本發(fā)明涉及一種鑄造工藝用的澆注系統(tǒng)部件及其成型方法，特別是一種紙質(zhì)澆道管及其成型方法。
背景技術(shù)：
在鑄造時(shí)，通常使用樹(shù)脂砂形成具有型腔的砂型，同時(shí)形成向該型腔供給高溫熔融金屬液的注入口、澆口、流道和內(nèi)澆口，其統(tǒng)稱為澆注系統(tǒng)，并進(jìn)一步形成排氣孔、冒口、出氣口。上述澆注系統(tǒng)、排氣孔、冒口、出氣口通常用樹(shù)脂砂一體形成，澆注系統(tǒng)還可以由陶瓷澆道管、冒口、澆口杯部件構(gòu)成。
在將上述澆注系統(tǒng)用樹(shù)脂砂一體形成的情況下，難以避免會(huì)使?jié)沧⑾到y(tǒng)的部件組成復(fù)雜化，并且易于向熔融金屬中混入鑄造用樹(shù)脂砂。在使用由陶瓷澆道管構(gòu)成的澆注系統(tǒng)的情況下，熔融金屬接觸時(shí)易降低熔融金屬的溫度。另外，在制作澆注系統(tǒng)時(shí)，必須用高速切割器切斷陶瓷澆道管，并用膠帶纏繞切斷的耐火材料以將它們連接在一起，操作很麻煩。澆注后，澆注系統(tǒng)被破損，打箱后產(chǎn)生大量的工業(yè)粉塵和工業(yè)廢棄物，廢棄物處理費(fèi)時(shí)費(fèi)力，可見(jiàn)，由陶瓷澆道管構(gòu)成的澆注系統(tǒng)給操作帶來(lái)很多不便。
為此，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00910117239.6公開(kāi)了一種鑄造用紙質(zhì)澆道管及其成型工藝，用廢紙紙漿、可燒結(jié)填充材料、粘結(jié)材料，及增強(qiáng)劑、防潮劑材料，采用真空吸附成型，然而，組合了廢紙紙漿和有機(jī)粘合劑的澆道管在供給高溫熔融金屬時(shí)，存在以下不足：由于熱分解產(chǎn)生大量的煙氣，有使熔融金屬漏出的可能；另外，組合了廢紙紙漿和有機(jī)粘合劑材料的澆道管，由于材料中缺少剛性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度不高，不能適用于各種要求的澆注系統(tǒng)。另外，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01510723033.3公開(kāi)了一種鑄造用紙質(zhì)澆道管及其制造方法，采用有機(jī)纖維、無(wú)機(jī)纖維、燒結(jié)耐火材料、粘結(jié)劑、防水防潮劑、增強(qiáng)劑、助濾劑及助熔劑，機(jī)械成型、熱壓整形加工，但其仍存在材料配比復(fù)雜，碳化時(shí)出氣量大，大量氣體造成氣孔，使鑄件報(bào)廢，不能適用于各種要求的澆注系統(tǒng)的缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種鑄造用澆注系統(tǒng)部件及其成型方法，要解決的技術(shù)問(wèn)題是提高鑄造用澆注系統(tǒng)部件強(qiáng)度。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種鑄造用澆注系統(tǒng)部件，由以下質(zhì)量百分比的材料組成：有機(jī)纖維20～60％，無(wú)機(jī)纖維1～30％，耐火填料10～30％，粘合劑20～69％；
所述有機(jī)纖維為紙纖維、合成纖維、再生纖維、人造纖維、木漿、蘆葦漿、竹子和稻草中的一種以上，有機(jī)纖維的平均纖維長(zhǎng)度為1～2mm；
所述無(wú)機(jī)纖維為碳纖維、人造礦物纖維、陶瓷纖維和天然礦物纖維中的一種以上，無(wú)機(jī)纖維的平均纖維長(zhǎng)為1～5mm；
所述耐火填料為藍(lán)晶石、長(zhǎng)石、粘土、蒙脫石、膨潤(rùn)土、高鋁粉、長(zhǎng)石、石英和石墨中的二種以上；
所述粘合劑為有機(jī)粘合劑和/或無(wú)機(jī)粘合劑；所述有機(jī)粘合劑為熱固化性樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂、可溶酚醛樹(shù)脂、膠體氧化硅、硅酸乙酯或水玻璃；所述無(wú)機(jī)粘合劑為水玻璃、硅酸乙酯、氧化硅、膨潤(rùn)土、高嶺土、珍珠巖、莫來(lái)石、硅灰石和三氧化二鋁中的一種以上。
本發(fā)明的鑄造用澆注系統(tǒng)部件由以下質(zhì)量百分比的材料組成：20％的廢舊紙箱，1％的碳纖維，5％的粘土，5％的藍(lán)晶石，30％的環(huán)氧樹(shù)脂，39％的莫來(lái)石。
本發(fā)明的鑄造用澆注系統(tǒng)部件由以下質(zhì)量百分比的材料組成：20％的廢舊紙箱，15％的碳纖維，15％陶瓷纖維，10％的粘土，5％的藍(lán)晶石，20％的呋喃樹(shù)脂，15％的硅灰石。
本發(fā)明的鑄造用澆注系統(tǒng)部件由以下質(zhì)量百分比的材料組成：30％的廢舊報(bào)紙，8％人造纖維，2％的陶瓷纖，30％的藍(lán)晶石，20％的酚醛樹(shù)脂，10％的硅灰石。
本發(fā)明的鑄造用澆注系統(tǒng)部件由以下質(zhì)量百分比的材料組成：60％的廢舊報(bào)紙，5％的礦物纖維，5％的陶瓷纖維，10％的粘土，10％的酚醛樹(shù)脂，10％的三氧化二鋁。
一種鑄造用澆注系統(tǒng)部件的成型方法，包括以下步驟：
一、制漿，按質(zhì)量百分比，將20～60％的有機(jī)纖維、分散劑加入碎解機(jī)，制成有機(jī)纖維漿，放入漿池，有機(jī)纖維漿質(zhì)量濃度為1～5％；
將1～30％的無(wú)機(jī)纖維放入水中，轉(zhuǎn)速為60～150r/min，攪拌24小時(shí)，得到無(wú)機(jī)纖維漿料，無(wú)機(jī)纖維在水中的質(zhì)量濃度為1％；
將10～30％的耐火材料和20～69％的粘合劑，加入到攪拌機(jī)中混合均勻；
在轉(zhuǎn)速為60～150r/min下,將無(wú)機(jī)纖維漿料、混合后的耐火材料和粘合劑，依次加入漿池后，攪拌0.5～1h，得到漿料，將漿料抽入定量箱內(nèi)，維持轉(zhuǎn)速60～150r/min循環(huán)；
所述有機(jī)纖維為紙纖維、合成纖維、再生纖維、人造纖維、木漿、蘆葦漿、竹子和稻草中的一種以上；
所述無(wú)機(jī)纖維為碳纖維、人造礦物纖維、陶瓷纖維和天然礦物纖維中的一種以上；
所述耐火填料為藍(lán)晶石、長(zhǎng)石、粘土、蒙脫石、膨潤(rùn)土、高鋁粉、長(zhǎng)石、石英和石墨中的二種以上；
所述粘合劑為有機(jī)粘合劑和/或無(wú)機(jī)粘合劑；所述有機(jī)粘合劑為熱固化性樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂或呋喃樹(shù)脂；所述無(wú)機(jī)粘合劑為水玻璃、硅酸乙酯、氧化硅、膨潤(rùn)土、高嶺土、珍珠巖、莫來(lái)石、硅灰石和三氧化二鋁中的一種以上；
所述分散劑是水或乙醇；
二、成型，將網(wǎng)膜外模置入定量箱漿料內(nèi)，網(wǎng)膜為不銹鋼網(wǎng)，網(wǎng)孔大小為30～60目，對(duì)網(wǎng)膜外模內(nèi)抽真空，真空度為低于0.1mpa，時(shí)間為1～5秒，進(jìn)行真空吸附成型、脫水，采用壓縮空氣從網(wǎng)膜外模內(nèi)吹氣，成型的管狀物脫離網(wǎng)膜外模，得到成型的管狀產(chǎn)品；
三、干燥，以1～5℃/min的升溫速度，從常溫升溫至50～100℃，保溫3～6h，爐內(nèi)自然降溫至常溫，得到鑄造用澆注系統(tǒng)部件。
本發(fā)明的方法步驟一的有機(jī)纖維漿質(zhì)量為1～3％。
本發(fā)明的方法步驟一的分散劑是水。
本發(fā)明的方法步驟二真空脫水后，管狀產(chǎn)品的質(zhì)量含水率為70％以下。
一種鑄造用澆注系統(tǒng)部件的成型方法，包括以下步驟：
一、制漿，按質(zhì)量百分比，將20～60％的有機(jī)纖維、水加入碎解機(jī)，制成有機(jī)纖維漿，放入漿池，有機(jī)纖維漿質(zhì)量濃度為1～5％；
將1～30％的無(wú)機(jī)纖維放入水中，轉(zhuǎn)速為60～150r/min，攪拌24小時(shí)，得到無(wú)機(jī)纖維漿料，無(wú)機(jī)纖維在水中的質(zhì)量濃度為1％；
在轉(zhuǎn)速為60～150r/min下,將無(wú)機(jī)纖維漿料、10～30％的耐火材料，依次加入漿池，攪拌0.5～1h，得到漿料，將漿料抽入定量箱內(nèi)，維持轉(zhuǎn)速60～150r/min循環(huán)；
所述有機(jī)纖維為紙纖維、合成纖維、再生纖維、人造纖維、木漿、蘆葦漿、竹子和稻草中的一種以上；
所述無(wú)機(jī)纖維為碳纖維、人造礦物纖維、陶瓷纖維和天然礦物纖維中的一種以上；
所述耐火填料為藍(lán)晶石、長(zhǎng)石、粘土、蒙脫石、膨潤(rùn)土、高鋁粉、長(zhǎng)石、石英和石墨中的二種以上；
二、成型，將網(wǎng)膜外模，置入定量箱漿料內(nèi)，網(wǎng)膜為不銹鋼網(wǎng)，網(wǎng)孔大小為30～60目，對(duì)網(wǎng)膜外模內(nèi)抽真空，真空度為低于0.1mpa，時(shí)間為1～5秒，進(jìn)行真空吸附成型、脫水，含水率為70％以下，采用壓縮空氣從網(wǎng)膜外模內(nèi)吹氣，成型的管狀物脫離網(wǎng)膜外模，得到成型的管狀產(chǎn)品；
三、含浸，將20～69％的粘合劑溶解于水中，調(diào)制成質(zhì)量濃度為0.5～1％的溶液，將管狀產(chǎn)品浸入到溶液中1～5s，室內(nèi)自然晾干；
四、干燥，以1～5℃/min的升溫速度，從常溫升溫至50～100℃，保溫3～6h，爐內(nèi)自然降溫至常溫，得到鑄造用澆注系統(tǒng)部件。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，鑄造用澆注系統(tǒng)部件中含有有機(jī)纖維、無(wú)機(jī)纖維、耐火骨料和粘合劑，澆注時(shí)的火焰量減少，防止有機(jī)纖維燃燒產(chǎn)生的強(qiáng)度降低，及有機(jī)粘合劑的無(wú)氧碳化引起的熱收縮而產(chǎn)生鑄造用澆注系統(tǒng)部件的裂痕，尺寸精度測(cè)量，抗壓扁強(qiáng)度、耐鐵水沖刷溫度、無(wú)氧炭化后強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，環(huán)保、輕質(zhì)，能夠用簡(jiǎn)單的工具容易地進(jìn)行切斷加工，加工性能優(yōu)異，制備方法簡(jiǎn)單，可以適用于各種要求的澆注系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的鑄造用澆注系統(tǒng)部件，由以下質(zhì)量百分比的材料組成：有機(jī)纖維20～60％，無(wú)機(jī)纖維1～30％，耐火填料10～30％，粘合劑20～69％。
有機(jī)纖維為紙纖維、合成纖維、再生纖維、人造纖維、木漿、蘆葦漿、竹子和稻草中的一種以上。有機(jī)纖維用作為鑄造用澆注系統(tǒng)部件的骨架，在鑄造時(shí)，熔融金屬會(huì)使有機(jī)纖維的部分或全部熱分解，在砂型中無(wú)氧炭化后，熱分解的部分成為空隙。從容易獲得、降低制造費(fèi)用以及在脫水后和干燥后得到足夠的強(qiáng)度考慮，優(yōu)選使用紙纖維，使用廢舊書報(bào)和廢舊紙箱制備漿料，可以采用廢紙紙漿單獨(dú)使用，或與其他有機(jī)纖維原漿混合使用，從獲得容易、性能穩(wěn)定、環(huán)境保護(hù)、降低制造費(fèi)用出發(fā)，優(yōu)選廢紙紙漿?？紤]到鑄造用澆注系統(tǒng)部件的表面平整性、沖擊強(qiáng)度高、壁厚的均勻性要求，有機(jī)纖維的平均纖維長(zhǎng)度為1～2mm。充分考慮鑄造用澆注系統(tǒng)部件容易成形、確保強(qiáng)度、降低氣體產(chǎn)生量，有機(jī)纖維的質(zhì)量含量為20～60％。
無(wú)機(jī)纖維為碳纖維、人造礦物纖維、陶瓷纖維和天然礦物纖維中的一種以上。無(wú)機(jī)纖維與有機(jī)纖維一樣，作為鑄造用澆注系統(tǒng)部件的骨架，無(wú)機(jī)纖維在鑄造時(shí)，即使接觸到1500℃熔融金屬也不會(huì)分解或燃燒，能夠起到鑄造用澆注系統(tǒng)部件無(wú)氧炭化后保持管狀原型的作用。無(wú)機(jī)纖維可以單獨(dú)使用，或二種以上混合使用。在粘合劑中使用有機(jī)粘合劑時(shí)，由于有機(jī)粘合劑在高溫下碳化會(huì)使粘合劑的分子骨架收縮，因此，優(yōu)選使用在高溫下也可以保持高強(qiáng)度的碳纖維，考慮降低制造費(fèi)用，也可以使用人造礦物纖維?？紤]為確保鑄造用澆注系統(tǒng)部件漿料的濾水性和加工容易性，無(wú)機(jī)纖維的平均纖維長(zhǎng)為1～5mm。為確保鑄造用澆注系統(tǒng)部件的強(qiáng)度、真空吸附性，無(wú)機(jī)纖維的質(zhì)量含量為1～30％?？紤]鑄造用澆注系統(tǒng)部件成形容易、確保強(qiáng)度，無(wú)機(jī)纖維為碳纖維時(shí)，較好為2～30％。使用人造礦物纖維作為無(wú)機(jī)纖維時(shí)，為1～30％。
無(wú)機(jī)纖維和有機(jī)纖維在鑄造用澆注系統(tǒng)部件中起骨架作用，其中有機(jī)纖維也起粘結(jié)作用，能使耐火填料粘附在無(wú)機(jī)纖維上，無(wú)機(jī)纖維在鑄造用澆注系統(tǒng)部件中起耐熱的骨架作用，鑄造時(shí)熔融金屬不會(huì)使其燃燒，維持原有的形狀。增加了鑄造用澆注系統(tǒng)部件的強(qiáng)度。
耐火填料為藍(lán)晶石、長(zhǎng)石、粘土、蒙脫石、膨潤(rùn)土、高鋁粉、長(zhǎng)石、石英和石墨中的二種以上。從粘結(jié)性、耐高溫性、分散性考慮，優(yōu)選采用藍(lán)晶石和黏土。耐火填料耐高溫，提高鑄造用澆注系統(tǒng)部件的致密性，降低其出氣量。
粘合劑為有機(jī)粘合劑和/或無(wú)機(jī)粘合劑。考慮確保鑄造用澆注系統(tǒng)部件的強(qiáng)度、成形容易，粘合劑的質(zhì)量含量為20～69％。
有機(jī)粘合劑為熱固化性樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂、可溶酚醛樹(shù)脂、膠體氧化硅、硅酸乙酯或水玻璃。有機(jī)粘合劑作為使鑄造用澆注系統(tǒng)部件中的有機(jī)纖維和無(wú)機(jī)纖維結(jié)合，提高鑄造用澆注系統(tǒng)部件的強(qiáng)度，在澆鑄時(shí)通過(guò)接觸或傳導(dǎo)熔融金屬的熱量發(fā)生無(wú)氧碳化而保持鑄造用澆注系統(tǒng)部件的強(qiáng)度?？紤]減少產(chǎn)生可燃?xì)怏w、不易燃燒、無(wú)氧碳化后殘?zhí)柯矢?，?yōu)選采用酚醛樹(shù)脂。在酚醛樹(shù)脂中，最好不使用固化劑，而采用可融入在鑄造用澆注系統(tǒng)部件中的可溶型酚醛樹(shù)脂。熱塑性酚醛樹(shù)脂通常都需要使用固化劑，在一定的溫度下，在有機(jī)溶劑中使用，有機(jī)溶劑易揮發(fā)，對(duì)人體有害，成本也高。可溶性酚醛樹(shù)脂易溶于水中，并且可溶性酚醛樹(shù)脂有利于成型，與漿料中的纖維融合。
無(wú)機(jī)粘合劑為以sio2為主要成分的化合物水玻璃、硅酸乙酯、氧化硅、膨潤(rùn)土、高嶺土、珍珠巖、莫來(lái)石、硅灰石和三氧化二鋁中的一種以上。無(wú)機(jī)粘合劑用于使鑄造用澆注系統(tǒng)部件中的有機(jī)纖維和無(wú)機(jī)纖維相結(jié)合，即使在熔融金屬的熱作用下也不會(huì)發(fā)生熱分解，防止鑄造時(shí)有滲碳效果的物質(zhì)產(chǎn)生。從容易涂布考慮，單獨(dú)使用氧化硅。從防止?jié)B碳考慮，優(yōu)選使用水玻璃。
可以將熔點(diǎn)不同的二種以上粘合劑組合使用?？紤]鑄造前到鑄造時(shí)的鑄件保形、防止浸碳，優(yōu)選采用低熔點(diǎn)的粘合劑和高熔點(diǎn)的粘合劑組合使用。在這種情況下，低熔點(diǎn)的粘合劑為粘土、水玻璃，高熔點(diǎn)的粘合劑為sio2為主要成分的化合物、莫來(lái)石、硅灰石、三氧化二鋁。
本發(fā)明的鑄造用澆注系統(tǒng)部件的成型方法，采用真空吸附成型方法，包括以下步驟：
一、制漿，常溫(25℃)下，按質(zhì)量百分比，將20～60％的有機(jī)纖維、分散劑加入碎解機(jī)，按現(xiàn)有技術(shù)制成有機(jī)纖維漿，放入漿池，有機(jī)纖維漿質(zhì)量濃度為1～5％，考慮滿足鑄造用澆注系統(tǒng)部件的表面平滑性、壁厚的均勻性的要求，有機(jī)纖維漿質(zhì)量濃度較好為1～3％。
將1～30％的無(wú)機(jī)纖維放入水中，轉(zhuǎn)速為60～150r/min，攪拌24小時(shí)，得到無(wú)機(jī)纖維漿料，無(wú)機(jī)纖維在水中的質(zhì)量濃度為1％。
將10～30％的耐火材料和20～69％的粘合劑，加入到攪拌機(jī)中混合均勻。
在轉(zhuǎn)速為60～150r/min下,將無(wú)機(jī)纖維漿料、混合后的耐火材料和粘合劑，依次加入漿池后，攪拌0.5～1h，得到漿料。
用泵將漿料抽入定量箱內(nèi)，維持轉(zhuǎn)速60～150r/min循環(huán)，保持定量箱內(nèi)漿料的液位和濃度。
有機(jī)纖維為紙纖維、合成纖維、再生纖維、人造纖維、木漿、蘆葦漿、竹子和稻草中的一種以上。
無(wú)機(jī)纖維為碳纖維、人造礦物纖維、陶瓷纖維和天然礦物纖維中的一種以上。
耐火填料為藍(lán)晶石、長(zhǎng)石、粘土、蒙脫石、膨潤(rùn)土、高鋁粉、長(zhǎng)石、石英和石墨中的二種以上。
粘合劑為有機(jī)粘合劑和/或無(wú)機(jī)粘合劑。有機(jī)粘合劑為熱固化性樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂或呋喃樹(shù)脂。無(wú)機(jī)粘合劑為以sio2為主要成分的化合物水玻璃、硅酸乙酯、氧化硅、膨潤(rùn)土、高嶺土、珍珠巖、莫來(lái)石、硅灰石和三氧化二鋁中的一種以上。
分散劑是水或乙醇，考慮脫水后成型的穩(wěn)定性、降低費(fèi)用、操作簡(jiǎn)單因素后，優(yōu)先采用水。漿料中可以添加凝集劑、防腐劑。
二、成型，將連接有真空抽氣裝置的對(duì)開(kāi)設(shè)置的網(wǎng)膜外模，置入定量箱漿料內(nèi)，網(wǎng)膜為現(xiàn)有技術(shù)紙漿模塑行業(yè)通用的帶孔濾網(wǎng)膜，為不銹鋼網(wǎng)，網(wǎng)孔大小為30～60目。對(duì)網(wǎng)膜外模內(nèi)抽真空，真空度為低于0.1mpa，時(shí)間為1～5秒，進(jìn)行真空吸附成型、脫水，網(wǎng)膜外模外的漿料被吸附于網(wǎng)膜外模的外表面，整個(gè)網(wǎng)膜外模露出漿料液面后，按現(xiàn)有技術(shù)用壓縮空氣脫模，網(wǎng)膜外模分開(kāi)后，采用壓縮空氣從網(wǎng)膜外模內(nèi)吹氣，成型的管狀物脫離網(wǎng)膜外模，得到成型的管狀產(chǎn)品。
真空脫水后，管狀產(chǎn)品的質(zhì)量含水率為70％以下。
采用真空吸附成型，材料組成均勻，很好保持了管狀形狀，機(jī)械強(qiáng)度高。除真空吸附成型外，還可以采用現(xiàn)有技術(shù)的紙漿模塑成型方式中的真空成型法、液壓成型法、壓縮空氣成型法。
三、干燥，以1～5℃/min的升溫速度，從常溫升溫至50～100℃，保溫3～6h，加熱干燥后的管狀產(chǎn)品，然后爐內(nèi)自然降溫至常溫，得到鑄造用澆注系統(tǒng)部件。
干燥可以使用電加熱或天然氣加熱的干燥方法。
本發(fā)明的鑄造用澆注系統(tǒng)部件的成型方法，采用成型后含浸粘合劑的方法，包括以下步驟：
一、制漿，常溫下，按質(zhì)量百分比，將20～60％的有機(jī)纖維、分散劑加入碎解機(jī)，按現(xiàn)有技術(shù)制成有機(jī)纖維漿，放入漿池，有機(jī)纖維漿質(zhì)量濃度為1～5％，考慮滿足鑄造用澆注系統(tǒng)部件的表面平滑性、壁厚的均勻性的要求，有機(jī)纖維漿質(zhì)量濃度較好為1～3％。
將1～30％的無(wú)機(jī)纖維放入水中，轉(zhuǎn)速為60～150r/min，攪拌24小時(shí)，得到無(wú)機(jī)纖維漿料，無(wú)機(jī)纖維在水中的質(zhì)量濃度為1％。
在轉(zhuǎn)速為60～150r/min下,將無(wú)機(jī)纖維漿料、10～30％的耐火材料，依次加入漿池，攪拌0.5～1h，得到漿料。
用泵將漿料抽入定量箱內(nèi)，維持轉(zhuǎn)速60～150r/min循環(huán)，保持定量箱內(nèi)漿料的液位和濃度。
有機(jī)纖維為紙纖維、合成纖維、再生纖維、人造纖維、木漿、蘆葦漿、竹子和稻草中的一種以上。
無(wú)機(jī)纖維為碳纖維、人造礦物纖維、陶瓷纖維和天然礦物纖維中的一種以上。
耐火填料為藍(lán)晶石、長(zhǎng)石、粘土、蒙脫石、膨潤(rùn)土、高鋁粉、長(zhǎng)石、石英和石墨中的二種以上。
分散劑是水或乙醇，考慮脫水后成型的穩(wěn)定性、降低費(fèi)用、操作簡(jiǎn)單因素后，優(yōu)先采用水。
二、成型，將連接有真空抽氣裝置的對(duì)開(kāi)設(shè)置的網(wǎng)膜外模，置入定量箱漿料內(nèi)，網(wǎng)膜為現(xiàn)有技術(shù)紙漿模塑行業(yè)通用的帶孔濾網(wǎng)膜，為不銹鋼網(wǎng)，網(wǎng)孔大小為30～60目。對(duì)網(wǎng)膜外模內(nèi)抽真空，真空度為低于0.1mpa，時(shí)間為1～5秒，進(jìn)行真空吸附成型、脫水，網(wǎng)膜外模外的漿料被吸附于網(wǎng)膜外模的外表面，整個(gè)網(wǎng)膜外模露出漿料液面后，按現(xiàn)有技術(shù)用壓縮空氣脫模，網(wǎng)膜外模分開(kāi)后，采用壓縮空氣從網(wǎng)膜外模內(nèi)吹氣，成型的管狀物脫離網(wǎng)膜外模，得到成型的管狀產(chǎn)品。
真空脫水后，含水率為70％以下。
三、含浸，將20～69％的粘合劑溶解于溶劑中，調(diào)制成質(zhì)量濃度為0.5～1％的溶液，將管狀產(chǎn)品浸入到溶液中1～5s，使粘合劑溶液滲入到管狀產(chǎn)品中，室內(nèi)自然晾干。
含浸用粘合劑為可溶酚醛樹(shù)脂、膠體氧化硅、硅酸乙酯或水玻璃。溶劑為水。
含浸可使管狀產(chǎn)品內(nèi)外表面得到一個(gè)高溫保護(hù)層，待鐵液澆注時(shí)可增加強(qiáng)度和耐火度。
四、干燥，以1～5℃/min的升溫速度，從常溫升溫至50～100℃，保溫3～6h，加熱干燥后的管狀產(chǎn)品，然后爐內(nèi)自然降溫至常溫，得到鑄造用澆注系統(tǒng)部件。
干燥可以使用電加熱或天然氣加熱的干燥方法。
本發(fā)明的制備方法制備得到的鑄造用澆注系統(tǒng)部件，進(jìn)行尺寸精度測(cè)量，抗壓扁強(qiáng)度、耐鐵水沖刷溫度、無(wú)氧碳化后強(qiáng)度測(cè)試。
尺寸精度測(cè)量為測(cè)量鑄造用澆注系統(tǒng)部件內(nèi)徑的尺寸穩(wěn)定性，在常溫下測(cè)量，采用游標(biāo)卡尺測(cè)量鑄造用澆注系統(tǒng)部件任意點(diǎn)的內(nèi)徑，所有測(cè)量點(diǎn)的相對(duì)誤差滿足在0.2～1％內(nèi)。
抗壓扁強(qiáng)度測(cè)試采用東莞市特斯特檢測(cè)儀器有限公司的tst-a513-c型紙管平壓豎壓試驗(yàn)機(jī)，將鑄造用澆注系統(tǒng)部件橫放在試驗(yàn)機(jī)的樣品平臺(tái)上，向被試驗(yàn)部件施加力，試驗(yàn)機(jī)記錄壓力和鑄造用澆注系統(tǒng)部件的接觸面積，將得到的零界壓碎力除以壓力機(jī)接觸面積，得到抗壓扁強(qiáng)度?？箟罕鈴?qiáng)度越高，說(shuō)面鑄造用澆注系統(tǒng)部件耐壓性能越好，可以適用于各類方法的鑄造。
耐鐵水沖刷溫度測(cè)試采用消失模鑄件試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試，將鑄造用澆注系統(tǒng)部件置于完整的澆注系統(tǒng)中，用五個(gè)相同的消失模鑄件采用不同溫度的鐵液進(jìn)行澆注，當(dāng)澆注的鐵液溫度達(dá)到某個(gè)臨界鐵液溫度后，鑄造用澆注系統(tǒng)部件會(huì)被燒透粘沙(粘沙為鐵液流出管狀的鑄造用澆注系統(tǒng)部件，高溫使鐵水、沙子、有機(jī)物粘在一起)，該臨界鐵液溫度即為耐鐵水沖刷溫度。耐鐵水沖刷溫度越高，鑄造用澆注系統(tǒng)部件的使用范圍可擴(kuò)大到鑄鋼鑄造領(lǐng)域。
無(wú)氧碳化強(qiáng)度測(cè)試采用無(wú)氧碳化后測(cè)試碳化殼強(qiáng)度的方式，將鑄造用澆注系統(tǒng)部件埋于型砂中，用1400～1500℃鐵液澆入鑄造用澆注系統(tǒng)部件中，在無(wú)氧條件下使鑄造用澆注系統(tǒng)部件碳化，自然冷卻后，扒開(kāi)型砂，將碳化后的鑄造用澆注系統(tǒng)部件碳化后的殼體從鑄鐵棒上剝離下來(lái)，采用東莞市特斯特檢測(cè)儀器有限公司的tst-a513-c型紙管平壓豎壓試驗(yàn)機(jī)，取樣10～20g殼體碎塊放在試驗(yàn)機(jī)的樣品平臺(tái)上，試驗(yàn)機(jī)調(diào)零后向殼體碎塊逐步施加力，常溫常壓環(huán)境下測(cè)試碳化殼的靜強(qiáng)度，為測(cè)得的無(wú)氧碳化強(qiáng)度。無(wú)氧碳化強(qiáng)度越高，說(shuō)明鑄造用澆注系統(tǒng)部件承受能越強(qiáng)，可用于制造大質(zhì)量的鑄件。
為了具有可比性，實(shí)施例1～4制備得到的鑄造用澆注系統(tǒng)部件，外形尺寸均一致。
實(shí)施例1，采用真空吸附成型方法。
一、制漿，按質(zhì)量百分比，將20％的廢舊紙箱，水加入碎解機(jī)，廢舊紙箱經(jīng)碎解機(jī)制成長(zhǎng)度1～5mm粗漿，粗漿除渣后再經(jīng)磨漿制成1～2mm的細(xì)漿，制成有機(jī)纖維漿，放入漿池，有機(jī)纖維漿質(zhì)量濃度為1％。
將1％的碳纖維放入水中，轉(zhuǎn)速為60r/min，攪拌24小時(shí)，得到無(wú)機(jī)纖維漿料，無(wú)機(jī)纖維在水中的質(zhì)量濃度為1％。
將5％的粘土、5％的藍(lán)晶石、30％的環(huán)氧樹(shù)脂、39％的莫來(lái)石，加入到攪拌機(jī)中混合均勻。
在轉(zhuǎn)速為60r/min下,將無(wú)機(jī)纖維漿料、混合后的耐火材料和粘合劑，依次加入漿池后，攪拌0.5h，得到漿料，用泵將漿料抽入定量箱內(nèi)，維持轉(zhuǎn)速60r/min循環(huán)。
二、成型，將網(wǎng)膜外模置入定量箱漿料內(nèi)，網(wǎng)膜網(wǎng)孔大小為30目。對(duì)網(wǎng)膜外模內(nèi)抽真空，真空度為低于0.1mpa，時(shí)間為1秒，真空吸附成型、脫水，含水量為50～60％，用壓縮空氣脫模，得到成型的管狀產(chǎn)品。
三、干燥，以1℃/min的升溫速度，升溫至50～100℃，保溫3h，加熱干燥后的管狀產(chǎn)品，然后爐內(nèi)自然降溫至常溫，得到鑄造用澆注系統(tǒng)部件。
對(duì)實(shí)施例1的鑄造用澆注系統(tǒng)部件進(jìn)行尺寸精度測(cè)量，抗壓扁強(qiáng)度、耐鐵水沖刷溫度、無(wú)氧炭化后強(qiáng)度測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例2，采用真空吸附成型方法。
一、制漿，按質(zhì)量百分比，將20％的廢舊紙箱，水加入碎解機(jī)，廢舊紙箱經(jīng)碎解機(jī)制成長(zhǎng)度1～5mm粗漿，粗漿除渣后再經(jīng)磨漿制成1～2mm的細(xì)漿，制成有機(jī)纖維漿，放入漿池，有機(jī)纖維漿質(zhì)量濃度為3％。
將15％的碳纖維和15％陶瓷纖維放入水中，轉(zhuǎn)速為100r/min，攪拌24小時(shí)，得到無(wú)機(jī)纖維漿料，無(wú)機(jī)纖維在水中的質(zhì)量濃度為1％。
將10％的粘土、5％的藍(lán)晶石、20％的呋喃樹(shù)脂、15％的硅灰石，加入到攪拌機(jī)中混合均勻。
在轉(zhuǎn)速為100r/min下,將無(wú)機(jī)纖維漿料、混合后的耐火材料和粘合劑，依次加入漿池后，攪拌0.8h，得到漿料，用泵將漿料抽入定量箱內(nèi)，維持轉(zhuǎn)速100r/min循環(huán)。
二、成型，將網(wǎng)膜外模置入定量箱漿料內(nèi)，網(wǎng)膜網(wǎng)孔大小為50目。對(duì)網(wǎng)膜外模內(nèi)抽真空，真空度為低于0.1mpa，時(shí)間為3秒，真空吸附成型、脫水，含水量為50～60％，用壓縮空氣脫模，得到成型的管狀產(chǎn)品。
三、干燥，以3℃/min的升溫速度，升溫至50～100℃，保溫4h，加熱干燥后的管狀產(chǎn)品，然后爐內(nèi)自然降溫至常溫，得到鑄造用澆注系統(tǒng)部件。
對(duì)實(shí)施例2的鑄造用澆注系統(tǒng)部件進(jìn)行尺寸精度測(cè)量，抗壓扁強(qiáng)度、耐鐵水沖刷溫度、無(wú)氧炭化后強(qiáng)度測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例3，采用真空吸附成型方法。
一、制漿，按質(zhì)量百分比，將30％的廢舊報(bào)紙、8％人造纖維，水加入碎解機(jī)，廢舊報(bào)紙經(jīng)碎解機(jī)制成長(zhǎng)度1～5mm粗漿，粗漿除渣后再經(jīng)磨漿制成1～2mm的細(xì)漿，制成有機(jī)纖維漿，放入漿池，有機(jī)纖維漿質(zhì)量濃度為4％。
將2％的陶瓷纖維放入水中，轉(zhuǎn)速為120r/min，攪拌24小時(shí)，得到無(wú)機(jī)纖維漿料，無(wú)機(jī)纖維在水中的質(zhì)量濃度為1％。
將30％的藍(lán)晶石、20％的酚醛樹(shù)脂、10％的硅灰石，加入到攪拌機(jī)中混合均勻。
在轉(zhuǎn)速為120r/min下,將無(wú)機(jī)纖維漿料、混合后的耐火材料和粘合劑，依次加入漿池后，攪拌0.6，得到漿料，用泵將漿料抽入定量箱內(nèi)，維持轉(zhuǎn)速120r/min循環(huán)。
二、成型，將網(wǎng)膜外模置入定量箱漿料內(nèi)，網(wǎng)膜網(wǎng)孔大小為40目。對(duì)網(wǎng)膜外模內(nèi)抽真空，真空度為低于0.1mpa，時(shí)間為4秒，真空吸附成型、脫水，含水量為50～60％，用壓縮空氣脫模，得到成型的管狀產(chǎn)品。
三、干燥，以2℃/min的升溫速度，升溫至50～100℃，保溫4h，加熱干燥后的管狀產(chǎn)品，然后爐內(nèi)自然降溫至常溫，得到鑄造用澆注系統(tǒng)部件。
對(duì)實(shí)施例3的鑄造用澆注系統(tǒng)部件進(jìn)行尺寸精度測(cè)量，抗壓扁強(qiáng)度、耐鐵水沖刷溫度、無(wú)氧炭化后強(qiáng)度測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例4，采用真空吸附成型方法。
一、制漿，按質(zhì)量百分比，將60％的廢舊報(bào)紙，水加入碎解機(jī)，廢舊報(bào)紙經(jīng)碎解機(jī)制成長(zhǎng)度1～5mm粗漿，粗漿除渣后再經(jīng)磨漿制成1～2mm的細(xì)漿，制成有機(jī)纖維漿，放入漿池，有機(jī)纖維漿質(zhì)量濃度為5％。
將5％的礦物纖維、5％的陶瓷纖維放入水中，轉(zhuǎn)速為150r/min，攪拌24小時(shí)，得到無(wú)機(jī)纖維漿料，無(wú)機(jī)纖維在水中的質(zhì)量濃度為1％。
將10％的粘土、10％的酚醛樹(shù)脂、10％的三氧化二鋁，加入到攪拌機(jī)中混合均勻。
在轉(zhuǎn)速為150r/min下,將無(wú)機(jī)纖維漿料、混合后的耐火材料和粘合劑，依次加入漿池后，攪拌1h，得到漿料，用泵將漿料抽入定量箱內(nèi)，維持轉(zhuǎn)速150r/min循環(huán)。
二、成型，將網(wǎng)膜外模置入定量箱漿料內(nèi)，網(wǎng)膜網(wǎng)孔大小為60目。對(duì)網(wǎng)膜外模內(nèi)抽真空，真空度為低于0.1mpa，時(shí)間為5秒，真空吸附成型、脫水，含水量為50～60％，用壓縮空氣脫模，得到成型的管狀產(chǎn)品。
三、干燥，以5℃/min的升溫速度，升溫至50～100℃，保溫6h，加熱干燥后的管狀產(chǎn)品，然后爐內(nèi)自然降溫至常溫，得到鑄造用澆注系統(tǒng)部件。
對(duì)實(shí)施例4的鑄造用澆注系統(tǒng)部件進(jìn)行尺寸精度測(cè)量，抗壓扁強(qiáng)度、耐鐵水沖刷溫度、無(wú)氧炭化后強(qiáng)度測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
按中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00910117239.6實(shí)施例1的材料比例和制備方法制備得到的鑄造用紙質(zhì)澆道管，作為對(duì)比例1，對(duì)比例1的外形尺寸與實(shí)施例1～4制備得到的鑄造用澆注系統(tǒng)部件的外形尺寸一致，采用本發(fā)明的測(cè)量和測(cè)試方法，進(jìn)行尺寸精度測(cè)量，抗壓扁強(qiáng)度、耐鐵水沖刷溫度、無(wú)氧炭化后強(qiáng)度測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
按中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01510723033.3實(shí)施例1的材料比例和制備方法制備得到的鑄造用紙質(zhì)澆道管，作為對(duì)比例2，對(duì)比例2的外形尺寸與實(shí)施例1～4制備得到的鑄造用澆注系統(tǒng)部件的外形尺寸一致，采用本發(fā)明的測(cè)量和測(cè)試方法，進(jìn)行尺寸精度測(cè)量，抗壓扁強(qiáng)度、耐鐵水沖刷溫度、無(wú)氧炭化后強(qiáng)度測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
表1實(shí)施例和對(duì)比例的測(cè)試結(jié)果
通過(guò)對(duì)比可以看出，實(shí)施例1～4的鑄造用澆注系統(tǒng)部件尺寸精度測(cè)量，抗壓扁強(qiáng)度、耐鐵水沖刷溫度、無(wú)氧炭化后強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果均明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。
本發(fā)明的的鑄造用澆注系統(tǒng)部件，一方面通過(guò)熔融金屬的熱量使有機(jī)纖維分解而在鑄造用澆注系統(tǒng)部件內(nèi)部形成空隙，另一方面，通過(guò)無(wú)機(jī)纖維和粘合劑保持鑄造用澆注系統(tǒng)部件的強(qiáng)度，在鑄模拆開(kāi)后可以容易地進(jìn)行該部件的分離除去。即通過(guò)使用有機(jī)纖維、無(wú)機(jī)纖維、耐火骨料和粘合劑，鑄造用澆注系統(tǒng)部件在造型和澆鑄熔融金屬時(shí)，保持強(qiáng)度。在鑄模拆開(kāi)時(shí)，與使用耐火材料作為鑄件制造用部件的現(xiàn)有技術(shù)方法相比，廢棄物產(chǎn)生量大幅地降低，打箱后很容易處理廢棄物。
本發(fā)明的鑄造用澆注系統(tǒng)部件中含有有機(jī)纖維、無(wú)機(jī)纖維、耐火骨料和粘合劑，與僅有有機(jī)纖維構(gòu)成的澆注部件相比，澆注時(shí)的火焰量減少，可以防止有機(jī)纖維燃燒產(chǎn)生的強(qiáng)度降低，及有機(jī)粘合劑的無(wú)氧碳化引起的熱收縮而產(chǎn)生鑄造用澆注系統(tǒng)部件的裂痕，還可以防止鑄造用砂混入到熔融金屬液中導(dǎo)致的鑄件報(bào)廢。
本發(fā)明的鑄造用澆注系統(tǒng)部件具有通氣性，所以在澆鑄熔融金屬時(shí)，不會(huì)由于產(chǎn)生的氣體放散到鑄砂側(cè)而在鑄件中產(chǎn)生氣孔，從而提高鑄件的合格率。
本發(fā)明的鑄造用澆注系統(tǒng)部件環(huán)保、輕質(zhì)，能夠用簡(jiǎn)單的工具容易地進(jìn)行切斷加工，加工性能優(yōu)異。
本發(fā)明的鑄造用澆注系統(tǒng)部件還可以抑制有機(jī)物無(wú)氧碳化而產(chǎn)生的熱收縮和發(fā)氣量大的問(wèn)題，制備方法簡(jiǎn)單，可以適用于各種要求的澆注系統(tǒng)。