專利名稱：二氧化碳硬化冷芯盒制芯方法及車鉤鉤體芯制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄鋼技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種二氧化碳硬化冷芯盒制芯方法，以及車鉤鉤體芯的制造方法。
背景技術(shù)：
目如，國(guó)內(nèi)外米用較多的冷芯盒制芯方法是二乙胺法和二氧化硫法,而二乙胺和二氧化硫?qū)儆谟卸疚镔|(zhì)，容易污染環(huán)境和危害人類健康。進(jìn)入21世紀(jì)后，人們對(duì)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)不斷增強(qiáng)，發(fā)展無(wú)毒、低毒氣體硬化法是冷芯盒的發(fā)展方向。二氧化碳是無(wú)毒、無(wú)味氣體，在空氣中允許的最大濃度為5000 X 10_6%，因此二氧化碳硬化樹脂砂能夠滿足這一要求。氣硬冷芯盒工藝是將原砂與冷芯盒樹脂混合后吹(射)入芯盒，然后吹入氣體固化劑，砂芯即在常溫下快速固化，凈化殘余的固化劑后，即可出芯。氣硬冷芯盒法是一種高效制芯工藝，與熱芯盒、殼芯比較具有高效、節(jié)能、勞動(dòng)條件好等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛用于鑄造生產(chǎn)中。現(xiàn)二氧化碳硬化樹脂砂冷芯盒法最常用的主要有堿性酚醛樹脂砂二氧化碳硬化冷芯盒法和聚丙烯酸鈉樹脂砂二氧化碳硬化冷芯盒法。其中堿性酚醛樹脂砂二氧化碳硬化的高溫強(qiáng)度明顯高于聚丙烯酸鈉樹脂砂，具有較強(qiáng)的抗開裂性和抗變形性，但由于在高溫時(shí)出現(xiàn)一定的塑性，在車鉤鉤體芯上批量應(yīng)用后，車鉤鉤體芯產(chǎn)生裂紋缺陷的比例大，無(wú)法消除，因此在車鉤鉤體芯上未被長(zhǎng)期采用。目前，車鉤鉤體芯的制造多采用聚丙烯酸鈉樹脂砂二氧化碳硬化冷芯盒制芯法。該方法主要是以聚丙烯酸鈉樹脂為固化樹脂、二氧化碳?xì)怏w為固化劑，通過(guò)配套的冷芯盒設(shè)備進(jìn)行射砂和通入二氧化碳?xì)怏w，使樹脂砂在很短的時(shí)間內(nèi)快速硬化。主要技術(shù)方案為原砂采用粒度為50/100目的人造整型砂(即為普通人工硅砂，由巖石破碎后篩選而制成的，主要的沙粒形狀為尖角型顆粒)，聚丙烯酸鈉樹脂加入量占原砂重量的6% -7%，促硬劑Ca(OH)2加入量占聚丙烯酸鈉樹脂重量的50%，吹入二氧化碳的時(shí)間為lmin，射芯風(fēng)壓為0. 5MPa，射砂時(shí)間為5秒。采用該技術(shù)方案試樣的即時(shí)強(qiáng)度為0. 15-0. 16MPa，24h干拉強(qiáng)度為 0. 4-0. 5MPa。現(xiàn)有技術(shù)中所采用的二氧化碳硬化冷芯盒制芯法的存在的主要問(wèn)題是一方面，吹入的二氧化碳充型不均勻，內(nèi)部吹不透，導(dǎo)致砂芯從表面至心部整個(gè)截面上硬化不均勻，表現(xiàn)為表面硬化充分，心部硬化不充分；另一方面，砂芯強(qiáng)度較低，在放置過(guò)程中易出現(xiàn)變形、開裂，砂芯尺寸精度難以保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的主要技術(shù)問(wèn)題在于提供一種二氧化碳硬化冷芯盒制芯方法，使砂芯表面至心部整個(gè)截面上硬化均勻，利于砂芯強(qiáng)度的提高。本發(fā)明還提供了一種制造車鉤鉤體芯的方法，通過(guò)對(duì)制芯工藝的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)利用二氧化碳硬化冷芯盒工藝批量生產(chǎn)車鉤鉤體芯的目的。
本發(fā)明提供了一種二氧化碳硬化冷芯盒制芯的方法，該方法包括在原砂中加入聚丙烯酸鈉樹脂和促硬劑并采用混砂機(jī)混制，出砂加入到冷芯盒制芯砂斗中，射芯吹入二氧化碳使樹脂砂硬化的過(guò)程，其中，所述原砂采用粒度為40/70目和50/100目的兩種整型砂混合而成。本發(fā)明所用的整型砂是指將對(duì)原料實(shí)施破碎、篩選等處理(整型處理)后的原料砂，例如可以是對(duì)巖石實(shí)施破碎并篩選而制成硅的砂，優(yōu)選使用優(yōu)質(zhì)人造整型砂，也即行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中定義的精制人工硅砂，其沙粒形狀多數(shù)為尖角型和球型顆粒，更利于提高型砂的流動(dòng)性。根據(jù)本發(fā)明提供的二氧化碳硬化冷芯盒制芯的方法，優(yōu)選地，采用粒度為40/70目和50/100目的兩種整型砂，優(yōu)選是優(yōu)質(zhì)人造整型砂，按重量比為1:1混合得到原砂。根據(jù)本發(fā)明的方案，“40/70目”和“50/100目”分別表示所使用的整型砂的粒度集中在40-70目之間和50-100目之間。實(shí)際操作中，一般選擇相應(yīng)的篩網(wǎng)，收取相應(yīng)粒度區(qū)間的原料砂，混合制成本發(fā)明所用的原砂，也可以直接購(gòu)買符合要求原料砂。在制芯工藝中，聚丙烯酸鈉樹脂作為固化樹脂，用量過(guò)多會(huì)增加粘度，導(dǎo)致原砂的流動(dòng)性降低。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，在選擇適當(dāng)?shù)脑扒疤嵯拢瑑?yōu)選控制聚丙烯酸鈉樹脂加入量占原砂重量的4. 5-6%，相比于現(xiàn)有技術(shù)，更提高了砂芯的流動(dòng)性和強(qiáng)度，同時(shí)也降低了成本。本發(fā)明使用的聚丙烯酸鈉樹脂沒(méi)有特殊限定，均為本領(lǐng)域常規(guī)原料。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，優(yōu)選的促硬劑可以是Ca(OH)2，并且優(yōu)選控制該促硬劑的加入量占聚丙烯酸鈉樹脂重量的40-45%即可滿足制芯工藝的要求，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明工藝中促硬劑的用量雖然降低了，但在實(shí)現(xiàn)砂芯強(qiáng)度提高的前提下，卻降低了發(fā)氣量，同時(shí)也降低了成本。按照本發(fā)明的方法，在原砂中加入聚丙烯酸鈉樹脂和促硬劑，采用混砂機(jī)混制的過(guò)程優(yōu)選包括，將聚丙烯酸鈉樹脂加入原砂中混碾30-90秒，然后再加入促硬劑繼續(xù)混碾30-90秒。該處理過(guò)程采用兩次混碾，達(dá)到使聚丙烯酸鈉樹脂和促硬劑Ca(OH)2達(dá)到充分均勻混合的目的，從而利于更有效地克服砂芯表面至心部整個(gè)截面上硬化不均勻的缺陷。本發(fā)明采用混碾設(shè)備和方法均為常規(guī)手段，每次混碾的時(shí)間也可以根據(jù)物料的情況調(diào)整，一般情況下，兩次混碾均控制在一分鐘左右即可達(dá)到要求。按照本發(fā)明的方法，在射芯吹入二氧化碳過(guò)程中，吹入二氧化碳的時(shí)間可以為45-55秒，相比于現(xiàn)有技術(shù)，縮短了射芯吹入二氧化碳的時(shí)間，也節(jié)省了樹脂砂硬化的時(shí)間。本發(fā)明對(duì)所使用的CO2沒(méi)有特別限定，一般為含量96 %以上的工業(yè)品。根據(jù)本發(fā)明的方法，射芯和射砂的操作均為常規(guī)技術(shù)，沒(méi)有特殊限定，例如，射芯風(fēng)壓為0. 5MPa，射砂時(shí)間為5秒。本發(fā)明提供的二氧化碳硬化冷芯盒制芯方法的制芯方法可應(yīng)用于車鉤鉤體芯的制造上。所以，本發(fā)明還提供了制造車鉤鉤體芯的方法，采用上述二氧化碳硬化冷芯盒制芯的方法制造符合設(shè)計(jì)要求的車鉤鉤體芯。采用本技術(shù)方案制造出的車鉤鉤體整體芯尺寸精度滿足工藝要求，硬化均勻，芯砂強(qiáng)度高，而且成品率高，基本無(wú)破損。綜上所述，本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下有益效果1、本發(fā)明方法中限定原砂采用不同粒度的優(yōu)質(zhì)人造整型砂混合而成，與現(xiàn)有技術(shù)方案中僅使用的粒度為50/100目的單一品種人造整型砂相比，砂芯的透氣性良好，吹入的二氧化碳充型均勻，保證了砂芯表面至心部整個(gè)截面上均勻硬化，不易破損。2、本發(fā)明的實(shí)施相比于現(xiàn)有技術(shù)，對(duì)于促硬劑和聚丙烯酸鈉樹脂的使用量要求顯著降低，提高砂芯流動(dòng)性和強(qiáng)度的同時(shí)，也降低了生產(chǎn)成本。3、本發(fā)明的方法顯著提高了砂芯的強(qiáng)度，提高了砂芯的成品率，因此可應(yīng)用于車鉤鉤體芯的批量生產(chǎn)，并且其制造方法相比于其他冷芯盒制芯方法具有對(duì)人體和環(huán)境危害性低的優(yōu)點(diǎn)。


圖1顯示為Ca(OH)2加入量(占聚丙烯酸鈉樹脂加入量％ )與砂芯強(qiáng)度的關(guān)系(注圖1為聚丙稀酸鈉樹脂加入量占原砂重量4. 5%時(shí)的數(shù)據(jù))。圖2顯示為聚丙烯酸鈉樹脂加入量(占原砂重量％ )與砂芯強(qiáng)度的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方案和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)闡述，旨在幫助閱讀者更好地理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，不能理解為對(duì)本發(fā)明實(shí)施范圍的限定。根據(jù)本發(fā)明的具體技術(shù)方案，下面對(duì)所使用的原料作具體說(shuō)明(I)原砂發(fā)明人的研究結(jié)果顯示，不同的原砂及組成對(duì)聚丙烯酸鈉樹脂砂的即時(shí)干拉強(qiáng)度、濕壓強(qiáng)度及流動(dòng)性均有較大程度的影響(本發(fā)明所述的聚丙烯酸鈉樹脂砂是指在原砂中加入聚丙烯酸鈉樹脂和促 硬劑后的混合物料)，具體結(jié)果見表1、表2、表3。以下實(shí)驗(yàn)和實(shí)施例中，使用的聚丙烯酸鈉樹脂為齊齊哈爾第一化工公司生產(chǎn)，為白色稠狀液體，比重1. 130-1. 15(^/ 113，粘度350-420叩，含水量62-68%。原砂采用的是符合GB/T5611-1998中4. 2. 13標(biāo)準(zhǔn)的整型砂。對(duì)于聚丙烯酸鈉樹脂砂的即時(shí)干拉強(qiáng)度和濕壓強(qiáng)度的測(cè)定方法如下即時(shí)干拉強(qiáng)度利用錘擊式制樣機(jī)把聚丙烯酸鈉樹脂砂制成標(biāo)準(zhǔn)“8”字形試樣，然后放置在密閉的氣罩中，吹入二氧化碳60秒后，再放置60秒，取出試樣，用型砂強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)測(cè)定聚丙烯酸鈉樹脂砂的即時(shí)干拉強(qiáng)度。(檢測(cè)程序見GB/T2684-2009 5.6.3.3)濕壓強(qiáng)度利用錘擊式制樣機(jī)把聚丙烯酸鈉樹脂砂制成050 X 50mm的圓柱形試樣，用型砂強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)測(cè)定聚丙烯酸鈉樹脂砂的濕壓強(qiáng)度。(檢測(cè)程序見GB/T2684-2009 5. 6. 3.1)表I幾種硅砂的技術(shù)指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種二氧化碳硬化冷芯盒制芯的方法，該方法包括，在原砂中加入聚丙烯酸鈉樹脂和促硬劑并采用混砂機(jī)混制，出砂加入到冷芯盒制芯砂斗中，射芯吹入二氧化碳使樹脂砂硬化的過(guò)程，其中，所述原砂采用粒度為40/70目和50/100目的兩種整型砂混合而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳硬化冷芯盒制芯的方法，其特征在于，所述的原砂采用粒度為40/70目和50/100目的兩種整型砂按1:1的重量比混合而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二氧化碳硬化冷芯盒制芯的方法，其特征在于，所述粒度為40/70目和50/100目的整型砂為精制人工硅砂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳硬化冷芯盒制芯的方法，其特征在于，所述的聚丙烯酸鈉樹脂加入量占原砂重量的4. 5-6%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳硬化冷芯盒制芯的方法，其特征在于，所述的促硬劑的加入量占聚丙烯酸鈉樹脂重量的40-45%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的二氧化碳硬化冷芯盒制芯的方法，其特征在于，所述的促硬劑為Ca(OH)2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的二氧化碳硬化冷芯盒制芯的方法，其特征在于，所述在原砂中加入聚丙烯酸鈉樹脂和促硬劑并采用混砂機(jī)混制的過(guò)程包括，將聚丙烯酸鈉樹脂加入原砂中混碾30-90秒，然后再加入促硬劑繼續(xù)混碾30-90秒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的二氧化碳硬化冷芯盒制芯的方法，其特征在于，射芯吹入二氧化碳時(shí)，吹二氧化碳的時(shí)間為45-55秒。
9.一種車鉤鉤體芯的制造方法，包括按照權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述二氧化碳硬化冷芯盒制芯方法制芯的過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚丙烯酸鈉樹脂砂二氧化碳硬化冷芯盒制芯方法，所述方法包括一種二氧化碳硬化冷芯盒制芯的方法，該方法包括，在原砂中加入聚丙烯酸鈉樹脂和促硬劑并采用混砂機(jī)混制，出砂加入到冷芯盒制芯砂斗中，射芯吹入二氧化碳使樹脂砂硬化的過(guò)程，其中，所述原砂采用粒度為40/70目和50/100目的兩種整型砂混合而成。該方法具有硬化時(shí)間短，砂芯表面至心部整個(gè)截面上硬化均勻，在規(guī)定的放置時(shí)間內(nèi)不易變形、開裂的優(yōu)點(diǎn)，與其它硬化方法相比還具有環(huán)保的特點(diǎn)。該方法可以應(yīng)用在車鉤鉤體芯上，射出的車鉤鉤體整體芯尺寸精度滿足工藝要求，硬化均勻，砂芯強(qiáng)度高，基本無(wú)破損，適合大范圍的工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B22C1/10GK103028703SQ20111030213
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者趙庚寧, 凌云飛, 王晶, 周宇航 申請(qǐng)人:齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司