麗江樹脂砂生產(chǎn)線鑄造中呋喃樹脂的應(yīng)用-呋喃樹脂呋喃樹脂砂

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我國長期使用濕型砂(芯)存在生產(chǎn)周期長、勞動條件差、生產(chǎn)效率低、鑄件質(zhì)量差等諸多問題。到20世紀(jì)50年代末，樹脂砂生產(chǎn)線開始采用CO2水玻璃砂法，這種方法具有生產(chǎn)成本低、設(shè)備簡單、操作方便、使用靈活等優(yōu)點，在當(dāng)時很多鑄造企業(yè)得到應(yīng)用。但在使用過程中暴露出鑄件表面質(zhì)量低、芯砂潰散性差、鑄件清砂非常困難、舊砂無法回收等諸多問題。80年代，我國鑄造工作者積極推廣應(yīng)用樹脂砂技術(shù)，特別是呋喃樹脂砂技術(shù)，占我國樹脂砂技術(shù)的80%以上。
雖然呋喃樹脂砂技術(shù)在樹脂砂生產(chǎn)線鑄鐵件生產(chǎn)中取得了良好的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，但在用于生產(chǎn)鑄鋼件和鋁鑄件時，還有許多亟待解決的研究問題，這可能導(dǎo)致呋喃樹脂砂技術(shù)在鑄鋼件和鋁鑄件生產(chǎn)中的應(yīng)用技術(shù)受到企業(yè)一定程度的制約。對于鑄鋼件，由于使用呋喃樹脂砂時存在發(fā)氣量大、速度快、導(dǎo)熱性差、高溫工作強(qiáng)度高、含硫固化劑等問題，鑄鋼件產(chǎn)生了很多中國鑄件產(chǎn)品的缺陷，質(zhì)量管理難以有效控制。對于鋁鑄件來說，高溫作用強(qiáng)度大，鋁鑄件熱裂傾向嚴(yán)重，清砂非常重要，也非常困難。
(1)呋喃樹脂污染嚴(yán)重，其原料依賴短缺的石油資源。
目前樹脂砂生產(chǎn)線鑄造用呋喃樹脂是苯酚、甲醛、尿素、糠醇的縮聚物。由于樹脂中含有對人體有毒有害的苯酚、甲醛、尿素和糠醇，在高溫液態(tài)金屬澆注和鑄件清理過程中會釋放出來，污染環(huán)境。為解決呋喃樹脂污染問題，擴(kuò)大原料來源，近年來，國外已采用(5-hmf)代替糠醇作為呋喃樹脂的主要成分，不僅可以大幅度降低糠醇的用量，還可以提高呋喃指砂的加工性能。但該工藝存在收率低、能耗高、成本高等問題，尚未應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。
(2)磺酸硬化呋喃樹脂砂對球墨鑄鐵表層球化不良的影響。
經(jīng)過多年的發(fā)展，球墨鑄鐵已經(jīng)成為我國不可替代的金屬結(jié)構(gòu)材料，其產(chǎn)量和鑄件的比例都在逐年增加。此外，我們的企業(yè)也是世界上球墨鑄鐵產(chǎn)量zui大的國家。
但呋喃樹脂砂型用磺酸作催化劑生產(chǎn)球墨鑄鐵時，鑄件表層往往有異常組織，表層硫含量遠(yuǎn)高于鑄件中心。鑄件表面的異常結(jié)構(gòu)導(dǎo)致機(jī)械性能如沖擊強(qiáng)度的下降。因此，研究磺酸硬化劑呋喃樹脂砂對我國球墨鑄鐵件表面組織的影響具有積極的意義。目前開發(fā)的抗硫涂層技術(shù)還不成熟，尚未成為商品。
有機(jī)粘結(jié)劑在我國鑄造生產(chǎn)中的應(yīng)用，極大地推動了樹脂砂生產(chǎn)線造型制芯方法的進(jìn)步。其中自硬樹脂發(fā)展zui快，尤其是呋喃樹脂砂，在型砂粘結(jié)劑中占有非常重要的地位，也是我國應(yīng)用zui廣泛的樹脂砂之一。呋喃樹脂因其諸多優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。隨著呋喃樹脂砂用量的增加，開發(fā)出了許多不同要求的新型改性呋喃樹脂。然而，呋喃樹脂有許多缺陷(熱裂、滲碳、硫化、多孔等)。)和污染嚴(yán)重，有待進(jìn)一步改善。
因此，我國面臨著在系統(tǒng)研究呋喃樹脂合成反應(yīng)機(jī)理共性技術(shù)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)呋喃樹脂改性，開發(fā)環(huán)境友好的呋喃樹脂體系，降低生產(chǎn)成本，縮短固化時間，提高生產(chǎn)效率，改善工作環(huán)境，進(jìn)一步拓寬呋喃樹脂砂應(yīng)用領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。
目前鑄造用改性呋喃樹脂的主要成分是從中國石油企業(yè)資源中獲取的苯酚、甲醛和尿素作為原始數(shù)據(jù)資料。隨著我國石油等不可再生資源的時間消耗，原油市場價格水平持續(xù)發(fā)展和上漲，以石油為主的化工機(jī)械行業(yè)成本將持續(xù)增加。同時，生物質(zhì)如5-羥甲基糠醛(5-HMF)是一種數(shù)量巨大、價格低廉的可持續(xù)資源，可以被生物技術(shù)降解并不斷再生。它可以作為呋喃樹脂生產(chǎn)的原料，是解決當(dāng)前社會資源和能源經(jīng)濟(jì)危機(jī)的重要途徑。
結(jié)合呋喃樹脂的低硫酸固化劑和防滲碳滲硫涂料的開發(fā)應(yīng)用，旨在解決樹脂砂生產(chǎn)線使用呋喃樹脂砂作催化劑生產(chǎn)球墨鑄鐵鑄件時，鑄件表面組織異常，降低鑄件沖擊韌性等力學(xué)性能的問題。

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