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树脂砂
树脂砂是指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。
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- 中文名
- 树脂砂
- 外文名
- resin sand
- 功 能
- 提高铸件质量等
- 缺 点
- 黏结剂价格昂贵等
- 应 用
- 汽车工业等
- 学 科
- 机械术语
目录
简介
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。
现代铸造生产中广泛使用树脂砂作型(芯)砂。以树脂为黏结剂的型(芯)砂主要有热法覆膜树脂砂、热芯盒树脂砂、冷芯盒树脂砂、呋喃树脂砂、I呋喃树脂自硬砂等。树脂砂硬化后强度高，特别适合于机器造型，能制出复杂、薄壁铸件。
树脂砂的缺点是黏结剂价格昂贵，对空气有污染。为节约树脂用量，一般采用经水洗或擦洗处理过的纯净圆形砂粒的原砂。树脂砂常选用粒度组别为15、21的原砂。
固化工艺
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。
(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。
效益
树脂黏结剂之所以能很快在世界范围内迅速发展，是由于其能给铸造行业带来显著的效益，既可以提高铸件质量，又可以降低生产成本。
1．提高铸件质量。与一般的砂型铸造相比，用树脂砂生产的铸件，铸件质量会有当大有改善，这往往是铸造厂采用树脂砂的主要着眼点。铸件质量的提高主要在于：
(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，都在硬化到一定程度后才脱模。虽然脱模后还有一继续硬化的过程，但脱模时铸型或砂芯的强度比黏土砂型或油砂芯高得多，在脱模过程及此后的搬运、烘干、合型过程中均不致变形。因而，铸型和砂芯都能较准确地再现模样的尺寸和表面特征。
另外，树脂砂铸型的刚度高，而且，浇注金属液后无水分迁移现象。故在浇注及金属凝固的整个成形过程中，基本上不致有型壁运动，铸件尺寸的波动较小。
铸件的尺寸精度。按我国现行铸件尺寸公差标准或ISO相应的标准，一般都比用黏土砂型和油砂芯制得者高1～2个等级。再加以制芯中心等高精度装备的应用，才使汽车用铸件的轻量化、薄壁化成为可能。
(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碳，并在铸型一金属界面上造成还原性气氛，这对减轻铸件表面的氧化，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，用树脂作黏结剂的铸型，制得的铸件表面粗糙度较细。
铸件表面质量提高，还可使清理工时缩短，这对降低成本和改善劳动条件都有重要的作用。
(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。使铸型产生型壁运动，此后凝固过程中的体积收缩得不到补充，因而铸件将有枝晶疏松。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，枝晶问疏大为减轻，也不倾向于产生集中缩孔。因此，铸件的致密度较用黏土砂湿型制造者高。
与此有关的是，用树脂砂时，小型铸铁件一般可不必设置补缩冒口，铸件的工艺出品率可提高5%～15%。
2．缩减基本建设投资、降低生产成本 由于树脂的价格几十倍于黏土，如果只计算型砂的成本，而不及其余，当然会认为采用树脂砂会导致生产成本增加。但是，如果我们用价值工程的观点来分析，不斤斤计较于某一具体环节，而着眼于整个生产体系的总效益，则上述结论是否能成立就值得研究了。
(1)基建投资较少。树脂砂的流动性好，一般只需简单的振击台，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，能耗也少得多。
大量生产芯子所用的自动化的制芯设备，是相当复杂的，和油砂制芯设备相比，投资的差别不啻天上地下，但其生产效率和芯子的尺寸精度都大幅度提高，总体仍然是有效益的。
用树脂砂造型，砂一铁比一般都比较低，砂型可以轻量化，而且需要运输并处理的造型材料的品种减少，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、轻便以及劳动生产率的提高，厂房的面积可以大幅度的缩减。
(2)生产费用也不高。虽然采用树脂自硬砂工艺时基建投资较少，但树脂价格昂贵，一般都担心其生产费用将会很高。对这种担心，不能简单地视为无益的谨慎，而要根据具体情况，多作具体分析。在进行核算时，要充分考虑与采用树脂砂有关的降低生产成本的因素。主要有劳动生产率提高，每吨铸件的能耗降低，旧砂再生后可回收85%～95%，铸件的工艺出品率提高、金属损失减少等。这还未包括提高铸件质量所带来的经济效益。
