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型砂、型芯及其制備方法

文檔序號:3315844閱讀:305來源:國知局
型砂、型芯及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種型砂、型芯及其制備方法,所述型砂包含粒徑為0.5-1.5mm的石英砂、水玻璃、粒徑為0.5-1.5mm的粘土、淀粉、玻璃纖維、100-400目的氧化鋁和水;其中,所述玻璃纖維為圓柱體,所述圓柱體長度為0.8-1cm且軸截面的直徑為0.2-0.5mm。該型砂具有優(yōu)異的機械強度、透氣性和緊實率,同時通過該型砂制備的型芯的表面光滑,缺陷少使得通過該型芯制得鑄件合格率高。
【專利說明】型砂、型芯及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及鑄件領域,具體地,涉及一種型砂、型砂的制備方法、采用該型砂制備 而得的型芯及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 型砂在鑄造生產中占有至關重要的作用,由于型砂的質量直接影響鑄件的報廢率 的高低,以往統計得知由于型砂的質量導致廢品占總廢品的30% -50%。這是由于在鑄件 的鑄造過程中對型砂的機械強度、熱穩(wěn)定性、流動性、可塑性、緊實率和透氣性都有較高的 要求,特別是機械強度、透氣性和緊實率,但是型砂的這三個性能往往難以在同一條件下均 達到技術要求,從而直接影響了鑄件的報廢率。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種型砂以及制備方法,該型砂具有優(yōu)異的機械強度、透氣 性和緊實率,還提供了利用該型砂制備的型芯及其制備方法,該型芯的表面光滑。
[0004] 為了實現上述目的,本發(fā)明提供了一種型砂,所述型砂包含粒徑為〇· 5-L 5mm的 石英砂、水玻璃、粒徑為〇. 5-1. 5mm的粘土、淀粉、玻璃纖維、100-400目的氧化鋁和水;其 中,所述玻璃纖維為圓柱體,所述圓柱體長度為〇. 8-lcm且軸截面的直徑為0. 2-0. 5mm。
[0005] 本發(fā)明還提供了一種型砂的制備方法,所述方法為將粒徑為0. 5-1. 5mm的石英 砂、水玻璃、粒徑為〇. 5-1. 5mm的粘土、淀粉、玻璃纖維、100-400目的氧化鋁和水混合;其 中,所述玻璃纖維為圓柱體,所述圓柱體長度為〇. 8-lcm且軸截面的直徑為0. 2-0. 5mm ;優(yōu) 選地,所述粘土為膨潤土和/或高嶺土;更優(yōu)選地,所述淀粉選自玉米淀粉、馬鈴薯淀粉和 山芋淀粉的一種或多種。
[0006] 本發(fā)明還提供了一種利用上述的型砂或根據上述的方法制備的型砂制備型芯的 方法,所述方法包括以下工序:
[0007] 1)將上述的型砂或根據上述的方法制備的型砂壓制成初級型芯的工序;
[0008] 2)將所述初級型芯的內、外表面上涂滿型芯涂料以形成中級型芯的工序;
[0009] 3)將所述中級型芯烘干以制得型芯制品的工序;
[0010] 其中,所述型芯涂料包含乙醇、石墨和酚脲烷自硬樹脂。
[0011] 本發(fā)明還提供了一種型芯,所述型芯通過上述的方法制備而得。
[0012] 通過上述技術方案,本發(fā)明相對于現有技術中由石英砂、水玻璃、水和粘土制得型 砂,本發(fā)明在石英砂、水玻璃、水和粘土中添加淀粉、玻璃纖維和氧化鋁,通過淀粉、玻璃纖 維和氧化鋁的協同作用增強了機械強度、透氣性和緊實率三個方面的性能,從而使得本發(fā) 明制得型砂在鑄件領域能夠有廣泛的應用前景,同時制備該型砂的方法原料易得、步驟簡 單。通過本發(fā)明提供的型砂制備的型芯表面光滑,表面裂紋和缺陷均較少從而提高了通過 本型芯制得的鑄件的合格率,合格率>95%。
[0013] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。

【具體實施方式】
[0014] 以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是,此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明,并不用于限制本發(fā)明。
[0015] 本發(fā)明提供了一種型砂,所述型砂包含粒徑為0. 5-1. 5_的石英砂、水玻璃、粒徑 為0. 5-1. 5mm的粘土、淀粉、玻璃纖維、100-400目的氧化鋁和水;其中,所述玻璃纖維為圓 柱體,所述圓柱體長度為〇. 8-lcm且軸截面的直徑為0. 2-0. 5mm。
[0016] 在本發(fā)明提供的型砂中,對氧化鋁的顆粒大小有具體的要求,因為氧化鋁的顆粒 過大會導致氧化鋁難以和其他原料實現密切的兼容從而導致型砂的透氣率和機械強度均 不理想,而氧化鋁的顆粒過小則會導致氧化鋁上的通孔難以實現有效地透氣。
[0017] 在本發(fā)明提供的型砂中,對玻璃纖維的尺寸有具體的要求,玻璃纖維過大則難以 和其他原料實現密切的兼容從而導致型砂的機械強度均不理想,而玻璃纖維過小同樣難以 實現提高型砂的機械強度的作用。
[0018] 優(yōu)選地,相對于100重量份的石英砂,所述水玻璃的含量為8-10重量份、所述粘土 的含量為13-16重量份、所述淀粉的含量為3-4重量份、所述玻璃纖維的含量為2-4重量 份、所述氧化鋁的含量為6-7重量份和所述水的含量為12-14重量份。
[0019] 本發(fā)明還提供了一種型砂的制備方法,所述方法為將粒徑為0. 5-1. 5mm的石英 砂、水玻璃、粒徑為〇. 5-1. 5mm的粘土、淀粉、玻璃纖維、100-400目的氧化鋁和水混合;其 中,所述玻璃纖維為圓柱體,所述圓柱體長度為〇. 8-lcm且軸截面的直徑為0. 2-0. 5mm。
[0020] 在本發(fā)明提供的方法中,粘土的種類有寬的選擇范圍,粘土可以是膨潤土、高嶺 土、蛭石和活性白土中的一種或多種,考慮到粘土與其他原料的兼容性,優(yōu)選地,所述粘土 為膨潤土和/或高嶺土。
[0021] 在本發(fā)明提供的方法中,淀粉的種類有寬的選擇范圍,淀粉可以選自植物淀粉中 的一種或多種,考慮到淀粉與其他原料的兼容性,優(yōu)選地,所述淀粉選自玉米淀粉、馬鈴薯 淀粉和山芋淀粉的一種或多種。
[0022] 在本發(fā)明提供的方法中,對各組分的用量沒有特別的要求,為了使的通過該方法 制得的型砂具有優(yōu)異的機械強度、透氣性和緊實率,優(yōu)選地,相對于100重量份的石英砂, 所述水玻璃的用量為8-10重量份、所述粘土的用量為13-16重量份、所述淀粉的用量為3-4 重量份、所述玻璃纖維的用量為2-4重量份、所述氧化鋁的用量為6-7重量份和所述水的用 量為12-14重量份。
[0023] 在本發(fā)明提供的方法中,對混合的時間沒有特別的限定,只要將各組分混合均與 即可,為了提高生產效率,優(yōu)選地,所述混合的混合時間為10_20mim。
[0024] 在本發(fā)明提供的方法中,對混合的溫度沒有特別的限定,為了保證各組分性質穩(wěn) 定,優(yōu)選地,所述混合的溫度為15_30°C。
[0025] 在本發(fā)明提供的方法中,對各原料的混合順序沒有特別的限定,可以是將所有原 料一起混合,也可以是將其中的一些原料先混合再添加其他原料進行混合,為了使得各原 料混合的得到型砂具有更優(yōu)異的機械強度、透氣性和緊實率,優(yōu)選地,所述混合先將石英 砂、水玻璃、粘土、淀粉、玻璃纖維和氧化錯干混5-7min,然后加水濕混7-15min。
[0026] 本發(fā)明還提供了一種利用上述的型砂或根據上述的方法制備的型砂制備型芯的 方法,所述方法包括以下工序:
[0027] 1)將上述的型砂或根據上述的方法制備的型砂壓制成初級型芯的工序;
[0028] 2)將所述初級型芯的內、外表面上涂滿型芯涂料以形成中級型芯的工序;
[0029] 3)將所述中級型芯烘干以制得型芯制品的工序;
[0030] 其中,所述型芯涂料包含乙醇、石墨和酚脲烷自硬樹脂。
[0031] 在本發(fā)明中,所述型芯涂料的各組分的含量在寬的范圍內選擇,為了使得制得型 芯制品的便面更加光滑,缺陷更少,優(yōu)選地,在所述型芯涂料中,相對于100重量份的乙醇, 所述石墨的含量為13-30重量份,所述和酚脲烷自硬樹脂的含量為0. 1-0. 5重量份。
[0032] 在本發(fā)明中,對所述烘干的溫度和時間沒有特別的限定,只要能夠使得型芯涂料 干燥即可,為了提高生產效率同時提高型芯的品質,優(yōu)選地,所述烘干的溫度為250-350°C, 所述烘干的溫度為2_3h。
[0033] 本發(fā)明還提供了一種型芯,所述型芯通過上述的方法制備而得。
[0034] 以下將通過實施例對本發(fā)明進行詳細描述。以下實施例中,機械強度、透氣性和緊 實率的參數是采用GB/T2684-2009的方法進行檢測;水玻璃是廣州穗欣化工有限公司的產 品,膨潤土是濰坊市坊子區(qū)興隆膨潤土廠的產品,高嶺土是靈壽縣雙石礦產品加工廠的產 品,玉米淀粉是上海權旺生物科技有限公司的產品,馬鈴薯淀粉上海馳嶸實業(yè)有限公司的 產品,玻璃纖維江寧區(qū)陶吳玻纖廠的產品,氧化鋁是淄博超科氧化鋁材料有限公司的產品, 石墨是錦州海鑫金屬材料有限公司的產品,酚脲烷自硬樹脂是濰坊恒源鑄材有限公司的產 品。
[0035] 實施例1
[0036] 在20°C下,將粒徑為0· 5-1. 5mm的石英砂100kg、水玻璃8kg、粒徑為0· 5-1. 5mm的 粘土 13kg、玉米淀粉3kg、玻璃纖維2kg、100目的氧化錯6kg干混5min,然后加入12kg的水 濕混7min制得型砂A1,其中,所述玻璃纖維為圓柱體,所述圓柱體長度為0. 8cm且軸截面的 直徑為0. 2mm。將型砂A1進行機械強度、透氣性和緊實率的參數的檢測,檢測結果為濕壓強 度為0. 15Mpa,通氣性為85,緊實率為48。
[0037] 將A1通過0. 13Mpa的壓力下壓制成初級型芯,然后涂刷型芯涂料制得中級型芯, 然后將中級型芯在250°C下烘干2h制得50個型芯制品Cl。C1的表面光滑,然后通過50個 C1澆鑄鑄件,這批鑄件的合格率為98%。
[0038] 實施例2
[0039] 在20°C下,將粒徑為0. 5-1. 5mm的石英砂100kg、水玻璃10kg、粒徑為0. 5-1. 5_ 的粘土 16kg、玉米淀粉4kg、玻璃纖維4kg、100目的氧化錯7kg干混7min,然后加入14kg的 水濕混13min制得型砂A2,其中,所述玻璃纖維為圓柱體,所述圓柱體長度為lcm且軸截面 的直徑為〇. 5mm。將型砂A2進行機械強度、透氣性和緊實率的參數的檢測,檢測結果為濕壓 強度為〇. 16Mpa,通氣性為83,緊實率為51。
[0040] 將A2通過0. 13Mpa的壓力下壓制成初級型芯,然后涂刷型芯涂料制得中級型芯, 然后將中級型芯在350°C下烘干3h制得50個型芯制品C2。C2的表面光滑,然后通過50個 C2澆鑄鑄件,這批鑄件的合格率為97 %。
[0041] 實施例3
[0042] 按照實施例1的方法進行,所不同的是玻璃纖維的長度為0. 8cm,軸截面的直徑為 0. 2mm,制得型砂A3,將型砂A3進行機械強度、透氣性和緊實率的參數的檢測,檢測結果為 濕壓強度為〇. 15Mpa,通氣性為80,緊實率為48。
[0043] 將A3通過0. 13Mpa的壓力下壓制成初級型芯,然后涂刷型芯涂料制得中級型芯, 然后將中級型芯在250°C下烘干2h制得50個型芯制品C3。C3的表面光滑,然后通過50個 C3澆鑄鑄件,這批鑄件的合格率為97 %。
[0044] 實施例4
[0045] 按照實施例1的方法進行,所不同的是氧化鋁為400目,制得型砂A4,對型砂A4 進行機械強度、透氣性和緊實率的參數的檢測,檢測結果為濕壓強度為〇. 14Mpa,通氣性為 79,緊實率為50。
[0046] 將A4通過0. 13Mpa的壓力下壓制成初級型芯,然后涂刷型芯涂料制得中級型芯, 然后將中級型芯在250°C下烘干2h制得50個型芯制品C4。C4的表面光滑,然后通過50個 C4澆鑄鑄件,這批鑄件的合格率為97 %。
[0047] 對比例1
[0048] 按照實施例1的方法進行,不同的是氧化鋁為500目,制得型砂B1,對型砂B1進行 機械強度、透氣性和緊實率的參數的檢測,檢測結果為濕壓強度為0. llMpa,通氣性為61, 緊實率為49。
[0049] 將B1通過0· 13Mpa的壓力下壓制成初級型芯,然后涂刷型芯涂料制得中級型芯, 然后將中級型芯在250°C下烘干2h制得50個型芯制品Dl。D1的表面光滑,然后通過50個 D1澆鑄鑄件,這批鑄件的合格率為90%。
[0050] 對比例2
[0051] 按照實施例1的方法進行,不同的是氧化鋁為60目,制得型砂B2,對型砂B2進行 機械強度、透氣性和緊實率的參數的檢測,檢測結果為濕壓強度為0. 14Mpa,通氣性為63, 緊實率為48。
[0052] 將B2通過0· 13Mpa的壓力下壓制成初級型芯,然后涂刷型芯涂料制得中級型芯, 然后將中級型芯在250°C下烘干2h制得50個型芯制品D2。D2的表面光滑,然后通過50個 D2澆鑄鑄件,這批鑄件的合格率為91 %。
[0053] 對比例3
[0054] 按照實施例1的方法進行,不同的是玻璃纖維的長度為1. 5cm,軸面積的直徑為 0. 8mm,制得型砂B3,對型砂B3進行機械強度、透氣性和緊實率的參數的檢測,檢測結果為 濕壓強度為〇. lOMpa,通氣性為76,緊實率為47。
[0055] 將B3通過0· 13Mpa的壓力下壓制成初級型芯,然后涂刷型芯涂料制得中級型芯, 然后將中級型芯在250°C下烘干2h制得50個型芯制品D3。D3的表面光滑,然后通過50個 D3澆鑄鑄件,這批鑄件的合格率為89 %。
[0056] 對比例4
[0057] 按照實施例1的方法進行,不同的是玻璃纖維的長度為0. 3cm,軸面積的直徑為 0. 1mm,制得型砂M,對型砂Μ進行機械強度、透氣性和緊實率的參數的檢測,檢測結果為 濕壓強度為〇. llMpa,通氣性為75,緊實率為48。
[0058] 將Μ通過0. 13Mpa的壓力下壓制成初級型芯,然后涂刷型芯涂料制得中級型芯, 然后將中級型芯在250°C下烘干2h制得50個型芯制品D4。D4的表面光滑,然后通過50個
【權利要求】
1. 一種型砂,其特征在于,所述型砂包含粒徑為0. 5-1. 5mm的石英砂、水玻璃、粒徑為 0. 5-1. 5mm的粘土、淀粉、玻璃纖維、100-400目的氧化鋁和水; 其中,所述玻璃纖維為圓柱體,所述圓柱體長度為0.8-lcm且軸截面的直徑為 0· 2-0. 5mm〇
2. 根據權利要求1所述的型砂,其中,所述粘土為膨潤土和/或高嶺土;優(yōu)選地,所述 淀粉選自玉米淀粉、馬鈴薯淀粉和山芋淀粉的一種或多種。
3. 根據權利要求1所述的型砂,其中,相對于100重量份的石英砂,所述水玻璃的含量 為8-10重量份、所述粘土的含量為13-16重量份、所述淀粉的含量為3-4重量份、所述玻璃 纖維的含量為2-4重量份、所述氧化鋁的含量為6-7重量份和所述水的含量為12-14重量 份。
4. 一種型砂的制備方法,其特征在于,所述方法為將粒徑為0. 5-1. 5_的石英砂、水玻 璃、粒徑為0. 5-1. 5mm的粘土、淀粉、玻璃纖維、100-400目的氧化鋁和水混合; 其中,所述玻璃纖維為圓柱體,所述圓柱體長度為0.8-lcm且軸截面的直徑為 0. 2-〇. 5mm ; 優(yōu)選地,所述粘土為膨潤土和/或高嶺土; 更優(yōu)選地,所述淀粉選自玉米淀粉、馬鈴薯淀粉和山芋淀粉的一種或多種。
5. 根據權利要求4所述的型砂制備方法,其中,相對于100重量份的石英砂,所述水 玻璃的用量為8-10重量份、所述粘土的用量為13-16重量份、所述淀粉的用量為3-4重量 份、所述玻璃纖維的用量為2-4重量份、所述氧化鋁的用量為6-7重量份和所述水的用量為 12-14重量份。
6. 根據權利要求4所述的型砂制備方法,其中,所述混合的混合時間為10-20mim,所述 混合的溫度為15-30°C。
7. -種型芯的制備方法,其特征在于,所述方法包括以下工序: 1) 將權利要求1-3中的任意一項所述的型砂或根據權利要求4-7中的任意一項所述的 方法制備的型砂壓制成初級型芯的工序; 2) 將所述初級型芯的內、外表面上涂滿型芯涂料以形成中級型芯的工序; 3) 將所述中級型芯烘干以制得型芯制品的工序; 其中,所述型芯涂料包含乙醇、石墨和酚脲烷自硬樹脂。
8. 根據權利要求7所述的方法,其中,在所述型芯涂料中,相對于100重量份的乙醇,所 述石墨的含量為13-30重量份,所述和酚脲烷自硬樹脂的含量為0. 1-0. 5重量份。
9. 根據權利要求7所述的方法,其中,所述烘干的溫度為250-350°C,所述烘干的溫度 為 2-3h。
10. -種型芯,其特征在于,所述型芯通過權利要求7-9中的任意一項所述的方法制備 而得。
【文檔編號】B22C1/00GK104084520SQ201410293024
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權日:2014年6月25日
【發(fā)明者】俞家華 申請人:蕪湖國鼎機械制造有限公司
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