原砂焙燒對覆膜砂性能影響的研究

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1、http://www.paper.edu.cn原砂焙燒對覆膜砂性能影響的研究﹡曾令太，朱世根，羅丹(東華大學(xué),上海市,200051)摘要:為降低覆膜砂樹脂加入量，研究了原砂焙燒對覆膜砂性能的影響。結(jié)果表明：原砂焙燒能大幅度提高覆膜砂的常溫抗拉及抗彎強(qiáng)度，顯著降低覆膜砂的最大發(fā)氣量。因此，在強(qiáng)度保持一定的情況下，原砂焙燒可降低樹脂加入量，進(jìn)一步減少發(fā)氣量。關(guān)鍵詞:原砂；焙燒；覆膜砂；強(qiáng)度；發(fā)氣性0引言隨著人們對鑄件質(zhì)量的要求越來越高，覆膜砂由于具有強(qiáng)度高、流動(dòng)性好、易于充填芯盒成型、尺寸穩(wěn)定、存放性好等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，以及能夠滿足對鑄件尺寸精度

2、和表面光潔度要求，因而受到越來越多的重視。但是覆膜砂技術(shù)仍還面臨很多問題，比較突出的是如何降低樹脂加入量的問題。降低樹脂加入量意味著覆膜砂發(fā)氣量的減少和成本的降低。這個(gè)問題與覆膜砂用原砂本身的缺點(diǎn)密切相關(guān)。為此，本文作者采用原砂焙燒方法，旨在提高原砂表面活性能、降低樹脂用量以最終提高覆膜砂的性能。1實(shí)驗(yàn)部分1.1主要原材料70/140目福建平潭原砂；PF1904熱塑性酚醛樹脂；KH550硅烷偶聯(lián)劑；固化劑為六亞甲基四胺(烏洛托品)；潤滑劑為硬脂酸鈣。1.2主要設(shè)備SQY型液壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)(嘉興儀器廠)；混砂機(jī)采用NRJ-411型攪拌機(jī)(無錫

3、建筑材料儀器廠)；ZS6試樣成形裝置(嘉興儀器廠)；SFL型型砂發(fā)氣性測定儀(邯鄲華宇儀表廠)；H-15型電阻爐。1.3原砂焙燒處理先把原砂裝入鑄鐵坩堝，密封好，然后送入H-15型電阻爐，在900℃保溫2h后，用鐵鉗自爐內(nèi)夾出坩堝以備后處理，命名為焙燒原砂0。對焙燒原砂用新型偶聯(lián)處理方法處理備用，命名為焙燒原砂Ⅰ1.4原砂覆膜工藝將1kg經(jīng)活性處理或未處理的原砂加熱到160℃，保溫45min，迅速倒入攪拌機(jī)中,加29g酚醛樹脂,攪拌80s,加11.25g40%烏洛托品水溶液攪拌60s,再加3g硬脂酸鈣攪拌30s,出砂破碎、過篩，冷卻備用。

4、1.5試樣制備及試驗(yàn)方法抗拉試樣“8”字形腰部尺寸為11.15×22.30mm，抗彎試樣尺寸高×寬×長為11.15×22.30×70mm，一次可制作試樣三個(gè)。制備方法是將模具在加熱板上加熱至220℃,然后用較快的速度將冷卻后的覆膜砂倒入模具,并用刮板的刀口從試樣的中間分兩次刮去多余的砂子，試樣在刮平后不應(yīng)有明顯的溝槽或凸起，然后放上上加熱板開始計(jì)時(shí)，硬化時(shí)間2min。待冷到室溫后可進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。試樣一組6個(gè)取其算術(shù)平均值。型砂發(fā)氣性實(shí)驗(yàn)方法為：將溫度指示調(diào)節(jié)儀的指針調(diào)到850℃，開啟電源，加熱升溫，并自動(dòng)控制溫度；用精度為0.01g的天平

5、稱量經(jīng)過烘干且攪拌均勻的試樣1g，均勻地放入不銹鋼舟內(nèi)；當(dāng)爐溫升到預(yù)定溫度時(shí)，﹡本文通訊聯(lián)系人,東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院,上海市松江區(qū)201620,E－mail:sgzhu@dhu.edu.cn。-1-http://www.paper.edu.cn將定時(shí)選擇按鈕旋至3min的測試時(shí)間刻度上，并按下“定時(shí)”開關(guān)，將記錄儀走紙速度調(diào)至20mm／min位置；用試樣鉤將盛有試樣的不銹鋼舟送入石英管，同時(shí)將石英管口密封，到預(yù)定時(shí)間后,訊響器發(fā)出信號(hào)，說明此試樣的發(fā)氣性已測試完畢，即可取出試樣和不銹鋼舟。每種試樣測3次，取其算術(shù)平均值。2結(jié)果與討論2.1原砂

6、焙燒對覆膜砂強(qiáng)度的影響焙燒原砂配制覆膜砂的工藝與一般原砂配制覆膜砂的工藝相同。但焙燒原砂Ⅰ配制的覆膜砂是桔紅色，與一般覆膜砂有顯著的外觀區(qū)別。這里把焙燒原砂Ⅰ制成的覆膜砂命名為焙燒砂Ⅰ。為便于比較，制造一種以未焙燒原砂為材料進(jìn)行新型偶聯(lián)處理的覆膜砂，命名1號(hào)覆膜砂；以未焙燒原砂為材料不進(jìn)行偶聯(lián)處理的覆膜砂，命名0號(hào)覆膜砂；以焙燒硅砂0為材料制成的覆膜砂，命名0號(hào)焙燒砂，以與0號(hào)覆膜砂對應(yīng)。各種覆膜砂試樣的強(qiáng)度如圖1所示。圖1各種覆膜砂試樣的強(qiáng)度性能比較從圖1可看出，焙燒砂Ⅰ的常溫抗拉強(qiáng)度比1號(hào)覆膜砂提高了將近40%，抗彎強(qiáng)度提高了25%。

7、0號(hào)焙燒砂抗拉強(qiáng)度比0號(hào)覆膜砂提高了85%，抗彎強(qiáng)度提高了1倍。上述數(shù)據(jù)表明，原砂焙燒后各項(xiàng)強(qiáng)度均大幅度提高了，如保持未焙燒砂的覆膜砂強(qiáng)度，則可降低樹脂加入量，進(jìn)一步減少發(fā)氣量。使用焙燒原砂之所以能大幅度提高覆膜砂的強(qiáng)度,是由于原砂焙燒后改變了砂粒表面[1]的理化性能。如砂粒表面雜質(zhì)中的結(jié)構(gòu)水逸出；雜質(zhì)高溫下與砂粒剝離，尤其是影響覆膜砂強(qiáng)度的堿性雜質(zhì)。從原砂焙燒試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn),焙燒前的原砂幾乎見不到有粉塵(因含量≤0.3%)，而焙燒后出現(xiàn)大量粉塵。粉塵就是高溫下從砂粒表面分離出的雜質(zhì)，為此生產(chǎn)中需增加風(fēng)力除塵裝置將其排除，這又提高了原砂Si

8、O2含量和燒結(jié)點(diǎn)溫度。[2]同時(shí)，原砂焙燒發(fā)生二氧化硅的相變增加了原砂表面的活性能。從圖1可看出，焙燒砂Ⅰ的抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度都較高。筆者認(rèn)為，造成該性能差別的原因可能在于原砂焙燒后，原砂中的