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再生砂质量控制指标 第 7 页 共 7 页
自硬树脂再生砂的质量控制
自硬树脂砂一般多采用机械再生法。
通常情况下，自硬树脂砂的质量控制项目有：粒度分布、微粉含量、残留含水量、灼烧减量、残留含氮量、残留含碳量、耗酸量、耗碱量、含硫量、含氧化铁量、砂温、室温等。
一、 粒度分布、微粉含量和残留含水量
新砂及其再生砂的粒度分布、微粉含量和残留含水量等变化情况
见下表所列。
微粉含量指砂中颗粒度在150目以下（有的指200目以下）至底盘以上微粉，以及底盘中至大于20um的粉尘的总含量。（注：微粉：对30/50、40/70筛号的原砂，140筛号以下称为微粉；对50/100、70/140筛号的原砂，200筛号以下为微粉；对100/200筛号的原砂，270筛号以下为微粉。）

表：粒度分布、微粉含量和残留含水量
砂种
粒度分布（目）[%]
总量[%]
含泥量[%]
含水量[%]
微粉含量[%]
24
28
45
55
75
100
150
≥200
新砂
0.8
10.64
37.9
23.26
21.48
4.32
1.12
0.28
100.42
0.32
0.02
0.28
再生砂
1.18
6.4
26.4
24.4
29.06
9.22
2.86
0.20
99.72

0.06
0.20

表：日本丰田工厂所用新砂和再生砂的对比
砂类型
新砂
再生4次
再生约34次
使用半年
粒
度
分
布
[%]

20目

0.1
28目
8.6
7.6
6.5
8.5
35目
45.9
40.6
35
30.3
48目
29.2
35.0
31
31.4
70目
10.8
11.8
17
21.5
100目
4.4
4.3
9.1
7.3
145目
0.8
0.6
1.2
0.8
≥200目
0.3
0.1
0.1
0.1
粒度指数
60.2
60.3
66.8
66
透气性
500-600
400-450
351
345
树脂加入量[%]（占砂量）
1.1
0.9
0.72
0.7
催化剂量[%](占树脂量)
45
55
40
40
抗压强度[MPa]
3.87
4.17
4.23
4.2
表面稳定性[%]
97
97
98
98
灼烧减量[%]
0.2
1.0
1.8
1.8
室温[℃]
15
12.5
17
11
砂温[℃]
16
18
14.5
9
湿度[%]
76
91
73
55
微粉含量高，不但降低树脂砂的强度（如在再生砂中增加150目以下的微粉0.5%，则树脂砂强度将降低20%），而且会降低它的表面稳定性，同时还要增加粘结剂的加入量，以及使再生砂的灼烧减量大大增高，从而引起铸件的气孔缺陷。在日常生产中，一般要求微粉含量<1%-1.5%，底盘上的粉尘含量<0.2%。在旧砂再生时，可以通过调整机械再生装置的除尘抽风量来控制微粉含量；若大于要求值，可加大抽风量，将微粉抽出。在再生砂质量控制较好的工厂中，经过多次除尘处理后，再生砂中的微粉含量一般比新砂的要低。
在日常生产中为了检查砂子的粒度分布和微粉含量的变化情况，每月至少要测定一次。因为再生砂反复使用时砂颗粒有变小的趋势（其程度与砂粒结构、新砂的粒度分布等有关），所以要求砂粒结构为单一晶体，而不要是复合结晶的。
新砂的含水量仅与其干净程度和运输过程等有关，而再生砂中的含水量则与生产管理有关。新砂、再生砂的含水量一般要求<0.2%。含水量对树脂砂的强度和硬化速度有明显的不利影响，特别是对尿烷系自硬树脂砂。因此，在回收、再生处理时切不可在循环系统中混入水份。潮湿季节因大气湿度高，要把再生砂残留含水量控制在<0.2%是比较困难的。此外，在风力除尘时，由风带入的水份往往使再生砂中的残留含水量相当高，应给予重视。
在再生砂、新砂的贮存及取出使用时，应特别注意粒度分布的偏析。

表：再生砂质量控制指标
用途
材质
灼烧减量(%)<
酸耗值
(/ml)<
PH值
<
筛号200-底盘量(%)<
底盘量(%)<
含水量
(%)<
含氮量
(%)<
酚醛尿烷类
灰铸铁
3.0
——
8
3.0
0.5
0.2
——
呋喃树脂类
灰铸铁
3.0
2.0
5
0.8
0.2
0.2
0.1
呋喃树脂类
碳钢
1.5
2.0
5
0.8
0.2
0.2
0.03
呋喃树脂类
铸铝
4.0
1.0
6
0.8
0.2
0.2
——
呋喃树脂类
铸铜
2.5
1.0
6
0.8
0.2
0.2
——
多元醇尿烷类
铸铝
5.0
——
7
——
0.4
0.2
——
注：一般而言，呋喃树脂类灰铸铁件再生砂的灼烧减量2.5%时已算较高的了。
表：树脂自硬砂用原砂的技术指标（质量分数，%）
种类
粒度
（筛号）
SiO2
含泥量
含水量
微粉量
酸耗值
/ml
灼烧减量
适用范围
材质
铸件类型
特种砂
见3.6.2节以其他特种砂为原砂的型砂和芯砂部分
特种钢
各类铸件
硅砂
30/50
>97
<0.2
<0.1-0.2
<0.5-1
<5
<0.5
铸钢
重大型及大型热节铸件
硅砂
40/70
>97
<0.2
<0.1-0.2
<0.5-1
<5
<0.5
硅砂
40/70
>96
<0.2
<0.1-0.2
<0.5-1
<5
<0.5
大、中型热节件
硅砂
50/100
>96
<0.2-0.3
<0.1-0.2
<0.5-1
<5
<0.5
中、小型铸件
硅砂
40/70
>90
<0.2
<0.1-0.2
<0.5-1
<5
<0.5
铸铁
重大及大型铸件
硅砂
50/100
>90
<0.2-0.3
<0.1-0.2
<0.5-1
<5
<0.5
硅砂
50/100
>90
<0.2-0.3
<0.1-0.2
<0.5-1
<5
<0.5
一般铸件
硅砂
100/200
>90
<0.3
<0.1-0.2
<0.5-1
<5
<0.5
硅砂
70/140
>85
<0.2-0.3
<0.1-0.2
<0.5-1
<5
<0.5
铸造非
铁合金
各类铸件
硅砂
100/200
>85
<0.3
<0.1-0.2
<0.5-1
<5
<0.5
注：微粉：对30/50、40/70筛号的原砂，140筛号以下称为微粉；对50/100、70/140筛号的原砂，200筛号以下为微粉；对100/200筛号的原砂，270筛号以下为微粉。
二、 原砂的选择
1、 原砂SiO2含量要高，一般铸钢件≥97%，铸铁件≥90%，非铁合金铸件≥85%。
2、 酸耗值应尽可能低，一般小于等于5ml。
3、 含泥量越小越好，一般质量分数小于0.2%，
4、 原砂粒度适中，通常采用以70筛号为中心、主要部分集中在上下3或4个筛号上的原砂。根据铸件大小，材质不同，原砂粒度大小应有所变化。
5、 小于140筛号的细粉应尽量少，质量分数一般不得超过1%。
6、 原砂应保持干燥，水的质量分数不大于0.2%。
7、 角形因数要小，粒形越接近圆形越好。角形因数最好在1.3以下，尽可能不用1.45以下的硅砂。
8、 硅砂的灼烧减量质量分数不得超过0.5%。
三、 树脂的选择
树脂的选择主要根据铸件的合金特性及其对型砂性能要求（如硬化时间、高温强度、含氮量等）和成本来确定。譬如铸钢件浇注温度高，要求型砂热稳定性好，同时为减少气孔缺陷，希望型砂中氮含量低，故选用高糠醇、低氮或无氮树脂；而非铁合金铸件浇注温度低，型砂高温强度要求不高，但应有好的溃散性，故多选择高氮、低糠醇树脂；对于硬化速度要求较快的型砂，可选用含氮量偏高的树脂。
在选用树脂时，对树脂的粘度、游离甲醛含量、PH值等技术指标，也应提出严格要求。粘度不仅影响到混砂设备计量的稳定性和准确性，也影响到树脂膜对砂粒的包覆程度，因而影响到树脂砂的比强度，一般粘度不应大于100mPa•s。游离甲醛主要影响混砂和制芯的劳动条件，故应尽可能低，要求质量分数在0.5%以下。由于呋喃树脂是酸自硬的，PH过低将使树脂存放时变稠，缩短贮存期，PH值一般以6.5-7.5为宜。树脂中水的质量分数通常在2%-10%的范围内（铝合金用高氮呋喃树脂水的质量分数可能高达20%），呋喃树脂的密度一般为1.15-1.25g/cm3。
四、 树脂自硬砂的工艺性能
1、 终强度：树脂砂在24h的强度值，它应保证型（芯）在搬运、下芯、合型、浇注时有足够的强度而不致损坏，这与型（芯）本身的大小、形状和工艺操作有关，一般型砂的终强度为0.6-0.8MPa，芯砂为0.8-1.0MPa，复杂砂芯为1.6-2.0MPa，非铁金属铸件砂芯应适当降低。决不要追求过高的终强度，否则会增加树脂的加入量，增加生产成本，增加气孔缺陷倾向，同时也给旧砂再生处理增加麻烦。
2、 表面安定性：树脂砂型（芯）应能承受住搬运时的磨损，浇注时金属液的冲刷和烘烤而不至于引起冲砂、砂眼及机械粘砂等缺陷，因此要求表面安定性大于等于85%-90%。为了保证树脂砂的表面安定性，要特别注意不可使用超过可使用时间的型（芯）砂，注意型（芯）砂的紧实，同时表面安定性与涂料质量的好坏、涂敷和烘干工艺也有很大关系。
……
造型(芯)…树脂砂流动性好,可以减轻造型舂紧的劳动强度,但填砂紧实的操作决不可马虎,特别是对凹部、角部和活块、凸台下部以及浇注系统各部位,必须切实舂紧,否则容易引起机械粘砂、冲砂和砂眼等缺陷。