一、堿性酚醛樹脂的硬化機(jī)制
在樹脂的硬化反應(yīng)中，首先是樹脂中的堿與酯反應(yīng)，形成堿金屬的碳酸鹽，釋放醇。樹脂中的堿形成碳酸鹽后，即處于反應(yīng)狀態(tài)，可在常溫下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，將砂粒粘結(jié)，使型砂具有必要的強(qiáng)度。
由于作為硬化劑有機(jī)酯是參與樹脂硬化反應(yīng)的組分，不同于硬化劑只起催化作用、不參與反應(yīng)的其他樹脂自硬砂，不能通過改變硬化劑的加入量來調(diào)整自硬砂的硬化速率和起模時(shí)間。有機(jī)酯的加入量一般為樹脂的20～25％，因樹脂和硬化劑的品種而略不同。有機(jī)酯加入量不足，則鑄型難以硬化；有機(jī)酯加入量太高，則會(huì)感到混成砂和砂型膩滑，而且可能導(dǎo)致鑄型－金屬界面處發(fā)生反應(yīng)，影響鑄件表面質(zhì)量。自硬砂的硬化速率和起模時(shí)間，應(yīng)由改變硬化劑的牌號(hào)予以調(diào)整。
有機(jī)酯硬化的酚醛樹脂砂，在有機(jī)酯的作用下，樹脂在常溫下只發(fā)生部分交聯(lián)反應(yīng)，起模時(shí)型砂仍然保持一定的塑性，澆注初期還有一短暫的、因受熱而再次發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的過程，也就是通常所說的二次硬化。。
二、堿性酚醛樹脂自硬砂工藝的優(yōu)點(diǎn)
堿性酚醛樹脂自硬砂工藝主要有以下優(yōu)點(diǎn)。
1、混砂、造型、澆注時(shí)散發(fā)的煙氣少于以酸為硬化劑的呋喃樹脂砂、以酸為硬化劑的甲階酚醛樹脂砂和以胺為硬化劑的尿烷樹脂砂。
2、由于起模時(shí)型砂仍然保持一定的塑性，故起模性能好，型砂不易粘附在模具上，砂型表面比較光潔，模樣上的起模斜度也可較小。
3、二次硬化后，砂型的熱穩(wěn)定性較好，厚壁鑄件表面上也很少出現(xiàn)脈狀紋缺陷。
4、澆注后，在高溫的作用下，堿性酚醛樹脂自硬砂較易潰散，有利于防止形狀復(fù)雜的鑄鋼件產(chǎn)生裂紋，同時(shí)也可使?jié)沧⒑箬T型的落砂性能改善。
三、酯硬化堿性酚醛樹脂自硬砂的熱分解
鑄型澆注后，堿性酚醛樹脂的熱分解大致可分為三個(gè)階段。
1、300℃以下
在300℃以下，樹脂本身基本上不發(fā)生分解，這一階段產(chǎn)生的氣體主要是水分，還有少量樹脂硬化時(shí)束縛于樹脂中未能釋放的甲醛。
2、300℃～600℃之間
300℃以上，砂粒表面的樹脂膜開始熱分解，而且分解的速率很高，產(chǎn)生的氣體有水蒸汽、CO、CO2、甲烷、乙烷、苯酚、烷基酚、烷基苯等。在300℃～600℃之間，樹脂粘結(jié)橋仍然保持其骨架，內(nèi)部因熱分解而呈多孔狀，透氣性好。
3、600℃以上
熱分解產(chǎn)生的氣體的成分與300℃～600℃之間大致相同，但在此階段樹脂粘結(jié)膜發(fā)生劇烈的體積收縮，致密度提高，因而砂型的透氣性大幅度降低。這就導(dǎo)致酯硬化的堿性酚醛樹脂砂在高溫下保溫性能好，是鑄件冷卻速率減緩、熱節(jié)處易于產(chǎn)生收縮缺陷的主要原因。