I. Причины образования трещин

Трещины, возникающие в самотвердеющем песке на основе фурановой смолы в процессе самозатвердевания, являются результатом совокупного воздействия характеристик отверждения смолы, свойств песка, условий окружающей среды и технологических процессов. Только всесторонний анализ и точная оптимизация параметров процесса могут эффективно устранить дефекты, приводящие к образованию трещин.

1. Влияние характеристик реакции между смолой и отвердителем.

   При смешивании самотвердеющей фурановой смолы, отвердителя и песка происходит экзотермическая реакция сшивания, приводящая к затвердению формы. Если выделение тепла в результате реакции интенсивное и концентрированное, внутри формы образуется значительный температурный градиент. Внешний слой быстро затвердевает, образуя жесткую оболочку, в то время как внутренняя часть продолжает реагировать и расширяться из-за накопления тепла. Трещины появляются, когда внутреннее напряжение расширения превышает предел прочности на растяжение внешней жесткой оболочки.

   В больших формах, используемых для литья толстостенных изделий, более высокие дозы смолы и отвердителя приводят к накоплению тепла реакции и существенной разнице температур между внутренним и внешним слоями. Внешний слой испытывает растягивающее напряжение и склонен к растрескиванию.

2. Влияние свойств и гранулометрического состава песка

   Распределение частиц песка по размерам, форма зерен, содержание глины и мелких частиц существенно влияют на склонность к образованию трещин. Неправильный гранулометрический состав с избытком мелкого песка увеличивает площадь сцепления смолы, что приводит к большей усадке при отверждении и точкам концентрации напряжений, которые инициируют образование трещин.

   По сравнению с округлыми песчинками, угловатые песчинки создают большее сопротивление трению при усадке смолы, ограничивают свободную деформацию песчаной массы и повышают риск образования трещин. Избыток глины и мелких частиц поглощает часть смолы, снижая эффективную прочность сцепления между песчинками. Дополнительные изменения объема во время дегидратации и фазовых превращений в сочетании с напряжением усадки смолы еще больше способствуют образованию трещин.

3. Влияние технологических операций

• Недостаточное время перемешивания препятствует равномерному распределению смолы и отвердителя вокруг песчинок. В областях с высокой концентрацией смолы наблюдается большая усадка, тогда как в областях с недостаточным количеством смолы прочность низкая. Неравномерное распределение внутренних напряжений приводит к образованию трещин.

• Неравномерное уплотнение является еще одним неблагоприятным фактором. Сильно уплотненные зоны обладают высокой жесткостью и не могут снять внутреннее напряжение за счет незначительной деформации, тогда как рыхло уплотненные участки склонны к деформации. Взаимодействие между этими зонами создает условия для образования трещин.

• Неправильное время удаления материала имеет решающее значение. Удаление материала происходит слишком рано, до того, как форма наберет достаточную прочность; под воздействием внешней силы удаления и собственного веса образуются микротрещины, которые затем распространяются в последующих процессах.

• При нанесении быстросохнущих покрытий неподходящее значение коэффициента Боме и несоответствие растворителей увеличивают время нанесения покрытия. Чрезмерный нагрев после воспламенения вызывает концентрацию напряжений и растрескивание.

  4. Влияние условий окружающей среды

      Температура и влажность окружающей среды выступают в качестве регуляторов для самозавершающейся реакции.

• Высокая температура ускоряет твердение, сокращает время обработки песчаной смеси и быстро затвердевает форму. Внутренние напряжения не могут достаточно рассеяться, что приводит к растрескиванию.

• Низкая температура замедляет реакцию и приводит к неполному затвердеванию. Форма медленно набирает прочность, а небольшое внешнее воздействие при обращении с ней может вызвать трещины.

• Высокая влажность позволяет песку впитывать свободную влагу. В процессе отвердевания вода испаряется и создает давление пара, которое разрушает связующие мостики из смолы. Концентрация напряжений вокруг пор приводит к дальнейшему образованию трещин.

II. Профилактические меры по предотвращению образования трещин

1. Контроль скорости отверждения

   Избегайте чрезмерно быстрого отверждения. Определите разумное время работы и время удаления фурановой смолы из песка, исходя из фактических производственных условий. При низкой температуре окружающей среды предварительно нагревайте металлические модели и охлаждайте их для изготовления форм и стержней, чтобы обеспечить равномерную скорость отверждения во всех секциях и уменьшить перепады температур.

2. Оптимизация конструкции пресс-формы

   Для форм из толстостенных профилей следует использовать полые конструкции, чтобы снизить расход материала и предотвратить деформацию и растрескивание. Необходимо оптимизировать конструкцию и жесткость каркасов стержней; предпочтение отдается чугунным каркасам. При использовании стальных каркасов необходимо гарантировать достаточную жесткость, чтобы избежать упругих напряжений.

   Крупные и сложные пресс-формы следует размещать на специальных поддонах, чтобы предотвратить их деформацию под собственным весом.

3. Оптимизация формовочных материалов

   Используйте самотвердеющую термопластичную фурановую смолу с низкой усадкой. Контролируйте скорость добавления смолы, как правило, не более 1% от массы песка. Выбирайте смолы с низкой склонностью к коксованию при повышенных температурах.

   Используйте высокоточное оборудование для непрерывного смешивания с точным дозированием. Соблюдайте заданную продолжительность смешивания для достижения равномерного распределения всех компонентов. Используйте качественный отвердитель на основе сульфоновой кислоты со стабильным содержанием свободной кислоты.

4.  Стандартизация технологических операций

   Заполните и уплотните песчаную смесь в течение рабочего времени, обеспечив равномерное уплотнение опалубки.

   Нанесение покрытия следует проводить только после достаточного затвердевания формы. Для покрытий на спиртовой основе наносите их быстро и незамедлительно поджигайте, чтобы уменьшить термическое воздействие пламени на форму. Используйте растворители, указанные производителем, для регулирования значения Боме покрытия и избегайте перегрева и чрезмерной усадки.

   Включите систему пылеудаления отработанного песка во время его вытряхивания. Контролируйте содержание мелких частиц и кислотность регенерированного песка для поддержания стабильного качества песка.

Самотвердеющая фурановая смола XINDA — это термореактивная смола, содержащая фурановые кольца, которая затвердевает при комнатной температуре за счет кислотного катализа. Она отличается энергосбережением, низким уровнем выбросов углерода и низким уровнем загрязнения окружающей среды в процессе применения. Широко используется для изготовления форм и стержней для литья отдельных изделий, мелкосерийного, среднего, крупного и сверхкрупного литья. Смола обеспечивает стабильное отверждение, гарантирует надежное качество форм и помогает снизить количество дефектов литья.