一種芯砂混制工藝、熱芯盒制芯工藝及其製備的砂芯的製作方法

2023-08-10 11:54:16 1

專利名稱：一種芯砂混制工藝、熱芯盒制芯工藝及其製備的砂芯的製作方法
技術領域：
本發明涉及鑄造領域，具體涉及一種芯砂混制工藝、熱芯盒制芯工藝及其製備的 砂芯。
背景技術：
熱芯盒制砂芯工藝，是鑄造生產中一種機器製造砂芯的方法，將鑄造用砂、熱固性 樹脂和催化劑混合成的砂料射入具有加熱裝置的芯盒中，加熱到180°C 250°C，使貼近芯 盒表面的砂料受熱，在溫度作用下，其粘結劑在很短時間內即可縮聚而硬化，形成砂芯，不 須再進烘爐烘乾，具有縮短生產周期等優點。而且，只要砂芯的表層有毫米結成硬殼即可自 芯盒取出，中心部分的砂芯利用餘熱和硬化反應放出的熱量可自行硬化，它為快速生產尺 寸精度高的中、小砂芯(砂芯最大壁厚一般為50mm 75mm)提供了一種非常有效的方法， 特別適用於汽車、拖拉機或類似行業的鑄件生產。芯砂是鑄造生產中用於製造砂芯的材料，一般由鑄造砂、型砂粘結劑和輔加物等 造型材料按一定的比例混合而成。砂芯在鑄型中大部分被高溫的液態金屬所包圍，而支撐 定位部分的尺寸一般較小，因此芯砂除應具有一般型砂的性能外，還要求有較高的強度、透 氣性、退讓性和潰散性。熱芯盒制芯工藝按照製備芯砂使用的原料不同主要有覆膜砂制芯工藝和鉻礦砂 熟料砂制芯工藝等。其中鉻礦砂熟料砂制芯工藝是按照一定比例將鉻礦砂、熟料砂和樹脂 混制2min 3min，使用熱芯盒射芯機將混好的芯砂射製成型，經220°C 260°C，2min 3min加熱固化的一種芯砂成型方式。該工藝可以穩定可靠的生產長度約Im的乾式缸套氣 缸體水套芯，但是鉻礦砂為天然鉻礦石粉碎製得，形狀為尖角顆粒，在長期使用後，鉻礦砂 對模具的磨損較大。

發明內容
本發明解決的問題在於提供一種芯砂混制工藝，其製備的芯砂用於熱芯盒制芯時 對模具的磨損較小。本發明還提供了一種熱芯盒制芯工藝及利用這種制芯工藝製備的砂芯。為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為一種芯砂混制工藝，包括以下步驟a)將陶瓷砂和焙燒砂按照質量比4 6 6 4混合；b)陶瓷砂和焙燒砂初混20-30S，向陶瓷砂和焙燒砂的混合物中加入固化劑，混合 50s 60s後再加入熱芯盒樹脂，混制120-150S，所述熱芯盒樹脂的加入質量為陶瓷砂和焙 燒砂總質量的1. 8% 2. 5%，所述固化劑的質量為熱芯盒樹脂質量的20% 30%。作為優選，所述陶瓷砂的Al2O3含量大於等於75%。作為優選，所述陶瓷砂耐火度大於等於1700°C，角形係數小於等於1. 1。作為優選，所述陶瓷砂中75% 80%的顆粒為40/70目或50/100目。
作為優選，所述焙燒砂中75% 80%的顆粒為40/70目或50/100目。作為優選，所述熱芯盒樹脂為呋喃樹脂、酚醛樹脂或環氧樹脂中的一種。作為優選，所述固化劑為磺酸固化劑、酚醛樹脂固化劑或環氧樹脂固化劑中的一種。一種熱芯盒制芯工藝，包括以下步驟1)根據所述芯砂混制工藝混制芯砂；2)使用射芯機將芯砂射製成型，再加熱固化；3)將固化後得到的砂芯覆上塗料；4)烘乾砂芯。一種砂芯，由所述熱芯盒制芯工藝製成。本發明提供的熱芯盒制芯工藝與現有技術即鉻礦砂熟料砂制芯工藝的區別在於 芯砂混制工藝，原砂採用陶瓷砂和焙燒砂，陶瓷砂為鋁礬礦高溫下風吹成型，形狀為球形， 角形係數< 1. 1，表面積小，焙燒砂為實體矽砂，角形係數< 1.2，而鉻礦砂為尖角結構，角 形係數大於陶瓷砂和焙燒砂，熟料砂為孔隙片狀結構，容易容納樹脂，因此陶瓷砂和焙燒砂 比鉻礦和熟料砂更節省樹脂；陶瓷砂和焙燒砂由於都經過高溫處理，砂體乾淨，含泥量小於 0.2%，而鉻礦砂為天然粉碎，含泥量比陶瓷砂和焙燒砂高；另外國內所用鉻礦砂多為南非 出產，資源受國際大宗商品價格影響重大，運輸成本也高，而本申請使用的陶瓷砂為國內生 產，資源更加充足；綜上幾點本發明的芯砂混制工藝意義重大，可以降低鑄造成本。基於陶 瓷砂焙燒砂的形狀特點，在制芯過程中該芯砂對模具的磨損較小，砂芯脫模性好。由於使用 的熱芯盒樹脂量小，使陶瓷砂焙燒砂砂芯潰散性好，因此採用本發明的熱芯盒制芯工藝生 產的鑄件的內腔質量較好。本發明提供的熱芯盒制芯工藝與現有技術覆膜砂制芯工藝的區別在於製得砂芯 的大小不同以及鑄造過程對砂芯的要求不同。陶瓷砂焙燒砂制芯工藝可以生產長約lm，壁 厚8-lOmm的超大砂芯；該砂芯可以滿足惡劣的鑄造環境，該砂芯強度高，鑄造過程不斷裂； 陶瓷砂具有較大的蓄熱係數，鑄造過程變形量小，滿足鑄造工藝要求。覆膜砂制芯工藝一般 用於生產長度500mm以內的砂芯，該工藝種原砂不含高蓄熱係數的物質，生產的砂芯尺寸 越大變形量越大。
具體實施例方式為了進一步了解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是 應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特徵和優點，而不是對本發明權利要求的 限制。本發明提供的一種芯砂混制工藝，包括以下步驟a)將陶瓷砂和焙燒砂按照質量比4 6 6 4放入混砂機中混合均勻。陶瓷 砂也叫寶珠砂，是一種高鋁砂，為國內生產，資源充足，本發明優選使用Al2O3含量大於等於 75%的陶瓷砂，耐火度大於等於1700°C，角形係數小於等於1. 1，顆粒較圓，優選的，陶瓷砂 中75% 80%的顆粒為40/70目或50/100目；焙燒砂也叫相變砂，為擦洗砂經870°C以 上高溫2h 3h焙燒後得到，製備過程發生相變，主要成分是二氧化矽，優選的，焙燒砂中 75% 80%的顆粒為40/70目或50/100目。
b)陶瓷砂和焙燒砂初混20-30S，向陶瓷砂和焙燒砂的混合物中加入固化劑，混合 50s 60s後再加入熱芯盒樹脂，混制120-150S，熱芯盒樹脂的加入量為陶瓷砂和焙燒砂總 質量的1. 8% 2. 5%，固化劑的質量為熱芯盒樹脂質量的20% 30%。熱芯盒樹脂為呋 喃樹脂、酚醛樹脂或環氧樹脂中的一種，固化劑為硫磺固化劑、酚醛樹脂固化劑或環氧樹脂 固化劑中的一種。陶瓷砂的表面積較大，焙燒砂為實體矽砂，因此使用陶瓷砂和焙燒砂比鉻 礦砂熟料砂制芯工藝中所用的片狀空隙結構的熟料砂更節省樹脂，制芯成本較低。本發明提供的熱芯盒制芯工藝，包括以下步驟1)根據上述本發明提供的芯砂混制工藝混制芯砂。2)使用熱芯盒射芯機將混制好的芯砂射製成型，再經過加熱固化，射砂壓力、保溫 溫度和固化時間與現有熱芯盒制芯工藝相同，根據砂芯的大小、厚薄等而定，為本領域技術 人員所公知。由於陶瓷砂為鋁礬礦高溫下風吹成型，形狀為球形，在射芯機制芯過程中對模 具的磨損較小，砂芯脫模性好。3)將固化後得到的砂芯覆上水基或醇基塗料。4)將覆了塗料的砂芯烘乾，根據砂芯的大小、厚薄等確定烘乾溫度、烘乾時間，為 本領域技術人員所公知。本發明還提供由上述熱芯盒制芯工藝製成的砂芯，該砂芯比鉻礦砂熟料砂制芯工 藝製備的砂芯的潰散性好，使用該砂芯生產的鑄件的內腔質量也更好。現利用本發明提供的熱芯盒制芯工藝製備乾式缸套氣缸體水套砂芯，砂芯總長 970mm,主要厚度8_10mm，最薄5mm，這種砂芯長度大、砂芯薄，鑄造過程對該砂芯要求很高， 不能變形、斷裂，很難生產，具體製備過程如下實施例1 1)取陶瓷砂和焙燒砂按照質量比4 6放入混砂機中混合均勻，其中陶瓷砂為鞏 義市米河宏達白水泥廠生產，型號為AFS，焙燒砂為承德旭城造型材料有限公司生產。向陶瓷砂和焙燒砂的混合物中加入烏洛託品水溶液，烏洛託品水溶液製備方法是 將烏洛託品放到50°C左右的水中，形成過飽和溶液。然後再加入昌樂恆昌化工有限公司生 產的301酚醛樹脂混合均勻，301酚醛樹脂的質量為陶瓷砂和焙燒砂總質量的2. 0%，烏洛 託品水溶液中烏洛託品的質量為301酚醛樹脂質量的22%。2)使用蘇州明志鑄造裝備有限公司的MRB40射芯機將混制好的芯砂設置成型，再 經過加熱固化，射砂壓力為0. 4Mpa，保溫溫度220°C，固化IOOs後脫模。3)將成型的砂芯塗覆水基塗料。4)將芯砂烘乾。實施例2:1)取陶瓷砂和焙燒砂按照質量比5 5放入混砂機中混合均勻，其中陶瓷砂為鞏 義市米河宏達白水泥廠生產，型號為AFS，焙燒砂為承德旭城造型材料有限公司生產。向陶瓷砂和焙燒砂的混合物中加入諸城永創鑄造材料有限公司生產的YCG 103 磺酸固化劑，然後再加入諸城永創鑄造材料有限公司生產的YC600呋喃樹脂混合均勻， YC600呋喃樹脂的質量為陶瓷砂和焙燒砂總質量的2. 2%, YCG-103磺酸固化劑的質量為 YC600呋喃樹脂質量的25%。2)使用蘇州明志鑄造裝備有限公司的MRB40射芯機將混制好的芯砂設置成型，再經過加熱固化，射砂壓力為0. 5Mpa，保溫溫度250°C，固化IlOs後脫模。3)將成型的砂芯塗覆水基塗料。4)將芯砂烘乾。實施例3 1)取陶瓷砂和焙燒砂按照質量比6 4放入混砂機中混合均勻，其中陶瓷砂為鞏 義市米河宏達白水泥廠生產，型號為AFS，焙燒砂為承德旭城造型材料有限公司生產。向陶瓷砂和焙燒砂的混合物中加入蘇州聖傑特種樹脂有限公司生產的HTW-208 胺類固化劑，然後再加入蘇州聖傑特種樹脂有限公司生產的HTW-608環氧樹脂混合均勻， HTW-608環氧樹脂的質量為陶瓷砂和焙燒砂總質量的2. 5%,HTff-208胺類固化劑的質量為 HTW-608環氧樹脂質量的28%。2)使用蘇州明志鑄造裝備有限公司的MRB40射芯機將混制好的芯砂設置成型，再 經過加熱固化，射砂壓力為0. 4Mpa，保溫溫度240°C，固化120s後脫模。3)將成型的砂芯塗覆醇基塗料。4)將芯砂烘乾。對實施例1-3製備的砂芯的性能進行測試，然後用於生產鑄件，結果如下表1砂芯試樣的性能測試
權利要求
1.一種芯砂混制工藝，其特徵在於，包括以下步驟a)將陶瓷砂和焙燒砂按照質量比4 6 6 4混合；b)陶瓷砂和焙燒砂初混20-30s，向陶瓷砂和焙燒砂的混合物中加入固化劑，混合 50s 60s後再加入熱芯盒樹脂，混制120-150S，所述熱芯盒樹脂的加入質量為陶瓷砂和焙 燒砂總質量的1. 8% 2. 5%，所述固化劑的質量為熱芯盒樹脂質量的20% 30%。
2.根據權利要求1所述的芯砂混制工藝，其特徵在於，所述陶瓷砂的Al2O3含量大於等 於 75%。
3.根據權利要求2所述的芯砂混制工藝，其特徵在於，所述陶瓷砂耐火度大於等於 1700°C，角形係數小於等於1. 1。
4.根據權利要求2或3所述的芯砂混制工藝，其特徵在於，所述陶瓷砂中75% 80% 的顆粒為40/70目或50/100目。
5.根據權利要求1所述的芯砂混制工藝，其特徵在於，所述焙燒砂中75% 80%的顆 粒為40/70目或50/100目。
6.根據權利要求1所述的芯砂混制工藝，其特徵在於，所述熱芯盒樹脂為呋喃樹脂、酚 醛樹脂或環氧樹脂中的一種。
7.根據權利要求1所述的芯砂混制工藝，其特徵在於，所述固化劑為磺酸固化劑、酚醛 樹脂固化劑或環氧樹脂固化劑中的一種。
8.一種熱芯盒制芯工藝，其特徵在於，包括以下步驟1)根據權利要求1至7中任一項所述的芯砂混制工藝混制芯砂；2)使用射芯機將芯砂射製成型，再加熱固化；3)將固化後得到的砂芯覆上塗料；4)烘乾砂芯。
9.一種砂芯，其特徵在於，由權利要求8所述的熱芯盒制芯工藝製成。
全文摘要
本發明提供一種芯砂混制工藝，包括以下步驟a)將陶瓷砂和焙燒砂按照質量比4∶6～6∶4混合；b)陶瓷砂和焙燒砂初混20-30s，向陶瓷砂和焙燒砂的混合物中加入固化劑，混合50s～60s後再加入熱芯盒樹脂，混制120-150s，所述熱芯盒樹脂的加入質量為陶瓷砂和焙燒砂總質量的1.8％～2.5％，所述固化劑的質量為熱芯盒樹脂質量的20％～30％。還提供了一種包括該芯砂混制工藝的熱芯盒制芯工藝。本發明的芯砂混制工藝，原砂採用陶瓷砂和焙燒砂，在制芯過程中對模具的磨損較小，砂芯脫模性好；更節省樹脂，樹脂用量較小，成本低；陶瓷砂焙燒砂砂芯潰散性好，生產的鑄件的內腔質量較好；陶瓷砂資源更加充足。
文檔編號B22C15/24GK102000777SQ20101059916
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月21日 優先權日2010年12月21日
發明者任懷喜, 佟德輝, 劉云云, 劉慶義, 呂清軻, 孫少軍, 李娜, 李明, 王仕春, 臧加倫, 齊建 申請人:濰柴動力股份有限公司