目前，在我國鑄鐵型砂中應用的樹脂砂主要是呋喃樹脂砂。樹脂砂的質量控制是原輔材料、工藝、設備、管理4個方面有機結合的系統工程，其中材料是基礎，工藝是核心，設備是條件，管理是保證，有人說，這4方面如一臺車的4個輪子缺一不可。現就呋喃樹脂砂在生產應用中的幾個問題進行探討。這些問題是：
　　（1）樹脂砂的原輔材料問題；
　　（2）樹脂砂的環境溫度與濕度的影響問題；
　　（3）樹脂砂的發氣量大的問題；
　　（4）樹脂砂的刺激味問題；
　　（5）樹脂砂操作與管理問題。
　　一、樹脂砂的原輔材料問題
　　1．原砂質量
　　樹脂砂有諸多優點，是鑄造型砂從粘土砂走向自硬砂的重大突破，但它有4大缺點也為國內外所承認：即對原砂要求高；性能受環境影響；發氣量大；有強烈的刺激味。
　　高質量的原砂是保證樹脂砂性能的基礎。而這點往往受到不少鑄造廠的忽視。
　　（1）樹脂砂原砂的質量指標 見表1
　　

表1 樹脂砂原砂的質量指標

　　（2）原砂的SiO2含量 鑄鋼件與鑄鐵件的澆注溫度不同，其原砂的SiO2含量也有所不同，見表2。

　　表2 樹脂砂原砂的SiO2指標

 　　3）原砂的耗酸值 對樹脂砂而言，含有堿性物質的原砂，會使酸硬化的呋喃樹脂砂延緩硬化，或不硬化。測試發現：硅砂的耗酸值高，硅砂中粘土礦物與碳酸鹽等有害雜質的含量也高。這類物質的存在是惡化型砂性能，造成鑄件缺陷的重要原因之一，選擇原砂時，其硅砂的耗酸值不得超過5mL。試驗表明：耗酸值由5mL至8.0mL時，型砂強度降低30%以上。表3為原砂耗酸值對樹脂砂強度的影響。

　　表3 原砂耗酸值對樹脂砂強度的影響

　　注：型砂配方：伊盟砂100%、呋喃樹脂2.0%、對甲苯磺酸1.0%，室溫（20±2）℃，相對濕度（64±3）%。
　　（4）原砂的含泥量 通常的規定是硅砂中＜0.02mm的顆粒為含泥量。在實際含泥量中，＜0.02mm以下的不僅包括Sio2硅砂，還包括一些礦物顆粒。
　　原砂含泥量高有三大害處：
　　其一，比表面積大，消耗樹脂，降低樹脂砂強度。
　　其二，泥中含有大量的堿金屬與堿土金屬氧化物，降低樹脂砂的耐火度。
　　其三，泥中含有的碳酸鹽及貝殼類物質會增大耗酸值，這些皆增加硅砂的發氣量，惡化硬化特性。
　　因此，樹脂砂的原砂含泥量應小于0.2%。含泥量由0.2%至1.0%時，樹脂砂強度降低10%～35%。這就是為什么樹脂砂原砂需要擦洗砂的原因。含泥量對呋喃樹脂砂的強度影響見表4。

　　表4原砂含泥量對樹脂砂強度的影響

　　注：配方與表3相同
　　（5）原砂的含水量 原砂含水量的增加常導致樹脂砂三個方面性能的惡化：即樹脂砂強度的下降；樹脂砂的發氣量與發氣速度增大；硬化速度與起膜時間的延長。在生產中應嚴格控制原砂含水量不得高于0.2%。如原水中含水量由0.2%增至0.6%，型砂強度將降低50%左右，甚至更多，見表5，對硬化時間的延長影響，見圖1。

表5 原砂含水量對樹脂砂強度的影響 

注：配方與表3相同

　　圖1 原砂含水量與樹脂自硬砂強度及硬化時間的關系
　　（6）原砂中的微粉含量 硅砂的微粉是指粒度小于0.106mm（140目篩）的顆粒。
　　微粉的有害作用有三個方面：
　　第一，增大硅砂的總表面積，消耗樹脂。
　　第二，降低型砂的強度與透氣性。
　　第三，使再生砂中微粉增加，再生砂性能惡化。
　　生產中應嚴格控制原砂中的微粉含量小于0.2%。原砂微粉含量由0.2%升至0.8%，強度由1.5MPa降至0.5MPa，這將導致樹脂量增加，成本的提高，發氣量的增加，氣孔缺陷傾向的增大，見圖2。

　　圖2 原砂微粉含量與樹脂自硬砂強度的關系
　　（7）原砂的灼減量 灼減量是硅砂中有機類雜質和碳酸鹽在高溫下燒失的雜質量。它增加了型砂的發氣量，對鑄件表面質量十分有害，原砂的灼減量不得超過0.5%
　　（8）原砂的粒形 對硅砂的粒形表示有兩種，圓形法與角形系數法。
　　圖形法：用“○”表示圓形砂粒，用“□”表示多角形砂粒，用“△”表示尖角形砂粒，兩種粒形組合的砂粒表示為“○-□”，“□-△”等。每種粒形均在顯微鏡下評定。
　　角形系數法：角形系數是指硅砂實際比表面積與理論比表面積的比值。比值越接近1.0，則砂粒越圓。
　　硅砂粒形與角形系數的關系見表6。
　　表6粒形與角形系數的關系

圖3～圖7為硅砂的各種粒形。

圖 3 圓形砂粒（○型）

　　圖5 尖角形沙粒（△型）
　　圖6 橢圓形沙粒（○+□型）

　　圖7 方角形沙粒（□+△型）

　　原砂粒形對型砂性能有著重要影響，在相同樹脂量下，圓形砂配置的型砂，強度比多角形大的多，見表7。
　　表7 原砂粒形對抗拉強度的影響

　　注：樹脂1.5%、固化劑55%（占樹脂）。
　　由表可知，圓形砂粒的型砂強度比多角形粒形高2倍，且發現多角形砂配制的型砂流動性差，難以舂實。這可從其試樣重量輕于圓形砂粒試樣得到證實，緊實度差的樹脂砂其必然導致樹脂粘結橋數量的減少，這是強度降低的主要原因。因此要求樹脂砂原砂的角形系數要求≤1.35。
　　綜合上述，樹脂砂質量必須從原材料抓起。如江蘇某廠采用呋喃樹脂砂，加入量原為1.5%～1.6%,后對8種原砂進行系統的篩選試驗，選擇了合格的原砂，樹脂加入量降至1.2%，國內某大型機床鑄件廠采用圍場粒形較好的，經過擦洗的風積砂，選用了優質的樹脂。其樹脂加入量長期穩定在0.8%～1.0%。
　　2．樹脂的質量
　　鑄鐵型砂用的呋喃樹脂是以糠醇為基礎的樹脂，并以糠醇結構上特有的呋喃環而得名。
　　呋喃樹脂主要由糠醇、尿素、甲醛或苯酚等組元縮合而成，主要組成是糠醇、尿醛、酚醛。呋喃樹脂品種多樣，通常按糠醇含量將呋喃樹脂分為三大類，見表8。
　　表8 呋喃樹脂分類

　　鑄鐵用的呋喃樹脂是中糠醇樹脂。根據鑄件材質選用呋喃樹脂的參考見表9。
　　表9 鑄件材質選用呋喃樹脂的參考

　　值得提出的問題是，目前全國眾多生產呋喃樹脂的廠家，其產品質量參差不齊，魚目混珠，尤其是在低價位的激烈的競爭下，為了降低成本，常使呋喃樹脂中水分與氮含量嚴重超標，極大地影響了樹脂砂的質量。水分對呋喃樹脂是一種不利的成分，無水的呋喃樹脂應是最好的，但實際上樹脂中的水分通常是脫不凈的，一般在2%～10%范圍內。但在一些呋喃樹脂中生產廠家為了降低成本，常生產出水分達12%～25%的呋喃樹脂，這種高含水量的樹脂將會造成下列問題的發生：降低硬化速度延長起膜時間；降低型砂強度與硬透性。因此，樹脂進廠時必需對含水量進行測試。2010年現代鑄鐵雜志曾對數家呋喃樹脂生產作過調查，其含水量有12%、18%、20%的不等，僅有一家為6%。
　　樹脂中的含N量是一個重要指標，它對樹脂的性能與價格皆有重要的影響。灰鑄鐵，球墨鑄鐵通常采用的是中氮樹脂，即要求一定含量的N含量（2%～4%），又要求N含量不要過高（＜5%）。原因是加入N可增加型砂的常溫強度，韌性及潰散性，有利于型砂性能的提高。且帶入N的尿素組分價格便宜，可降低成本。但N含量過高也會帶來三個問題，一是抗濕性增加，即制造呋喃樹脂時，隨著N含量增加，粘度增加，導致包覆砂粒的樹脂膜變薄或不完整，使型砂強度降低，若為降低粘度而少脫水，則導致含水量增加，使固化速度，硬透性及強度皆受影響，這也是含N高，含水分也高的原因。二是熱強度降低，樹脂砂要求的熱穩定性是十分不利的；三是形成氮氣孔，形成氣孔缺陷。因此樹脂進廠時，含氮量是必測項目。
　　即要不產生N氣孔，又要降低成本是有可能的：如生產廠的樹脂的N含量為4%，鑄造廠的樹脂加入量為1.5%，則帶進的N含量為0.06%。如果鑄造廠采取措施后，將樹脂加入量降至為1.0%，則可用價格低的含N量為6%的樹脂，帶入的N含量仍為0.06%，這樣樹脂生產廠可降低樹脂成本，鑄造廠的樹脂加入量低。購買的樹脂價格也低，可雙重得益。
　　3．固化劑的質量
　　目前，呋喃樹脂常用的固化劑是對甲苯磺酸，二甲苯磺酸等有機酸，它主要的特點是酸度范圍寬，硬化速度可以調節，硬化后強度高，澆注后有機磺酸分解，不殘留在再生砂中，不影響再生砂的性能。因此，在鑄鐵中應用呋喃樹脂砂時一定要用經過磺化的酸，切不可貪圖便宜購買未經磺化的硫酸作固化劑，河北某機床鑄件購買了價格低的硫酸固化劑后，操作者的咽喉、眼睛受到嚴重損害，并因其酸性強，硬化過程反應強烈而難于控制。受到雙重損害。
　　高質量的原砂，合格的樹脂與固化劑，它是保證樹脂砂性能的基礎，樹脂砂質量必須從原輔材料抓起。