自硬砂
自硬這一名稱起源于1950年初瑞士人發(fā)明的油氧自硬，即采用干性油，如亞麻油、桐油等加入金屬干燥劑及氧化劑配制而成。采用這一 工藝，砂芯在室溫下存放數(shù)小時(shí)可硬化到脫模需要的強(qiáng)度。當(dāng)時(shí)叫室溫硬化、自硬、冷硬。但未達(dá)到真正的自硬。因?yàn)橹瞥傻男托荆X合金鑄造斷口問題，在澆注前還需要烘干數(shù)小時(shí)達(dá)到完全硬化。
“自硬砂”是鑄造行業(yè)采用化學(xué)粘結(jié)劑以后出現(xiàn)的術(shù)語，其含義為：
1.在混砂過程中，除加入粘結(jié)劑外，還加入能使粘結(jié)劑硬化的固化劑；
2.用這種型砂造型、制芯后，不再對(duì)鑄型或型芯進(jìn)行任何旨在使其硬化的處理，鑄型或型芯即可自行硬化。
在20世紀(jì)50年代至60年代初，逐步發(fā)展了不用烘爐的真正自硬法，即酸固化的呋1喃樹脂或酚醛樹脂自硬法等。
因此，自硬砂概念適用于一切用化學(xué)方法硬化的型砂，包括自硬油砂、水玻璃砂、水泥砂、鱗酸鋁粘結(jié)劑和樹脂砂等。
作為自硬冷芯盒粘結(jié)劑，呋1喃樹脂砂在我國(guó)是應(yīng)用早、目前也是應(yīng)用的一種人工合口成粘結(jié)劑砂。機(jī)械部于1990年起，將呋1喃樹脂砂列為重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。經(jīng)過近30的研究與開發(fā)，呋1喃樹脂的大幅度提高，什么是合金鑄造，型 砂中樹脂加入量一般為0.7%---1%，砂芯中加入量一般為0.9%--1%，呋1喃樹脂中游離醛和含量也由過去的0.8%--1%降至現(xiàn)在0.3%以下。有的廠已降至0.1%以下。自硬呋1喃樹脂砂無論生產(chǎn)工藝和鑄件表面都可以達(dá)到國(guó)際水平。
為了克服部分薄壁鑄鋼件使用自硬呋1喃樹脂出現(xiàn)裂紋，近年來，酚脲烷樹脂和堿性酚醛樹脂砂也逐步在鑄造生產(chǎn)中得到應(yīng)用，并取得了較好的效果。
英國(guó)borden公司首先開發(fā)了有機(jī)酯硬化的堿性酚醛樹脂自硬砂工藝，并于1981年獲得專1利，簡(jiǎn)稱α－set工藝。其主要特點(diǎn)是混砂、造型、澆注時(shí)散發(fā)的煙氣少，有利于---環(huán)境。所用的樹脂是甲階酚醛樹脂的一種，但含有koh、naoh等堿性材料，故通常稱之為堿性酚醛樹脂。樹脂中的游離的k＋、na＋ 離子，對(duì)于樹脂與有機(jī)酯發(fā)生作用、樹脂的交聯(lián)反應(yīng)都---。多種低級(jí)酯都可作為硬化劑，應(yīng)用較廣的是碳酸丙1烯酯，這也是作用較強(qiáng)的硬化劑。還可用幾種有機(jī)酯混合配成作用強(qiáng)弱不同的牌號(hào)，以適用于不同的生產(chǎn)條件。
一、樹脂的硬化機(jī)制在樹脂的硬化反應(yīng)中，首先是樹脂中的堿與酯反應(yīng)，形成堿金屬的碳酸鹽，釋放醇。樹脂中的堿形成碳酸鹽后，即處于反應(yīng)狀態(tài)，可在常溫下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，將砂粒粘結(jié)，使型砂具有---的強(qiáng)度。由于作為硬化劑有機(jī)酯是參與樹脂硬化反應(yīng)的組分，不同于硬化劑只起催化作用、不參與反應(yīng)的其他樹脂自硬砂，不能通過改變硬化劑的加入量來調(diào)整自硬砂的硬化速率和起模時(shí)間。有機(jī)酯的加入量一般為樹脂的20～25％，因樹脂和硬化劑的品種而略不同。有機(jī)酯加入量不足，則鑄型難以硬化；有機(jī)酯加入量太高，則會(huì)感到混成砂和砂型膩滑，而且可能導(dǎo)致鑄型－金屬界面處發(fā)生反應(yīng)，影響鑄件表面。自硬砂的硬化速率和起模時(shí)間，應(yīng)由改變硬化劑的牌號(hào)予以調(diào)整。有機(jī)酯硬化的酚醛樹脂砂，在有機(jī)酯的作用下，樹脂在常溫下只發(fā)生部分交聯(lián)反應(yīng)，起模時(shí)型砂仍然保持一定的塑性，澆注初期還有一短暫的、因受熱而再次發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的過程，也就是通常所說的二次硬化。
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