專利名稱：型芯材料混合物、制造鑄造用型芯的方法以及由該方法制造的型芯的制作方法
技術領域：
本發(fā)明大體上涉及一種鑄造用型芯材料混合物，并且更具體地，涉及一種可適當 地防止強度突然下降并改善除芯(de-coring)性能的型芯材料混合物。在某些優(yōu)選的實施 方式中，本發(fā)明涉及一種制造鑄造用型芯的方法、以及由該方法制造的鑄造用型芯。
背景技術：
通常，當具有腔的鑄件，諸如環(huán)狀管，通過鑄造工藝制造時，具有與該腔對應的形 狀的模具通常稱為型芯。在鑄造中空鑄件的示例性方法中，在型芯被適當?shù)夭贾迷谀＞咧?后，將熔融金屬倒入至模具中。在鑄件凝固后，將鑄件和型芯從模具中取出，然后將型芯與 鑄件分離。根據(jù)制造型芯的方法，將型砂和成形粘合劑適當?shù)鼗旌?，并且成形粘合劑固化?以所需的形狀成形。優(yōu)選地，型砂是普通砂，并且成形粘合劑優(yōu)選地包括無機粘合劑和有機 粘合劑的任意一種。由于有機粘合劑具有快速的固化速度，因此被廣泛使用。然而，當使用 有機粘合劑時，產(chǎn)生有害氣體和冷凝物，它們對鑄造環(huán)境和鑄造模具的壽命具有負面作用。因此，已經(jīng)進行了使用無機粘合劑的研究，特別是使用硅酸鈉基粘合劑的研究?，F(xiàn) 有技術中已知硅酸鈉基粘合劑在撓曲強度方面比有機粘合劑弱，并且由于硅酸鈉固有的吸 水性，在大氣下隨著保留時間(leaving time)的流逝粘合力突然變?nèi)酰沟闷鋸姸却蠓?下降。此外，硅酸鈉基粘合劑在大約或更高的高溫下玻璃化，并且當砂在鑄造后被 移除時模具粘附在鑄件的表面上，因此很難進行后處理。因此，本領域中需要改良的型芯混合物材料。在此背景技術部分公開的上述信息僅僅為了加強對本發(fā)明的背景技術的理解，并 且因此，它可能包含不形成已經(jīng)為本國本領域普通技術人員所公知的現(xiàn)有技術的信息。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，本發(fā)明提供一種可適當?shù)胤乐箯姸却蠓认陆档蔫T造用型芯材料混 合物、一種制造鑄造用型芯的方法、以及由該方法制造的型芯。在優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明還提供一種鑄造用型芯材料組合物，可通過當其暴 露于高溫時大幅度地降低撓曲強度而適當?shù)靥岣叱拘阅?，本發(fā)明還提供一種制造鑄造用 型芯的方法、以及由該方法制造的型芯。
在其他優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明提供一種鑄造用型芯材料混合物，包括型砂，以 及與型砂混合、并由硅酸鈉基粘合劑和氧化膜抑制劑制成的型芯粘合劑。根據(jù)本發(fā)明進一步優(yōu)選的實施方式，提供一種鑄造用型芯材料混合物，包括型砂、 以及硅酸鈉基粘合劑和除芯用添加劑。本發(fā)明還提供一種制造鑄件型芯的方法，包括將型砂、由硅酸鈉基粘合劑和氧化 膜抑制劑組成的型芯粘合劑、由具有ι至IOOnm的粒子的硅膠和具有1至20 μ m的粒子的 硅粉組成的除芯用添加劑形成混合物；將該混合物供應至型芯模具；以及通過將該型芯模 具加熱以使型芯粘合劑水合而使型芯成形。根據(jù)本發(fā)明的其他優(yōu)選的實施方式，提供一種由上述方法制造的型芯。根據(jù)如本文中所述的本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，當由上述任一種方法制造的型芯在 大氣下長時間放置時，有可能適當?shù)胤乐箵锨鷱姸却蠓认陆?。在進一步優(yōu)選的實施方式中，在適當?shù)乇┞队诟邷睾?，撓曲強度大幅度下降，使?可適當?shù)靥岣叱拘阅?。要理解的是本文使用的術語“車輛”或“車輛的”或其他類似術語通常包括機動車， 例如，包括多功能運動車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商務車的客車，包括各種艇和船的水 運工具，飛行器等等，并且包括混合動力車、電動車、插入式(plug-in)混合電動車、氫燃料 車和其他代用燃料車(例如，來源于石油以外的資源的燃料)。如本文所提到的，混合動力車是具有兩種或多種動力源的車輛，例如，具有汽油動 力和電動力的車輛。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點通過合并于本文并構成本說明書一部分的附圖和下面 的具體實施方式
將變得顯而易見或更為詳細地闡述，附圖和具體實施方式
共同用于通過實 施例解釋本發(fā)明的原理。


現(xiàn)在將參照附圖所圖示的其某些示例性的實施方式，詳細描述本發(fā)明的上述和其 它特征，下面給出的實施方式僅僅是出于舉例說明的目的，并且因此不限制本發(fā)明，其中圖1是圖示說明常規(guī)型芯和本發(fā)明的型芯之間的撓曲強度與在大氣下放置時間 的關系的圖，常規(guī)型芯使用其中材料不加入氧化膜抑制劑的鑄造用型芯材料混合物制造， 本發(fā)明的型芯通過使用其中材料加入氧化膜抑制劑的鑄造用型芯材料混合物制造；圖2是圖示說明撓曲強度與常規(guī)無機硅酸鈉基粘合劑和有機粘合劑，以及用于根 據(jù)本發(fā)明的型芯的粘合劑的關系的圖；以及圖3是圖示說明在通過使用其中材料不加入山梨醇的鑄造用型芯材料混合物制 造的型芯和通過使用其中材料加入山梨醇的鑄造用型芯材料混合物制造的型芯之間，撓曲 強度與在大氣下放置時間的關系的圖。
具體實施例方式如本文中所述，本發(fā)明的特征在于一種鑄造用型芯材料混合物，包括型砂、以及與 型砂混合的型芯粘合劑。在一個實施方式中，型芯粘合劑由硅酸鈉基粘合劑和氧化膜抑制劑制成。
在另一個方面，本發(fā)明的特征在于一種制造鑄件型芯的方法，包括以下步驟將型 砂、由硅酸鈉基粘合劑和氧化膜抑制劑組成的型芯粘合劑、由具有1至IOOnm的粒子的硅膠 和具有1至20 μ m的粒子的硅粉組成的除芯用添加劑粘合形成混合物，將該混合物供應至 型芯模具，以及通過將型芯模具加熱使型芯粘合劑水合而使該型芯成形。在一個實施方式中，氧化膜抑制劑包括聚乙二醇、香脂樹脂(balsamresin)、油酸 鋅和硬脂酸鋁中的至少一種，并且氧化膜抑制劑為0. 1至0. 5wt%。在另一個實施方式中，型芯粘合劑包括選自山梨醇、例如糖的單糖、和多糖的至少 一種。本發(fā)明的特征還在于一種由本文中所述的方法制造的型芯。
現(xiàn)在將參考附圖詳細地說明本發(fā)明。在某些優(yōu)選的方面，根據(jù)本發(fā)明的鑄造用型芯材料混合物優(yōu)選地包括型砂、由硅 酸鈉基粘合劑和氧化膜抑制劑組成的型芯粘合劑、以及用于適當?shù)靥岣叱拘阅艿奶砑?劑。優(yōu)選地，型砂是砂，并且優(yōu)選具有30至50AFS GFN(美國鑄造學會顆粒細度指數(shù) (America Foundry Society Grain Fineness Number))的粒度。根據(jù)本發(fā)明的某些優(yōu)選的實施方式，型芯粘合劑是具有適當粘度的粘合材料的物 質(zhì)，并且優(yōu)選地由鈉硅基粘合劑和氧化膜抑制劑組成。在進一步優(yōu)選的實施方式中，型芯粘 合劑可包括山梨醇、諸如糖的單糖、和多糖中的至少一種。在某些示例性的實施方式中，型芯粘合劑與型砂的優(yōu)選的組成比為1至5wt%。在其他某些示例性的實施方式中，硅酸鈉基粘合劑優(yōu)選由8至15wt %的Na2O和27 至34襯％的SW2組成，并且優(yōu)選地，SiO2 Na2O = 2. 4至3. 5。優(yōu)選地，根據(jù)上述實施方 式，表現(xiàn)出最佳撓曲強度。根據(jù)本發(fā)明的進一步優(yōu)選的實施方式，氧化膜抑制劑適當?shù)胤乐拐澈狭τ捎诠杷?鈉基粘合劑固有的吸水性而喪失，并且適當?shù)匮娱L硅酸鈉基粘合劑的可用時間以適當?shù)胤?止撓曲強度大幅度地下降。在某些優(yōu)選的實施方式中，氧化膜抑制劑優(yōu)選地包括聚乙二醇、香脂樹脂、油酸鋅 和硬脂酸鋁中的至少一種。根據(jù)進一步示例性的實施方式，優(yōu)選地，氧化膜抑制劑的組成比 為0. 1至0. 5wt%。在某些示例性的實施方式中，如果組成比偏離此范圍，則撓曲強度大幅 度下降。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，在圖1中比較了氧化膜抑制劑的作用，在通過使 用其中材料不加入氧化膜抑制劑的鑄造用型芯材料混合物制造的常規(guī)型芯的情況下，隨著 在大氣下放置時間的推移，撓曲強度大幅度下降(線a)。在其他示例性的實施方式中，例 如，在通過使用其中材料加入氧化膜抑制劑的鑄造用型芯材料混合物適當?shù)刂圃斓男托镜?情況下，即使經(jīng)過了 96小時，仍保持了 60kg/cm2或更高的撓曲強度(線b)。根據(jù)優(yōu)選的實施方式，例如，如圖2所示，通過使用根據(jù)本發(fā)明的鑄造用型芯材料 混合物制造的型芯的撓曲強度優(yōu)選為60kg/cm2或更高，其顯著地高于使用常規(guī)硅酸鈉基粘 合劑制造的型芯，并且類似于使用有機粘合劑制造的型芯。因此，在如本文中所述的本發(fā)明 的優(yōu)選實施方式中，可獲得適當高的撓曲強度，并且進一步地，當不使用有機粘合劑時可獲 得適當高的撓曲強度。
在進一步優(yōu)選的實施方式中，優(yōu)選型芯粘合劑進一步包括山梨醇、諸如糖的單糖、 和多糖中的至少一種。如果該型芯粘合劑暴露于700°C或更高的高溫，粘合力喪失，并且結(jié) 果撓曲強度大幅度下降，使得粘合劑很容易破碎，這對于除砂性能是有利的。在比較添加山梨醇的作用的一個示例性實施方式中，例如，如圖3所示，在使用其 中不向材料中加入山梨醇而向材料中加入氧化膜抑制劑的鑄造用型芯材料混合物制造的 型芯的情況下，制造的型芯在暴露于高溫后其撓曲強度適當?shù)乇３衷?5kg/cm2或更大。相 反，在使用其中向材料中加入山梨醇和氧化膜抑制劑的鑄造用型芯材料混合物制造的型芯 的情況下，制造的型芯在暴露于高溫后其撓曲強度大幅度地降低至^g/cm2或更小。在進一步優(yōu)選的實施方式中，優(yōu)選將除砂用添加劑加入至型芯材料混合物中，以 便適當?shù)靥岣叱靶阅?。?yōu)選地，除砂用添加劑由硅膠、硅粉和水分組成，其中硅膠和硅粉的組成比為40 至60%，并且剩余為水分。優(yōu)選地，硅膠和硅粉是無定形球形粒子，并且在pH 7至pH 13的范圍內(nèi)。在進一步優(yōu)選的實施方式中，硅膠的粒子為1至lOOnm，并且硅粉的粒子為1至 20 μ m。硅膠與硅粉的體積比優(yōu)選為0. 8至1. 2。本發(fā)明的特征還在于一種制造型芯的方法。在本文中描述了通過使用根據(jù)某些示 例性實施方式的鑄造用型芯材料混合物制造型芯的方法。在第一個實施方式中，型砂、型芯粘合劑和除芯用添加劑優(yōu)選地加入至捏合機中 混合。優(yōu)選地，型芯粘合劑由鈉硅基粘合劑和氧化膜抑制劑組成，并且氧化膜抑制劑適當?shù)?防止由于硅酸鈉的吸水性所引起的撓曲強度下降。優(yōu)選地，通過添加除芯用添加劑，型芯可 很容易從鑄件中去除。在進一步示例性的實施方式中，在將該方法中共混的混合物適當?shù)毓列托灸?具后，型芯模具被適當?shù)丶訜嵋允剐托菊澈蟿┧?，從而完成型芯的成形。因此，即使通過上述方法制造的型芯長時間地放置在大氣下，有可能適當?shù)胤乐?撓曲強度大幅度下降，并且在暴露于高溫后，撓曲強度大幅度下降，使得可以提高除砂性 能。盡管為了說明目的已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但本領域技術人員應當理 解的是，有可能做出各種修改、增加和替換，而不背離如所附權利要求所公開的本發(fā)明的范 圍和精神。
權利要求
1.一種鑄造用型芯材料混合物，包括 型砂；以及與所述型砂混合、并由硅酸鈉基粘合劑和氧化膜抑制劑制成的型芯粘合劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的型芯材料混合物，其中所述氧化膜抑制劑包括選自聚乙二 醇、香脂樹脂、油酸鋅和硬脂酸鋁的至少一種。
3.根據(jù)權利要求2所述的型芯材料混合物，其中所述氧化膜抑制劑為0.1至0. 5wt%0
4.根據(jù)權利要求1所述的型芯材料混合物，進一步包括除芯用添加劑以增強除砂性能。
5.根據(jù)權利要求4所述的型芯材料混合物，其中所述除芯用添加劑由硅膠、硅粉和水 分組成。
6.根據(jù)權利要求5所述的型芯材料混合物，其中所述硅膠與硅粉的組成比為40至 60%。
7.根據(jù)權利要求5所述的型芯材料混合物，其中所述硅膠的粒子為1至lOOnm，并且所 述硅粉的粒子為1至20 μ m。
8.根據(jù)權利要求7所述的型芯材料混合物，其中硅膠與硅粉的體積比為0.8至1. 2。
9.根據(jù)權利要求1所述的型芯材料混合物，其中所述型芯粘合劑包括選自山梨醇、例 如糖的單糖、和多糖的至少一種。
10.根據(jù)權利要求1所述的型芯材料混合物，其中所述型芯粘合劑與所述型砂的組成 比為1至5wt%。
11.根據(jù)權利要求10所述的型芯材料混合物，其中所述硅酸鈉基粘合劑由8至15wt% 的 Nei2O 禾口 27 至 34wt%^ SiO2 組成，其中 SiO2 Na2O = 2. 4 至 3. 5。
12.—種鑄造用型芯材料混合物，包括 型砂；以及與所述型砂混合的硅酸鈉基粘合劑和除芯用添加劑。
13.根據(jù)權利要求12所述的型芯材料混合物，其中所述除芯用添加劑由硅膠、硅粉和 水分組成，并且所述硅膠與硅粉的組成比為40至60%。
14.根據(jù)權利要求13所述的型芯材料混合物，進一步包括型芯粘合劑，所述型芯粘合 劑包括選自山梨醇、例如糖的單糖、和多糖的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鑄造用型芯材料混合物，其防止強度下降并改善除芯性能。型芯材料混合物優(yōu)選地包括型砂、以及由硅酸鈉基粘合劑和氧化膜抑制劑組成的型芯粘合劑。本發(fā)明還提供一種制造鑄造用型芯的方法以及由該方法制造的鑄造用型芯。
文檔編號C04B35/66GK102050630SQ20101017087
公開日2011年5月11日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權日2009年10月30日
發(fā)明者許秀賢, 金漢宰 申請人:株式會社榮一化成, 現(xiàn)代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社