醛、氮氧化物及二氧化硫等有害气体，如果防护不当会造成人员伤害及环境污染。

１．应用现状

我厂现有三条呋喃树脂砂线（树脂砂专用混砂机见图1），主要生产桥壳（见图2）、轮边、均衡梁等各种球墨铸铁件、铸钢件，一直都是使用某厂的自硬呋喃树脂作为砂型和砂芯粘结剂，产品质量也比较稳定。但是近几年，伴随着人们环保观念的提高及厂区周围居民的增多，生产中产生的有害气体越来越多的引起我们的重视，为此提出了两个解决方法：一是使用自硬酚醛树脂替代呋喃树脂作为粘结剂，自硬酚醛树脂砂工艺我们使用过也比较熟悉，但是由于两种粘结剂表现出不同的酸碱性，需要将已有的旧砂废弃，会造成较大的浪费；二是使用环保型呋喃树脂替代原用树脂作为粘结剂，虽然设备、材料不需要改动，但是该种环保型树脂还未推广使用，需要我们进行大量的生产验证。综合考虑，我们决定首先进行环保树脂的试验，根据试验结果再决定是否使用酚醛树脂。

图1单臂式连续混砂机

图2 桥壳合型现场

2.工艺开发及结果

（1）试验方案 因为该树脂厂家长期供货，具备可靠的产品质量保证能力，环保树脂的进厂检验结果也满足进货技术条件的要求，所以我们直接进行了生产试验，试验方案为：使用环保型呋喃树脂替代普通树脂在相同的工艺条件下进行造型、制芯生产，试验时间为两个月，要求试验期间型芯砂性能按照检验计划正常检验，每生产10天抽取10根桥壳做本体进行检验，同时委托树脂厂家对车间生产现场、厂区及周边环境中各类挥发物的浓度值进行检测，并将其检验结果与前期用普通呋喃树脂生产时的检测值进行对比。

（2）树脂砂强度 用普通树脂混制型芯砂时，其加入量为占砂重的1%，固化剂加入量为树脂的1/2，而使用环保型呋喃树脂后，在相同的加入量下，树脂砂强度明显提高，我们随即调整为树脂占砂重的0.8%，固化剂加入量为树脂的1/2。经过试验期间的连续检验，检验结果见表1。

对比表中数据，我们发现虽然环保树脂及固化剂的加入量比普通树脂降低了20%，但是其强度仍高于普通树脂，有利于进一步降低树脂加入量，不但能够降低生产成本，也可以减少树脂砂的发气量，减小铸件增氮、增硫的倾向。

（3）铸件质量 考虑到呋喃树脂容易在铸件表面形成渗氮、渗硫缺陷，试验期间我们对铸件的金相组织和力学性能进行了严密的跟踪检验，并反复对比了前后两种树脂砂的清砂性能，发现铸件的清理工作量没有变化，表面质量稳定。金相检验结果：球化级别2～3级，石墨级别6～7级，铁素体95%，渗碳体＜1%，磷共晶＜0.5%，余量为珠光体，结论为合格。

（4）成本核算 以生产1t轮边所消耗的树脂及固化剂的成本计算，结果见表2。

从表2可知，在使用环保树脂后，每生产1t轮边可节省成本84.1元，效益明显。

3. 环保效果

生产试验开始前，树脂生产公司分别提供了由山东省质量监督检查院出具的环保树脂和普通树脂的检测报告，树脂中游离甲醛含量为零，氮含量也下降了20%左右。

试验期间对车间生产现场、厂区及周边环境中甲醛、二氧化硫、氮氧化物等挥发物的浓度值进行检测，将用普通树脂时期与用环保型树脂两个月后检测的各地点各挥发物1h内平均浓度值进行分析对比，如图3～图5所示。

图3 甲醛浓度值对比

图4 氮氧化物浓度值对比

图5 二氧化硫浓度值对比

从监测的游离甲醛、氮、二氧化硫含量的前后对比发现，使用环保型呋喃树脂两个月后环境中有害气体含量明显降低。

结语

通过生产验证，我们认为新型环保树脂的环保效果明显，铸件质量稳定可靠，生产成本降低了10%左右，有利于自硬呋喃树脂砂工艺的发展，也为铸造业的发展做出了贡献

☞来源：《金属加工（热加工）》

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