一、有機/無(wú)機粘結劑的優(yōu)缺點(diǎn)
1.有機粘結劑
優(yōu)點(diǎn) 在化學(xué)中,結構決定了物質(zhì)的性質(zhì)。有機粘結劑中都包含一個(gè)元素-碳,碳可以彼此連接在一起形成聚合物。在鑄造中有機粘結劑賦予了砂型/芯很多優(yōu)點(diǎn):良好的砂型(芯)強度;高的生產(chǎn)效率;好的鑄件表面質(zhì)量和尺寸精度;優(yōu)秀的落砂性能;較好舊砂回用比例。
缺點(diǎn) 當然,由于其材料本身為有機物,也存在一些如下缺點(diǎn):原材料來(lái)源于石油制品或農業(yè)化學(xué)品;產(chǎn)品價(jià)格高,并持續高漲;造型、制芯時(shí),VOC值高,危害操作者健康;澆注過(guò)程中,產(chǎn)生大量有害氣體,污染環(huán)境。
2.無(wú)機粘結劑
無(wú)機粘結劑組成元素是鈉、鉀、鎂、鈣、鋁、硅和磷,其化合物一般為硅酸鹽、磷酸鹽和鋁酸鹽。無(wú)機粘結劑通常通過(guò)脫水將砂型芯粘接在一起,但這依靠水分的蒸發(fā)速度。由于其這種特性,具有下列一些優(yōu)點(diǎn):無(wú)機粘結劑來(lái)源廣泛,原材料便宜;無(wú)機粘結劑沒(méi)有溶劑揮發(fā)問(wèn)題;無(wú)機粘結劑在鑄件澆注時(shí),沒(méi)有有害氣體產(chǎn)生。
水基無(wú)機粘結劑一般固化速度都很慢,與水分遷移速度有關(guān)。無(wú)機粘結劑能與硅砂發(fā)生反應形成低熔點(diǎn)物。這些都使得無(wú)機粘結劑在型砂上表現出如下不足:硬化速度慢與型砂強度低;使用性能與環(huán)境中潮氣和濕度十分敏感;潰砂性差;舊砂回用率低。
二、有機/無(wú)機粘結劑在我國的應用現狀
鑄造用粘結劑的選擇決定了鑄件的生產(chǎn)工藝。粘結劑類(lèi)型的選擇十分重要,它不僅決定了生產(chǎn)車(chē)間的規模布置、工裝模具、造型制芯設備、舊砂再生設備和清理設備等固定資產(chǎn)的投入多少。還確定了生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)成本、管理方式、工人熟練程度和產(chǎn)品的市場(chǎng)地位等諸多因素。粘結劑類(lèi)型選擇與鑄件種類(lèi)、以往習慣和經(jīng)驗、當地原材料價(jià)格和來(lái)源有著(zhù)密切的關(guān)系。粘結劑類(lèi)型選擇,一般還重點(diǎn)關(guān)注這種粘結劑的在未來(lái)時(shí)間里其技術(shù)的可行性,經(jīng)濟的可行性,環(huán)保的可行性和節能降耗與回用的可行性。
目前我國可以生產(chǎn)各種類(lèi)型自硬砂用粘結劑,技術(shù)水平高,全部國產(chǎn)化。單件小批量鑄鐵件生產(chǎn),使用呋喃樹(shù)脂砂生產(chǎn)是較為理想工藝,已是不爭的事實(shí)。盡管最近幾年呋喃樹(shù)脂價(jià)格高漲,但比較其他種類(lèi)自硬樹(shù)脂砂成本,呋喃樹(shù)脂砂還是最低。因此在我國呋喃樹(shù)脂在未來(lái)相當長(cháng)時(shí)期,仍然是鑄鐵樹(shù)脂砂工藝的首選。鑄鋼件生產(chǎn)中,使用堿性酚醛樹(shù)脂,無(wú)氮呋喃樹(shù)脂,特別是抗熱裂呋喃樹(shù)脂,酯硬化水玻璃砂成為目前鑄造界的共識。研制開(kāi)發(fā)舊砂再生率高的堿性酚醛樹(shù)脂和酯硬化水玻璃以及再生設備是突破鑄鋼用自硬砂應用的關(guān)鍵。
當然還不能忘記,CO2硬化水玻璃在鑄鋼件的應用和提高。在砂型(芯)鑄造有色鑄件的生產(chǎn)中,還沒(méi)有性能完好的粘結劑體系。目前大部分材料為有機樹(shù)脂,僅是借鑒鑄鐵用粘結劑,降低其高溫強度等指標衍生而來(lái)的??蛇x擇的有高氮呋喃樹(shù)脂、堿性酚醛樹(shù)脂、PEP-SET等作為砂型芯粘結劑。近幾年,由德國公司提出的熱空氣硬化的熱芯盒(或溫芯盒)無(wú)機粘結劑產(chǎn)品已經(jīng)面市,粘結劑加入量?jì)H為2.0%左右,砂芯強度足以制造汽車(chē)鋁鑄件用I級、II級砂芯。這無(wú)疑為無(wú)機粘結劑發(fā)展進(jìn)步燃起新的希望。然而,目前該粘結劑是型內加熱硬化,用于單件小批量鑄件的砂型芯制造還不具備可操作的可能性。有機和無(wú)機粘結劑自硬砂技術(shù)性能對比見(jiàn)附表,酯硬化水玻璃舊砂再生及設備



