行业标准铸造用三乙胺冷芯盒法树脂解读

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冷芯盒树脂

冷芯盒树脂
特点
1、树脂粘度低，芯砂流动性好，更低的射砂压力，更高的砂芯表面质量；
2、卓越的脱模性能，制芯效率提高20%以上；
3、砂芯初强度高、抗变形性能好，更少的树脂加入量
4、更高的抗吸湿性能，砂芯存放时间延长30%
5、更好的高温韧性，更低的铸件废品率，铸件尺寸更精确；
6、低气味，低发烟，改善车间环境，更环保。

使用指南
1. 混砂工艺
两组分的比例可在55/45至50/50的范围内调整，组分1多，则树脂砂初强度高；树脂总加入量一般为1.0-2.0%（占砂重）。

间歇式混砂机先将砂子与组分1混1分钟，再加入组分Ⅱ混2分钟，混匀后出砂制芯。

2. 工艺参数的选择
本系列产品采用三乙胺硬化方法制芯，三乙胺与载体气体混合，一般在0.2Mpa压力下吹入芯盒，吹气时间根据砂芯尺寸大小、几何形状而定。

输送1公斤三乙胺约需7公斤载体气体，硬化1吨芯砂约0.45-0.8公斤三乙胺。

三乙胺法冷芯盒制芯工艺的应用及探讨

三乙胺法冷芯盒制芯工艺的应用及探讨潍坊柴油机有限责任公司邹化仲=摘要>为进一步推广应用三乙胺法冷芯盒制芯工艺,对在此工艺中存在的问题作了分析,并提出了改进措施。

1国内外三乙胺法冷芯盒工艺的发展应用三乙胺法冷芯盒工艺即酚醛氨基甲酸乙酯工艺,是冷芯盒制芯工艺方法中目前应用最广泛的一种,开发于1968年。

其制芯工艺过程是,在定量原砂中按工艺配比加入组分Ñ酚醛树脂和组分Ò聚异氰酸酯的双组分粘结剂,在混砂机中混均匀后得到冷芯砂,利用射芯机紧实到芯盒中,再藉助气体发生器,以干燥的压缩空气或氮气等为载体将定量的雾化或汽化的三乙胺催化剂通过吹气板吹入芯盒,将双组分粘结剂中的羟基和异氰酸催化变成尿烷而硬化,继而靠载体气体清洗出芯砂中残余的三乙胺,得到具有一定强度、满足工艺要求的砂芯。

冷芯盒法制芯工艺用的芯盒不需加热,免去了芯盒热变形,砂芯精度高,芯盒寿命长,芯盒材质可视生产批量大小等条件选用钢、铸铁、铝、塑料、木材等。

冷芯盒制芯工艺化学反应迅速,固化周期短,生产效率高,砂芯发气量较低,溃散性好,易清砂,铸件表面光洁,废品率低,综合成本低,易于组织自动化生产,经济效益显著。

因此,在近20年的发展中,日益取代油砂法、热芯盒法、壳芯法等传统制芯工艺。

在欧美等有些工厂采用三乙胺法冷芯盒制芯工艺生产的砂芯重量达砂芯总重量的70%以上。

为适应铸造工艺各方面的不同要求,特别是提高现行三乙胺法冷芯盒砂芯的热强度,防止在浇注金属高温作用下,砂芯过早溃散、变形、开裂造成废品,美国有关部门研究出高热强度三乙胺冷芯盒工艺,将现行三乙胺法冷芯盒工艺用的粘结剂组分Ñ酚醛树脂改为酚醛多元醇树脂,其他不变。

这样,溃散时间从不到100s延迟到400s。

另一方面,德国、美国、意大利、西班牙、日本等各国对三乙胺法冷芯盒工艺配套设备,射芯机、气体发生器、芯砂混砂机、空气干燥器、砂加热冷却器、废气净化装置等的研究逐步深入,不断采用新技术、新专利形成各具特色的系列化生产。

铸造粘结剂分析

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3、粘度(ν)
水玻璃的粘度与其模数、密度、杂质含量及温度等因素密切相关。
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水玻璃的处理水玻璃处理的原理
如果从化工厂购得的水玻璃模数和密度不符合铸造工艺要求，可在使用前进行改变模数和密度的处理。通常采用加水稀释或加热浓缩的方法来改变水玻璃的密度。而模数的改变则通过改变其中的Na2O的含量来实现。为降低模数，可在水玻璃中加入 NaoH 水溶液以增加其 Na2O含量；如要提高模数，一般是在水玻璃中加入定量的、浓度适当的氯化铵水溶液或盐酸，与其中Na2O 发生中和反应，降低Na2O含量，从而相对提高SiO2含量。反应原理如下；
7
粘土的种类
粘土根据它含有的粘土矿物种类及其性能的不同，主要分为普通粘土和膨润土两大类。用N和P分别表示。
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（一）普通黏土
普通黏土俗称白泥，呈白色或灰白色。
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（二）膨润土
膨润土主要由蒙脱石和黏土矿物质所组成，具有较大的吸水膨胀性、胶体分散性、吸附性、离子交换性和湿态黏结性能。按其主要交换性阳离子的不同，铸造用膨润土可分为钠基膨润土和钙基膨润土，分别以PNa 和PCa表示
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2、水玻璃粘结剂
水玻璃的制备方法与化学式
水玻璃别名泡花碱，是硅酸钠、硅酸钾或硅酸锂的水溶液。除特别注明外用的水玻璃均指钠水玻璃，其化学式为：Na2O· mSiO2.nH20。制造水玻璃的方法有干法和湿法两种。干法制造水玻璃是将硅砂与苏打(Na2C03)或硅砂与无水芒硝(Na2S06)及碳(焦炭、木炭或无烟煤 )各按一定比例混合后，在反射炉内加热到 1400℃左右，即可得到熔融的硅酸钠。
水玻璃砂由硅砂、水玻璃和辅加物混合配制而成。制成的砂型可吹以CO2实现化学硬化，也可采用加热硬化或在硬化剂作用下自行硬化等方法。这种型砂可用于制造铸钢件和铸铁件的砂型。水玻璃砂有落砂困难和旧砂不易再生等缺点，应用受到一定的限制。

三乙胺吹气冷芯盒法是应用最早和最普及的一种

三乙胺吹气冷芯盒法是应用最早和最普及的一种。

在这种工艺中，芯砂粘结剂由两部分液体组成：组分I 为酚醛树脂，组分II 为聚异氰酸酯；催化剂为液态三乙胺。

在冷芯盒射芯机上将树脂砂射入芯盒后，通过三乙胺气体发生器向芯盒内吹入三乙胺和载体的混合气体，使砂芯在数秒至数十秒内硬化，达到满足脱模和搬运的强度。

对三乙胺和载体气体进行加热，促进三乙胺和载体气体充分混合均匀，可以缩短硬化时间和降低树脂的用量。

三乙胺气体发生器的结构和工作原理三乙胺气体发生器的一个工作循环分为如下3 个阶段：高压吹胺低压吹胺清空三乙胺，有机化合物，系统命名为N,N-二乙基乙胺，是具有有强烈的氨臭的淡黄色透明液体，在空气中微发烟。

微溶于水，可溶于乙醇、乙醚。

水溶液呈弱碱性。

易燃，易爆。

有毒，具强刺激性。

工业上主要用作溶剂、固化剂、催化剂、外观与性状：无色油状液体，有强烈氨臭。

熔点(℃)：-114.8相对密度（水=1）：0.726沸点(℃)：89.5折射率：1.4010黏度(30℃)：0.32mPa·s相对蒸气密度（空气=1）：3.48饱和蒸气压(kPa)：8.80(20℃)燃烧热(kJ/mol)：4333.8临界温度(℃)：259临界压力(MPa)：3.04辛醇/水分配系数的对数值：1.45闪点(℃)：<0爆炸上限%(V/V)：8.0引燃温度(℃)：249爆炸下限%(V/V)：1.2溶解性：微溶于水，溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂。

毒性：有毒，对皮肤和黏膜有刺激性，LD50 460mg/kg。

空气中最高容许浓度30mg/m3。

国产与进口三乙胺冷芯盒树脂性能对比研究

892FO U N D R V造型材料Vol.68 No.8 2019国产与进口三乙胺冷芯盒树脂性能对比研究何龙，崔刚，张宏凯，韩文，张茜(宁夏共享化工有限公司，宁夏银川750021 )摘要：对国产冷芯盒树脂和进口冷芯盒树脂的常规性能指标以及非常规性能指标如抗湿性、可使用时间、超低树脂加入量等进行研究对比。

结果表明，国产树脂主要常规性能指标与进口树脂差距小于5%,无明显差异。

24 h高湿抗拉强度、可使用时间等指标与进口树脂差距在5%以上，存在一定差异。

关键词：冷芯盒树脂；性能对比；抗湿性；超低加入量三乙胺冷芯盒法制芯工艺由亚什兰公司（Ashland)于1968年推出，因其具有砂芯尺寸精度高、生产效率高、不用热源、工装容易更换且维修保养简便、良好的砂特性等特点['受到铸造行业的欢迎并迅速发展。

国内的铸造企业在20世纪七八十年代开始进行三乙胺冷芯盒制芯工艺的研究，开展了大量的试验研究工作但国产冷芯盒树脂与进口树脂相比性能仍存在明显差距，进口树脂树脂砂常规强度比国产树脂高20%〜40%,抗湿性比国产树脂高50%~ 100%[51。

常州有机化工厂1984年底引进了亚什兰公司的三乙胺冷芯盒粘结剂制造技术[6]。

近些年来，以济南圣泉和苏州兴业为代表的国内铸造辅材生产企业加大研发力度，在三乙胺冷芯盒树脂的合成技术上取得突破性进展。

国内三乙胺冷芯盒树脂的性能与进口冷芯盒树脂的差距逐渐缩小，主要性能指标已经达到进口树脂水平，部分性能指标已超越进口树脂水平。

为了对比国产冷芯盒树脂和进口冷芯盒树脂的技术指标差异，对国产冷芯盒树脂和进口三乙胺冷芯盒树脂的常规性能指标以及其他性能指标如抗湿性、可使用时间、超低加入量等进行了对比研究。

作者简介：何龙（ 1982-),男，本科,高级工程师，从事铸造辅材的研发及质量管理工作。

E-mail:zhxl-025@ 中图分类号：TG221文献标识码：A文章编号：10014977(2019) 08-0892-04收稿曰期：2019-01-22收到初稿，2019-03-26收到修订稿。

三乙胺法冷芯盒工艺技术

三乙胺法冷芯盒工艺技术三乙胺法冷芯盒工艺技术是一种常用的金属铸造工艺，它广泛应用于航空航天、汽车制造、机械工程等领域。

该工艺的主要原理是利用三乙胺在铸造过程中的化学反应，使其快速气化，在模具中形成均匀的气泡，从而形成轻质的铸件。

首先，三乙胺法冷芯盒工艺技术要求选用适合的模具材料。

由于三乙胺气化时会产生较高的温度，模具材料需要具备高温耐受性和耐蚀性，一般选择耐火材料或特种合金。

其次，该工艺要求在铸造前将三乙胺喷涂在模具表面。

这一步骤需要将三乙胺与稀释剂按一定比例混合后喷涂到模具内壁上，并迅速将模具合拢，使其均匀覆盖在模腔表面。

然后，进行金属液浇注。

在模具内喷涂三乙胺后，需要迅速将金属液浇注到模腔中，由于三乙胺的快速气化，使得金属液不被三乙胺冷凝，从而形成轻质的铸件。

接下来，进行冷却和凝固。

在铸造完成后，需要将铸件进行冷却，使其凝固定形。

冷却速度的控制是至关重要的，过快或过慢都会影响铸件的性能。

最后，取出模具，完成整个冷芯盒工艺。

一般来说，三乙胺法冷芯盒工艺技术可以提高铸件的密度、减少缺陷和气孔，使得铸件的质量更加稳定可靠。

值得注意的是，三乙胺在铸造过程中会产生一定的气味和有害气体，因此在操作过程中需要保持良好的通风条件并使用适当的个人防护设备，确保工人的安全。

总的来说，三乙胺法冷芯盒工艺技术是一种重要的铸造工艺，具有较高的效率和质量优势。

通过合理的应用和控制，可以实现高质量的铸件生产，并满足不同领域的需求。

三乙胺法冷芯盒工艺技术是一种常用的金属铸造工艺，它在各个领域中广泛应用。

下面将详细介绍该工艺技术的相关内容。

首先，三乙胺法冷芯盒工艺技术的基本原理是利用三乙胺在铸造过程中的化学反应。

三乙胺，也被称为N,N-二乙基甲酸酰胺，是一种液体化合物。

当在铸造过程中，将三乙胺喷涂在模具表面后，它会快速气化，形成大量气泡，进而形成轻质的芯盒。

该工艺的第一步是选择适合的模具材料。

由于三乙胺在气化时会产生高温，因此模具材料需要具备耐高温和耐蚀性。

三乙胺冷芯盒制芯工艺及常见问题和解决方案

）微粉含量质量分数：要求≤０．５％；ｆ）原砂温度：砂温要求在０℃ 一４０ｏＣ之间，理
ｅ
会导致芯砂强度降低。
３制芯
想温度为２０ｃＣ～３０℃，但在冬季最好将砂温控制
在３０℃ ３５℃为佳。
１．２树脂与催化剂
况来选择。
２．２混砂工艺
擦洗砂（袋装或烘干型）
ａ）ＳｉＯ２含量Ｉ＞９０％；
ｂ）粒度４０／７０目；Ｃ）含泥量质量分数：要求 ≤０．３％；ｄ）含水量质量分数：要求 ≤０．３％；
原砂＋添加剂混匀，再加树脂混３０ｓ一６０Ｓ出砂。混砂时间过短会导致混砂不均匀，时间过长则
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｃｏｌｄｂｏｘｐｒｏｃｅｓｓｉｓｃｈａｒａｃｔｅｉｚｒｅｄｂｙｈｉｇｈｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｌｏｗｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｓａｎｄｃｏｒｅｓ，ｃｏｒｅｂｏｘｃｏｓｔａｎｄｌｏｗｐｏｐｕｌａｉｒｔｙ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｆｒｏｍｒａｗｍａｔｅｉｒａｌｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｐｒｏｐｏｔｉｒｏｎｏｆｓａｎｄ，ｃｏｒｅｍａｋｉｎｇ．Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｕｍｍｅｄｕｐｔｈｅｃｏｌｄ — ｂｏｘｃｏｒｅｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅｃｏｌｄｃｏｒｅｂｏｘ，ｓａｎｄｓｃｒｕｂ，ｃｏｌｄｂｏｘｒｅｓｉｎｓ，ｗａｔｅｒ，ｅｘｈａｕｓｔ

三乙胺冷芯树脂可使用时间的研究

铸造用的聚氨酯粘合剂主要有两组份构成，组份
Ｉ多羟基化合物；组份Ｉ为聚异氰酸酯。两组份在为Ｉ
摘要：研究了影响三乙胺冷芯盒树脂可使用时间的主要因素，结果表明：催化剂用量是影响可使用时间的主要因素之
一；使用芳烃溶剂的三乙胺冷芯盒树脂可使用时间明显高于脂肪酸甲酯的可使用时间；沉淀剂处理组份Ｉ是提高可使用时间有效方法；抗潮剂和延缓剂均可延长可使用时间；采用较低的催化剂量合成酚醛树脂，并结合沉淀剂处理、添加抗潮剂与延缓剂后，则无毒脂肪酸甲酯溶剂体系的三乙胺冷芯盒树脂，能完全满足三乙胺冷芯盒工艺技术要求。
ＡｂｔａｔＴｈａｎｆｃｏｓｉｆｅｃｎｈｅｃｉｆｒｔｙａｉｅｃｌ — ｏｅｉｒｔｄｅ．ｓｒｃ：ｅｍｉａｔｒｎｌｎｉｇｔｅｂｎｈｌｅｏｉｈｌｍｎｏｄｂｘｒｓｎｗｅｅｓｕｉｄｕｆｔｅ
ａｄｔｅａｄｔｎｏｎｉｕｄｔｇｎｎｅａｄｎｇｎ，ｈｒｔｙａｉｅｃｌ－ｏｅｉｏｌｎｈｄｉｏｆａｔｈｍｉｉａｅｔａｄｒｔｒａｔａｅｔｔｅｔｉｈｌｍｎｏｄｂｘｒｓｎｃｕｄｉ — ｙｅ
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行业标准《铸造用三乙胺冷芯盒法树脂》解读1 标准概况
三乙胺冷芯盒法树脂工艺由于其具有生产效率高、节约能源、芯（型）强度高、尺寸精确、芯（型）砂溃散性好等优点，已经得到了铸造业的广泛使用。

根据2011年中国机械工业联合会下发的2011年行业标准制修订计划，《铸造用三乙胺冷芯盒法树脂》行业标准由苏州兴业材料科股份有限公司负责起草，全国铸造标准化技术委员会归口管理。

在2011年第三批行业标准制修订计划中，标准名称为《铸造用三乙胺法冷芯盒树脂》，在标准征求意见时，经标准起草小组一致同意，将标准名称确定为《铸造用三乙胺冷芯盒法树脂》。

2 标准的主要内容
2.1 范围
本标准适用于铸造用三乙胺冷芯盒法制芯（型）用
树脂。

2.2 术语和定义
参照GB/T 5611《铸造术语》“铸造用三乙胺冷芯
盒法树脂 TEA cured cold-box resin for foundry”，将铸造
用三乙胺冷芯盒法树脂定义为“在室温下吹入三乙胺等
叔胺类催化剂气体，使双组分粘结剂的酚醛树脂和聚异
氰酸酯交联成固态的氨基甲酸酯，从而使砂芯（型）硬
化的冷芯盒用树脂。

”
2.3 分类和牌号
铸造用三乙胺冷芯盒法树脂是目前广泛使用的制
芯、造型用有机粘结剂，在用户现场使用时主要根据强
度判断产品优良，因此标准以强度等级分级为普通型、
抗湿型和高强度型。

铸造用三乙胺冷芯盒法树脂按使用条件不同分类及
分类代号见表1。

铸造用三乙胺冷芯盒法树脂的牌号表示方法如下:
示例
SLⅠ-G：表示铸造用三乙胺冷芯盒法树脂组分Ⅰ
高强度型树脂。

2.4 技术要求
2.4.1 铸造用三乙胺冷芯盒法树脂的理化性能应符合表2
的规定。

因为组分Ⅰ刚生产出来时为淡黄色，遇光易变棕红色，但不影响性能，所以本标准规定组分Ⅰ为淡黄色至棕红色透明液体。

为促进技术进步，出于对职业健康和环境保护的需要，同时考虑到国内有代表性厂家的现状，对组分Ⅰ中的游离甲醛进行了分级规定，≤0.5%为合格品，≤0.3%
为优级品。

组分Ⅱ中异氰酸根含量是影响树脂产品质量的重要因素之一，本标准规定组分Ⅱ中的异氰根为22.0%～28.0%。

组分Ⅰ主要由酚醛树脂组成，组分Ⅱ则主要由多苯基、多亚甲基、多异氰酸酯组成。

组分I中含有水，但水却能够与组分II的主要成分发生反应，而该反应的生成物对树脂系统的强度建立有十分明显的危害。

所以本标准增加了对影响树脂强度的关键性指标——“水分”含量的控制要求，本标准规定组分Ⅰ中的水分为≤0.8%。

2.4.2 混合料试样常温性能指标
铸造用三乙胺冷芯盒法树脂的混合料试样常温性能指标应符合表3的要求。

本标准对24h常湿、24h高干和24h高湿三项强度指标指出了检测时试样的存放条件要求，温度均为20℃±2℃，相对湿度分别为（60±5）%、≤40%和≥95%，并对普通型、抗湿型和高强度型的指标要求作出规定。

发气量和常温抗弯强度本标准未作规定，供需双方可考虑产品需要和检测条件商定是否作为供货时产品的技术指标。

2.5 试验方法
标准对铸造用三乙胺冷芯盒法树脂的“外观、密度、粘度、游离甲醛、异氰酸根和水分”的技术指标规定了试验方法。

粘度的测定一般情况采用“GB/T 2794－1995 胶粘剂粘度的测定”旋转粘度计法，仲裁时则采用“GB/T265 石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法”平氏毛细管粘度计法。

游离甲醛的测定方法采用“HG/T 2622 酚醛树脂中游离甲醛含量的测定”，检测数据准确，重复性好。

水分的测定方法采用“GB/T 6283 化工产品中水分含量的测定卡尔·费休法（通用方法）”，因该方法适用性强、检测范围宽，成熟稳定，数据重现性好。

强度的测定采用“附录A（规范性附录）常温抗拉(抗弯)强度的测定方法”。

发气量的测定采用“GB/T 2684 铸造用砂及混合料试验方法”中5.9 发气量和发气速度的测定方法，测定温度为850℃。

2.6 附录
附录A（规范性附录）是常温抗拉（抗弯）强度的测定方法，由于强度测定方法没有现行的国家标准或行业标准，因此本标准编写了“常温抗拉（抗弯）强度的测定方法”，其中规定树脂加入总量为1.6%（占标准砂重），组分Ⅰ与组分Ⅱ的比例为50：50，模具尺寸按“GB/T 2684 铸造用砂及混合料试验方法”的规定。

为了保证各实验室试验条件的一致，避免因为条件不同对检测结果的影响，附录A对三乙胺及压缩空气的技术要求作了规定，也对试样的制作如射砂压力、射砂时间、吹胺压力、吹胺时间、吹胺量、清洗时间、清洗压力等都作了明确的规定。

同时对瞬时强度的检测也予以明确，要求将经过吹胺、清洗后的试样立即从模具中取出后，到测定完强度，整个过程应该在30s内完成。

3 标准的特点及应用
由于地理条件的差异以及季节变换，使得铸造生产的现场环境也有明显的不同，本标准
既考虑了高干条件和常湿条件对树脂强度的要求，同时考虑到对铸造生产来说条件较为“恶劣”的高湿度情况，例如在长江以南地区，特别是黄梅季节天气湿度很大，相对湿度经常超
过90%，如果树脂抗湿性不好，砂芯在搬运、浇注时会出现断芯等情况，所以本标准提高24h
高湿强度指标，对铸造厂使用三乙胺冷芯盒法树脂更有利。

本标准充分反映了当前国内三乙胺冷芯盒法树脂的技术发展现状，本标准的制定为三乙
胺冷芯盒法树脂砂的生产、质量检验提供重要的技术依据。

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