水玻璃砂型或砂芯的微波硬化方法
2023-06-07 22:29:06
專利名稱：水玻璃砂型或砂芯的微波硬化方法
技術領域：
本發明屬於鑄造行業中砂型硬化方法，具體涉及一種水玻璃砂型或 砂芯的微波硬化方法。
背景技術：
綠色清潔生產是21世紀鑄造工業的發展趨勢，國內外的許多專家認為水玻璃砂是最有可能實現綠色鑄造生產的型砂。實現水玻璃砂綠色 清潔鑄造生產的關鍵是徹底解決水玻璃砂工藝的兩大難題潰散性差、 舊砂再生困難，最根本的辦法是降低水玻璃的加入量。目前，水玻璃砂 型或砂芯的硬化工藝有加熱硬化水玻璃砂、C02吹氣硬化水玻璃砂、粉 末硬化劑自硬水玻璃砂和液態有機酯自硬水玻璃砂等。普通加熱硬化水玻璃砂強度高，3% 4%的水玻璃加入量即可獲得足 夠的強度，但它生產率低、能耗大、勞動強度大，普通傳導式加熱，型 (芯)表層通常先受熱失水硬化、結成硬殼，使熱空氣不易滲入型(芯) 內部，型(芯)內部的水蒸氣不易擴散出來，故厚大型(芯)的內部烘 不透，而其表層又易受過度烘烤。 'co2吹氣硬化水玻璃砂在鑄造業中被廣泛採用，但是水玻璃加入量較 多， 一般為6.0%~8.0%，潰散性差，舊砂再生困難；硬化過程不太穩定， 會使鑄型(.芯)產生"過吹"現象，導致鑄型(芯)強度的下降；對於 大型鑄件的型(芯)表面易分化，而內部又難以硬透，使鑄件形成缺陷。 粉末硬化水玻璃砂操作簡便、成本低，能生產尺寸精度高、鑄造缺陷少 的鑄件，但是粉末狀硬化劑的加入量一般都偏大(如矽鐵粉的加入量 為水玻璃加入量的20% 30%)，水玻璃的加入量也比較高， 一般需要 5%~6%，潰散性不比C02吹氣硬化水玻璃砂好，而且粉塵汙染加劇。液態有機酯硬化水玻璃砂的特點類似於自硬樹脂砂，普通水玻璃加 入量為3%~4%、改性水玻璃加入量為2.5% 3.5%，其舊砂的潰散性及可 再生性較大提高，但受環境溼度、溫度的影響較大，其操控性能較差， 再生砂循環使用後的潰散性有惡化趨勢。微波加熱具有加熱速度快、均勻加熱、節能高效、清潔衛生等優點。 微波加熱水玻璃砂時，水分從型(芯)的內部向外遷移揮發，所以型(芯) 砂能夠充分烘透、整體得到烘乾硬化。微波加熱硬化水玻璃砂能夠充分 發揮水玻璃的粘結潛力，水玻璃的加入量可降至1.0%~2.5%,大大改善 水玻璃砂的潰散性和再生回用性。但目前普通微波加熱硬化水玻璃砂的 難點是模具材料要求高、硬化後水玻璃砂型(芯)的吸溼性大。木材、 塑料和金屬都不能用作模具材料，木材和塑料易受熱變形，金屬會反射 微波。硬化後的砂型(芯)在空氣環境中存放一天，水玻璃砂型(芯) 的強度會損失殆盡。發明內容本發明提出一種水玻璃砂型或砂芯的微波硬化方法，解決現有微波 加熱硬化水玻璃砂對模具材料要求高、砂型或砂芯容易吸溼的問題，提 高微波加熱硬化水玻璃砂的效率。本發明的一種水玻璃砂型或砂芯的微波硬化方法，包括(1) 造型制芯步驟在鑄造原砂中加入1.0% 2.5%水玻璃，混合均勻， 採用木模、塑料模或者有機玻璃模造型或制芯；(2) 加熱步驟將砂型或砂芯連同模具放入微波爐中加熱，微波爐功率 為500W 20KW，加熱時間5秒 60秒，使其抗壓強度大於15KPa;(3) 脫模步驟將加熱後的砂型或砂芯連同模具從微波爐中取出，脫模;(4) 二次加熱步驟將脫模後的砂型或砂芯再次放入微波爐進行二次加
熱，微波爐功率為500W 20KW,加熱時間20秒 600秒，使之完全硬 化，得到硬化後的砂型或砂芯，抗壓強度大於0.7MPa，直接用於澆注。所述的微波硬化方法，其特徵在於所述二次加熱步驟得到的硬化後的砂型或砂芯，不立即用於澆注時， 則其表面進行防溼處理，再放入乾燥環境中貯存待用。所述的微波硬化方法，其特徵在於所述鑄造原砂為石英砂或者其它低微波吸收率的鑄造原砂；所述水 玻璃為鑄造用水玻璃或者加入增強劑、抗溼劑的鑄造用改性水玻璃；所 述微波爐為家用或者工業用微波爐。本發明造型(制芯)的模具材料包括木材、塑料和有機玻璃等非金 屬低微波吸收率的材料；脫模後的砂型進行二次加熱完全硬化後，如果 不立即用於澆注，而停放在溼度較大的空氣環境下時，需要對砂型表面 進行防溼處理，如在砂型表面刷塗防潮塗料等。本發明的特點為如下幾方面 (1)微波加熱硬化水玻璃砂工藝水玻璃的加入量可以由C02吹氣硬 化水玻璃砂工藝的6.0%~8.0%和液態有機酯硬化水玻璃砂工藝的 2.5%~4.0%降低至1.0°/。 2.5%，使水玻璃砂型(芯)在具有高強度的同時， 潰散性得到很大的改善，同時也提高了舊砂的再生回用性能。水玻璃砂型是將水玻璃、硬化劑和砂子混勻、造型或制芯，完全硬 化後澆注，冷卻後落砂清理，舊砂回用。為了保證鑄件的質量、避免出 現缺陷，砂型或砂芯要有足夠的強度。水玻璃加入量越大，砂型或砂芯 常溫強度越高，高溫殘留強度越大，潰散性越差，再生回用越困難。微 波加熱硬化水玻璃砂工藝中，不需要硬化劑，微波加熱使水玻璃硬化，
水玻璃的粘結潛力較其它硬化工藝中得到更充分的發揮，因此，在保證 砂型或砂芯常溫強度的前提下，水玻璃的加入量可以由C02吹氣硬化水玻璃砂工藝的6.0%~8.0%和液態有機酯硬化水玻璃砂工藝的2.5%~4.0% 降低至1.0%~2.5%，極大的改善了舊砂的潰散性和再生回用性。(2) 本發明大大降低了微波硬化水玻璃砂工藝對模具材料的要求， 使用普通的木模和塑料模可作微波硬化水玻璃砂。普通微波加熱硬化水玻璃砂，砂型或砂芯要連同模具一起放入微波 爐，因此模具材料要求高，要求材料微波穿透性好、微波吸收性小、耐 熱性好、強度高、耐磨性好。木材、塑料和金屬都不能用作模具材料， 木材和塑料易受熱變形，金屬會反射微波。本發明解決了上述問題，第 一次短時間微波加熱，可以使用普通的木模和塑料模具，大大降低了微 波加熱時對模具材料的要求；第二次脫模加熱，有利於砂型或砂芯對微 波的吸收，降低能源消耗，提高硬化效率。(3) 本發明解決了微波硬化水玻璃砂型吸溼性大的問題。 普通微波加熱硬化水玻璃砂硬化後的水玻璃砂型或砂芯吸溼性很大。硬化後的砂型或砂芯在空氣環境中存放4小時，水玻璃砂型或砂芯 的強度降低30%以上；存放一天，水玻璃砂型或砂芯的強度會損失殆盡。 本發明較好地解決了上述難題。硬化後的水玻璃砂型或砂芯即時澆注， 儘量減少硬化後的水玻璃砂型或砂芯在環境溼度下的停留時間；對硬化 後的水玻璃砂型或砂芯表面進行防溼處理(如在砂型表面刷塗防潮塗 料等)可以屏蔽環境中的水汽。(4) 微波硬化水玻璃砂工藝工作環境友好，硬化速度快，能源利用 率高，有利於實現清潔高效、節能生產。微波加熱具有加熱速度快、均勻加熱、節能高效、清潔衛生等優點。 微波加熱水玻璃砂時，水分從砂型或砂芯的內部向外遷移揮發，所以型 砂或芯砂能夠充分烘透、整體得到烘乾硬化，短時間內即可達到很高的
強度，並可以立即用於澆注，提高了效率，節省了能源。本發明工藝簡單、成本低、操控性好，可以使用普通的木模和塑料模具，大大降低了微波加熱時對模具材料的要求；可以降低水玻璃砂型 鑄造中水玻璃的加入量，大大改善水玻璃舊砂的潰散性和再生回用性； 脫模後繼續加熱有利於砂型或砂芯對微波的吸收，降低了能源消耗，提 高了硬化效率；即時澆注，可儘量減少硬化後的水玻璃砂型或砂芯在環 境溼度下的停留時間；對砂型表面進行防溼處理(如在砂型表面刷塗 防潮塗料等)可以屏蔽環境中的水汽。
圖l為本發明的工藝過程框圖。
具體實施方式
-實施例1:(1) 造型制芯步驟在鑄造石英砂中加入1.5%的鑄造用水玻璃，混合 均勻，採用木模造型；(2) 加熱步驟將砂型連同模具放入2KW工業用微波爐中加熱，加熱 時間20秒，其抗壓強度達到28KPa;(3) 脫模步驟將加熱後的砂型連同模具從微波爐中取出，脫模；(4) 二次加熱步驟將脫模後的砂型再次放入2KW工業微波爐進行二 次加熱，加熱時間120秒，使之完全硬化，得到硬化後的砂型，抗壓強 度為2.35MPa，直接用於澆注。實施例2:(1)造型制芯步驟在鑄造石英砂中加入1.0%的加入了增強劑的鑄造 用改性水玻璃，混合均勻，採用塑料模製芯；(2) 加熱步驟將砂型連同模具放入10KW工業用微波爐中加熱，加熱 時間5秒，其抗壓強度達到17KPa;(3) 脫模步驟將加熱後的砂芯連同模具從微波爐中取出，脫模；(4) 二次加熱步驟將脫模後的砂型再次放入10KW工業微波爐進行二 次加熱，加熱時間20秒，使之完全硬化，得到硬化後的砂芯，抗壓強度 為0.75MPa，從微波爐中取出後刷塗防潮塗料、貯存待用。實施例3:(1) 造型制芯步驟在鑄造石灰石砂中加入2.5%的鑄造水玻璃，混合 均勻，採用有機玻璃模造型；(2) 加熱步驟將砂型連同模具放入500W家用微波爐中加熱，加熱時 間60秒，其抗壓強度達到36KPa;(3) 脫模步驟將加熱後的砂型連同模具從微波爐中取出，脫模；(4) 二次加熱步驟將脫模後的砂型再次放入500W家用微波爐進行二 次加熱，加熱時間600秒，使之完全硬化，得到硬化後的砂型，抗壓強 度為2.85MPa，直接用於澆注。實施例4:(1) 造型制芯步驟在鑄造石英砂中加入2.0%的加入了增強劑的鑄造 用改性水玻璃，混合均勻，採用木模造型；(2) 加熱步驟將砂型連同模具放入20KW工業用微波爐中加熱，加熱 時間10秒，其抗壓強度達到63KPa;(3) 脫模步驟將加熱後的砂型連同模具從微波爐中取出，脫模；(4) 二次加熱步驟將脫模後的砂型再次放入20KW工業用微波爐進行 二次加熱，加熱時間30秒，使之完全硬化，得到硬化後的砂型，抗壓強 度為2.20MPa，從微波爐中取出後刷塗防潮塗料、貯存待用。
權利要求
1. 一種水玻璃砂型或砂芯的微波硬化方法，包括(1)造型制芯步驟在鑄造原砂中加入1.0％～2.5％水玻璃，混合均勻，採用木模、塑料模或者有機玻璃模造型或制芯；(2)加熱步驟將砂型或砂芯連同模具放入微波爐中加熱，微波爐功率為500W～20KW，加熱時間5秒～60秒，使其抗壓強度大於15KPa；(3)脫模步驟將加熱後的砂型或砂芯連同模具從微波爐中取出，脫模；(4)二次加熱步驟將脫模後的砂型或砂芯再次放入微波爐進行二次加熱，微波爐功率為500W～20KW，加熱時間20秒～600秒，使之完全硬化，得到硬化後的砂型或砂芯，抗壓強度大於0.7MPa，直接用於澆注。
2. 如權利要求1所述的微波硬化方法，其特徵在於 所述二次加熱步驟得到的硬化後的砂型或砂芯，不立即用於澆注時，則其表面進行防溼處理，再放入乾燥環境中貯存待用。
3. 如權利要求1或2所述的微波硬化方法，其特徵在於 所述鑄造原砂為石英砂或者其它低微波吸收率的鑄造原砂；所述水玻璃為鑄造用水玻璃或者加入增強劑、抗溼劑的鑄造用改性水玻璃；所 述微波爐為家用或者工業用微波爐。
全文摘要
水玻璃砂型或砂芯的微波硬化方法，屬於鑄造行業中砂型硬化方法，解決現有微波加熱硬化水玻璃砂對模具材料要求高、砂型或砂芯容易吸溼的問題，提高微波加熱硬化水玻璃砂的效率。本發明包括造型制芯步驟，加熱步驟，脫模步驟和二次加熱步驟。本發明工藝簡單、成本低、操控性好，可使用普通的木模和塑料模具，大大降低了微波加熱對模具材料的要求；可降低水玻璃砂型鑄造中水玻璃加入量，大大改善水玻璃舊砂的潰散性和再生回用性；脫模後繼續加熱有利於砂型或砂芯對微波的吸收，降低能源消耗，提高硬化效率；即時澆注，可儘量減少硬化後的砂型或砂芯在環境溼度下的停留時間；對砂型表面進行防溼處理可以屏蔽環境中的水汽。
文檔編號B28B11/24GK101391453SQ20081019739
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月24日 優先權日2008年10月24日
發明者吳香清, 樊自田, 汪華方, 王繼娜, 董選普, 魏必明, 威 龍 申請人:華中科技大學