專利名稱：一種芯砂混制工藝、熱芯盒制芯工藝及其制備的砂芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄造領(lǐng)域，具體涉及一種芯砂混制工藝、熱芯盒制芯工藝及其制備的 砂芯。
背景技術(shù)：
熱芯盒制砂芯工藝，是鑄造生產(chǎn)中一種機(jī)器制造砂芯的方法，將鑄造用砂、熱固性 樹(shù)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(jié)劑在很短時(shí)間內(nèi)即可縮聚而硬化，形成砂芯，不 須再進(jìn)烘爐烘干，具有縮短生產(chǎn)周期等優(yōu)點(diǎn)。而且，只要砂芯的表層有毫米結(jié)成硬殼即可自 芯盒取出，中心部分的砂芯利用余熱和硬化反應(yīng)放出的熱量可自行硬化，它為快速生產(chǎn)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， 特別適用于汽車、拖拉機(jī)或類似行業(yè)的鑄件生產(chǎn)。芯砂是鑄造生產(chǎn)中用于制造砂芯的材料，一般由鑄造砂、型砂粘結(jié)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(tài)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(yīng)具有一般型砂的性能外，還要求有較高的強(qiáng)度、透 氣性、退讓性和潰散性。熱芯盒制芯工藝按照制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(shù)脂 混制2min 3min，使用熱芯盒射芯機(jī)將混好的芯砂射制成型，經(jīng)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(wěn)定可靠的生產(chǎn)長(zhǎng)度約Im的干式缸套氣 缸體水套芯，但是鉻礦砂為天然鉻礦石粉碎制得，形狀為尖角顆粒，在長(zhǎng)期使用后，鉻礦砂 對(duì)模具的磨損較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題在于提供一種芯砂混制工藝，其制備的芯砂用于熱芯盒制芯時(shí) 對(duì)模具的磨損較小。本發(fā)明還提供了一種熱芯盒制芯工藝及利用這種制芯工藝制備的砂芯。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)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(zhì)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后再加入熱芯盒樹(shù)脂，混制120-150S，所述熱芯盒樹(shù)脂的加入質(zhì)量為陶瓷砂和焙 燒砂總質(zhì)量的1. 8% 2. 5%，所述固化劑的質(zhì)量為熱芯盒樹(shù)脂質(zhì)量的20% 30%。作為優(yōu)選，所述陶瓷砂的Al2O3含量大于等于75%。作為優(yōu)選，所述陶瓷砂耐火度大于等于1700°C，角形系數(shù)小于等于1. 1。作為優(yōu)選，所述陶瓷砂中75% 80%的顆粒為40/70目或50/100目。
作為優(yōu)選，所述焙燒砂中75% 80%的顆粒為40/70目或50/100目。作為優(yōu)選，所述熱芯盒樹(shù)脂為呋喃樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂中的一種。作為優(yōu)選，所述固化劑為磺酸固化劑、酚醛樹(shù)脂固化劑或環(huán)氧樹(shù)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(jù)所述芯砂混制工藝混制芯砂；2)使用射芯機(jī)將芯砂射制成型，再加熱固化；3)將固化后得到的砂芯覆上涂料；4)烘干砂芯。一種砂芯，由所述熱芯盒制芯工藝制成。本發(fā)明提供的熱芯盒制芯工藝與現(xiàn)有技術(shù)即鉻礦砂熟料砂制芯工藝的區(qū)別在于 芯砂混制工藝，原砂采用陶瓷砂和焙燒砂，陶瓷砂為鋁礬礦高溫下風(fēng)吹成型，形狀為球形， 角形系數(shù)< 1. 1，表面積小，焙燒砂為實(shí)體硅砂，角形系數(shù)< 1.2，而鉻礦砂為尖角結(jié)構(gòu)，角 形系數(shù)大于陶瓷砂和焙燒砂，熟料砂為孔隙片狀結(jié)構(gòu)，容易容納樹(shù)脂，因此陶瓷砂和焙燒砂 比鉻礦和熟料砂更節(jié)省樹(shù)脂；陶瓷砂和焙燒砂由于都經(jīng)過(guò)高溫處理，砂體干凈，含泥量小于 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(guó)內(nèi)所用鉻礦砂多為南非 出產(chǎn)，資源受國(guó)際大宗商品價(jià)格影響重大，運(yùn)輸成本也高，而本申請(qǐng)使用的陶瓷砂為國(guó)內(nèi)生 產(chǎn)，資源更加充足；綜上幾點(diǎn)本發(fā)明的芯砂混制工藝意義重大，可以降低鑄造成本。基于陶 瓷砂焙燒砂的形狀特點(diǎn)，在制芯過(guò)程中該芯砂對(duì)模具的磨損較小，砂芯脫模性好。由于使用 的熱芯盒樹(shù)脂量小，使陶瓷砂焙燒砂砂芯潰散性好，因此采用本發(fā)明的熱芯盒制芯工藝生 產(chǎn)的鑄件的內(nèi)腔質(zhì)量較好。本發(fā)明提供的熱芯盒制芯工藝與現(xiàn)有技術(shù)覆膜砂制芯工藝的區(qū)別在于制得砂芯 的大小不同以及鑄造過(guò)程對(duì)砂芯的要求不同。陶瓷砂焙燒砂制芯工藝可以生產(chǎn)長(zhǎng)約lm，壁 厚8-lOmm的超大砂芯；該砂芯可以滿足惡劣的鑄造環(huán)境，該砂芯強(qiáng)度高，鑄造過(guò)程不斷裂； 陶瓷砂具有較大的蓄熱系數(shù)，鑄造過(guò)程變形量小，滿足鑄造工藝要求。覆膜砂制芯工藝一般 用于生產(chǎn)長(zhǎng)度500mm以內(nèi)的砂芯，該工藝種原砂不含高蓄熱系數(shù)的物質(zhì)，生產(chǎn)的砂芯尺寸 越大變形量越大。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步了解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是 應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的 限制。本發(fā)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(zhì)量比4 6 6 4放入混砂機(jī)中混合均勻。陶瓷 砂也叫寶珠砂，是一種高鋁砂，為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，資源充足，本發(fā)明優(yōu)選使用Al2O3含量大于等于 75%的陶瓷砂，耐火度大于等于1700°C，角形系數(shù)小于等于1. 1，顆粒較圓，優(yōu)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(jīng)870°C以 上高溫2h 3h焙燒后得到，制備過(guò)程發(fā)生相變，主要成分是二氧化硅，優(yōu)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后再加入熱芯盒樹(shù)脂，混制120-150S，熱芯盒樹(shù)脂的加入量為陶瓷砂和焙燒砂總 質(zhì)量的1. 8% 2. 5%，固化劑的質(zhì)量為熱芯盒樹(shù)脂質(zhì)量的20% 30%。熱芯盒樹(shù)脂為呋 喃樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂中的一種，固化劑為硫磺固化劑、酚醛樹(shù)脂固化劑或環(huán)氧樹(shù)脂 固化劑中的一種。陶瓷砂的表面積較大，焙燒砂為實(shí)體硅砂，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(jié)構(gòu)的熟料砂更節(jié)省樹(shù)脂，制芯成本較低。本發(fā)明提供的熱芯盒制芯工藝，包括以下步驟1)根據(jù)上述本發(fā)明提供的芯砂混制工藝混制芯砂。2)使用熱芯盒射芯機(jī)將混制好的芯砂射制成型，再經(jīng)過(guò)加熱固化，射砂壓力、保溫 溫度和固化時(shí)間與現(xiàn)有熱芯盒制芯工藝相同，根據(jù)砂芯的大小、厚薄等而定，為本領(lǐng)域技術(shù) 人員所公知。由于陶瓷砂為鋁礬礦高溫下風(fēng)吹成型，形狀為球形，在射芯機(jī)制芯過(guò)程中對(duì)模 具的磨損較小，砂芯脫模性好。3)將固化后得到的砂芯覆上水基或醇基涂料。4)將覆了涂料的砂芯烘干，根據(jù)砂芯的大小、厚薄等確定烘干溫度、烘干時(shí)間，為 本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。本發(fā)明還提供由上述熱芯盒制芯工藝制成的砂芯，該砂芯比鉻礦砂熟料砂制芯工 藝制備的砂芯的潰散性好，使用該砂芯生產(chǎn)的鑄件的內(nèi)腔質(zhì)量也更好。現(xiàn)利用本發(fā)明提供的熱芯盒制芯工藝制備干式缸套氣缸體水套砂芯，砂芯總長(zhǎng) 970mm,主要厚度8_10mm，最薄5mm，這種砂芯長(zhǎng)度大、砂芯薄，鑄造過(guò)程對(duì)該砂芯要求很高， 不能變形、斷裂，很難生產(chǎn)，具體制備過(guò)程如下實(shí)施例1 1)取陶瓷砂和焙燒砂按照質(zhì)量比4 6放入混砂機(jī)中混合均勻，其中陶瓷砂為鞏 義市米河宏達(dá)白水泥廠生產(chǎn)，型號(hào)為AFS，焙燒砂為承德旭城造型材料有限公司生產(chǎn)。向陶瓷砂和焙燒砂的混合物中加入烏洛托品水溶液，烏洛托品水溶液制備方法是 將烏洛托品放到50°C左右的水中，形成過(guò)飽和溶液。然后再加入昌樂(lè)恒昌化工有限公司生 產(chǎn)的301酚醛樹(shù)脂混合均勻，301酚醛樹(shù)脂的質(zhì)量為陶瓷砂和焙燒砂總質(zhì)量的2. 0%，烏洛 托品水溶液中烏洛托品的質(zhì)量為301酚醛樹(shù)脂質(zhì)量的22%。2)使用蘇州明志鑄造裝備有限公司的MRB40射芯機(jī)將混制好的芯砂設(shè)置成型，再 經(jīng)過(guò)加熱固化，射砂壓力為0. 4Mpa，保溫溫度220°C，固化IOOs后脫模。3)將成型的砂芯涂覆水基涂料。4)將芯砂烘干。實(shí)施例2:1)取陶瓷砂和焙燒砂按照質(zhì)量比5 5放入混砂機(jī)中混合均勻，其中陶瓷砂為鞏 義市米河宏達(dá)白水泥廠生產(chǎn)，型號(hào)為AFS，焙燒砂為承德旭城造型材料有限公司生產(chǎn)。向陶瓷砂和焙燒砂的混合物中加入諸城永創(chuàng)鑄造材料有限公司生產(chǎn)的YCG 103 磺酸固化劑，然后再加入諸城永創(chuàng)鑄造材料有限公司生產(chǎn)的YC600呋喃樹(shù)脂混合均勻， YC600呋喃樹(shù)脂的質(zhì)量為陶瓷砂和焙燒砂總質(zhì)量的2. 2%, YCG-103磺酸固化劑的質(zhì)量為 YC600呋喃樹(shù)脂質(zhì)量的25%。2)使用蘇州明志鑄造裝備有限公司的MRB40射芯機(jī)將混制好的芯砂設(shè)置成型，再經(jīng)過(guò)加熱固化，射砂壓力為0. 5Mpa，保溫溫度250°C，固化IlOs后脫模。3)將成型的砂芯涂覆水基涂料。4)將芯砂烘干。實(shí)施例3 1)取陶瓷砂和焙燒砂按照質(zhì)量比6 4放入混砂機(jī)中混合均勻，其中陶瓷砂為鞏 義市米河宏達(dá)白水泥廠生產(chǎn)，型號(hào)為AFS，焙燒砂為承德旭城造型材料有限公司生產(chǎn)。向陶瓷砂和焙燒砂的混合物中加入蘇州圣杰特種樹(shù)脂有限公司生產(chǎn)的HTW-208 胺類固化劑，然后再加入蘇州圣杰特種樹(shù)脂有限公司生產(chǎn)的HTW-608環(huán)氧樹(shù)脂混合均勻， HTW-608環(huán)氧樹(shù)脂的質(zhì)量為陶瓷砂和焙燒砂總質(zhì)量的2. 5%,HTff-208胺類固化劑的質(zhì)量為 HTW-608環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的28%。2)使用蘇州明志鑄造裝備有限公司的MRB40射芯機(jī)將混制好的芯砂設(shè)置成型，再 經(jīng)過(guò)加熱固化，射砂壓力為0. 4Mpa，保溫溫度240°C，固化120s后脫模。3)將成型的砂芯涂覆醇基涂料。4)將芯砂烘干。對(duì)實(shí)施例1-3制備的砂芯的性能進(jìn)行測(cè)試，然后用于生產(chǎn)鑄件，結(jié)果如下表1砂芯試樣的性能測(cè)試
權(quán)利要求
1.一種芯砂混制工藝，其特征在于，包括以下步驟a)將陶瓷砂和焙燒砂按照質(zhì)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后再加入熱芯盒樹(shù)脂，混制120-150S，所述熱芯盒樹(shù)脂的加入質(zhì)量為陶瓷砂和焙 燒砂總質(zhì)量的1. 8% 2. 5%，所述固化劑的質(zhì)量為熱芯盒樹(shù)脂質(zhì)量的20% 30%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯砂混制工藝，其特征在于，所述陶瓷砂的Al2O3含量大于等 于 75%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的芯砂混制工藝，其特征在于，所述陶瓷砂耐火度大于等于 1700°C，角形系數(shù)小于等于1. 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的芯砂混制工藝，其特征在于，所述陶瓷砂中75% 80% 的顆粒為40/70目或50/100目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯砂混制工藝，其特征在于，所述焙燒砂中75% 80%的顆 粒為40/70目或50/100目。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯砂混制工藝，其特征在于，所述熱芯盒樹(shù)脂為呋喃樹(shù)脂、酚 醛樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯砂混制工藝，其特征在于，所述固化劑為磺酸固化劑、酚醛 樹(shù)脂固化劑或環(huán)氧樹(shù)脂固化劑中的一種。
8.一種熱芯盒制芯工藝，其特征在于，包括以下步驟1)根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的芯砂混制工藝混制芯砂；2)使用射芯機(jī)將芯砂射制成型，再加熱固化；3)將固化后得到的砂芯覆上涂料；4)烘干砂芯。
9.一種砂芯，其特征在于，由權(quán)利要求8所述的熱芯盒制芯工藝制成。
全文摘要
本發(fā)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(zhì)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后再加入熱芯盒樹(shù)脂，混制120-150s，所述熱芯盒樹(shù)脂的加入質(zhì)量為陶瓷砂和焙燒砂總質(zhì)量的1.8％～2.5％，所述固化劑的質(zhì)量為熱芯盒樹(shù)脂質(zhì)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(fā)明的芯砂混制工藝，原砂采用陶瓷砂和焙燒砂，在制芯過(guò)程中對(duì)模具的磨損較小，砂芯脫模性好；更節(jié)省樹(shù)脂，樹(shù)脂用量較小，成本低；陶瓷砂焙燒砂砂芯潰散性好，生產(chǎn)的鑄件的內(nèi)腔質(zhì)量較好；陶瓷砂資源更加充足。
文檔編號(hào)B22C15/24GK102000777SQ20101059916
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)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(qǐng)人:濰柴動(dòng)力股份有限公司