CN103182474A

CN103182474A - 铸件砂芯制造方法

Info

Publication number: CN103182474A
Application number: CN2011104512325A
Authority: CN
Inventors: 何春华
Original assignee: Guangxi Yuchai Machinery Co Ltd
Current assignee: Guangxi Yuchai Machinery Co Ltd
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2013-07-03

Abstract

本发明公开了一种铸件砂芯制造方法，包括如下步骤：(a)混砂步骤：将砂料、粘接剂和固化剂混合搅拌，形成均匀的混合砂；(b)填砂步骤：将步骤(a)中形成的混合砂分别填入上、下芯盒内；(c)气道材料植入步骤：在填砂后的所述上、下芯盒的分芯面上分别刮出排气槽，然后在所述排气槽内放入受热后会发生气化的气道材料；(d)砂芯成型步骤：闭合所述上、下芯盒，并保持一段时间，直至砂芯中的固化剂凝固使砂芯成型。该铸件砂芯制造方法是一种可以在大型柴油机气缸体铸造工艺中有效排出气体的铸件砂芯制造方法。

Description

铸件砂芯制造方法

技术领域

本发明涉及一种铸件砂芯制造方法，特别涉及一种大型柴油机气缸体铸件砂芯制造方法。

背景技术

柴油机气缸体是一种具有复杂型腔的机械零件，其内部空间不仅大而且有很多复杂的曲面和不规则孔道，在气缸体的铸造工艺中，需要根据型腔的形状首先制作出砂芯，然后把砂芯放入铸模中，再合模浇铸出毛坯件。在普通的车用柴油机中，气缸体毛坯件的重量一般为0.4吨以下，其体积相对较小，对气缸体的密闭性要求也相对较低，采用常规的砂芯制造工艺就可以满足铸造工艺的要求。

在一些特殊的大型柴油机气缸体(例如船用柴油机气缸体)的铸造工艺中，由于气缸体铸造毛坯件的重量往往会达到2.4吨甚至更多，其内部的型腔体积和孔道直径都比较大，同时还有比普通的车用柴油机更加严格的防渗漏要求。在这种零件的生产中采用常规的砂芯制造工艺会产生一些问题：

首先是砂芯中所含有的水分和杂质在浇铸的过程中会产生气体，在型腔和孔道都比较大的时候，砂芯的体积也会相应地变得比较大，会在浇铸时产生很多的气体，往往在砂芯内部受热产生的气体没有及时排出时毛坯件就已经冷却凝固，这样就使得铸件内部气压过高，型腔内表面会受到气压的影响而产生穿孔、气泡、局部变形等缺陷，严重影响良品率；

其次是传统的砂芯制造工艺中会在铸模上开设一些排气孔道，浇铸过程中液态金属可能会进入这些预留的排气孔道内并堵塞排气孔道，造成气体无法及时排出，引起铸造缺陷；

再次是砂芯自身的形状是不规则的，粗厚位置的砂芯在浇铸中受到热传导速度的影响，其中心位置的砂子会在浇铸经过一段时间后才产生气体，而此时的铸件已经开始凝固成型，这些后产生的气体不能及时排出，很容易造成砂芯的断裂和/或局部气压过高，从而影响到型腔的最终形状。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，公开一种可以在大型柴油机气缸体铸造工艺中有效排出气体的铸件砂芯制造方法。

为实现上述目的，本发明公开如下技术方案：

一种铸件砂芯制造方法，包括如下步骤：

(a)混砂步骤：将砂料、粘接剂和固化剂混合搅拌，形成均匀的混合砂；

(b)填砂步骤：将步骤(a)中形成的混合砂分别填入上、下芯盒内；

(c)气道材料植入步骤：在填砂后的所述上、下芯盒的分芯面上分别刮出排气槽，然后在所述排气槽内放入受热后会发生气化的气道材料；

(d)砂芯成型步骤：闭合所述上、下芯盒，并保持一段时间，直至砂芯中的固化剂凝固使砂芯成型。

优选地，所述气道材料是泡沫塑料。尤其优选地，所述泡沫塑料是可发性聚苯乙烯树脂EPS、新型可发性共聚树脂STMMA或可发性聚甲基丙烯酸甲酯树脂EPMMA中的任一种。

优选地，所述混砂步骤中的砂料是耐火砂或硅砂，所述粘接剂是占所述混合砂重量比为1.5～1.8％的低氮呋喃，所述固化剂是占所述混合砂重量比为0.45～0.72％的液态对甲苯磺酸。

优选地，所述砂料是耐火砂时，所述混砂步骤中的混合搅拌时间为40～60秒。尤其优选地，所述耐火砂的耐火度不低于1800℃，其中含有重量比不低于85％的α晶型氧化铝，含水量不超过重量比0.2％，并且砂子颗粒的角形系数不超过1.1、圆度至少为95％、抗压强度至少为69MPa、球度至少为95％、密度为2.2g/cm³、粒度为50～100目。

优选地，所述硅砂的烧结点至少为1300℃、含水量不超过重量比0.2％、含泥量小于重量比0.2％、粒度为50～100目、角形系数不超过1.30。

优选地，所述低氮呋喃为含氮量小于重量比3％的无游离酚呋喃，其粘度为10～20mpa·S、密度为1.15～1.20g/cm³、含水量重量比小于10％、pH值为5～6.5、游离甲醛含量重量比不大于1.5％。

优选地，所述液态对甲苯磺酸中的总酸重量比为23～27％、游离酸重量比为4～10％，在20℃时的密度为1.05～1.15g/cm³、粘度为10～30mPa·s。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、在砂芯内埋设了气道材料，当浇铸时，气道材料受热气化，从而在砂芯内部形成气道，利用现有的铸模气道开设手段(例如钻孔)，在砂芯的气道出口处开设铸模气道，从而会形成直达型腔内部的气体通路，能够十分有效和及时地将大型铸件内部的浇铸气体排出，还由于此时形成的气道是从砂芯内部通向外面，浇铸的液态金属不会进入到气道中，可以避免堵塞。

2、泡沫塑料成本低廉、裁切非常方便、温度不高时就能迅速气化，用其作为气道材料可以有效节省成本，还不会使砂芯的制造难度有明显增加。

3、α晶型氧化铝为主料的耐火砂和硅砂都是常见的铸造用砂料，因此本方法的使用不会造成选材的困难，可以应用于普通的铸造砂芯材料和设备上。

4、耐火砂的烧结温度(即耐火度)很高，可以用来作为铺覆在铸模表面上构成型腔表面层的型砂，即面砂；硅砂的成本低，可以用来作为填充砂箱所用，即背砂；二者配合使用，既能够保证铸件的良品率，又能够有效控制成本。

5、在制作砂芯的原料中加入液态固化剂，形成可以制作砂芯的自硬砂，这样在上、下芯盒闭合后，固化剂会逐渐固化，使整个砂芯成型，省去了以往需要在两个芯盒的分芯面上涂胶再闭合芯盒的步骤，并且成型后的自硬砂砂芯比粘合的砂芯更为牢固。

具体实施方式

下面对本发明的优选具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

一种铸件砂芯制造方法，包括如下步骤：

(c)气道材料植入步骤：在填砂后的所述上、下芯盒的分芯面上分别刮出排气槽，然后在所述排气槽内放入泡沫塑料；

所述泡沫塑料优选可发性聚苯乙烯树脂EPS、新型可发性共聚树脂STMMA或可发性聚甲基丙烯酸甲酯树脂EPMMA中的任一种。

所述混砂步骤中的砂料可以是耐火砂或硅砂。当所述砂料是耐火砂时，所述混砂步骤中的混合搅拌时间为40～60秒。所述耐火砂要求耐火度不低于1800℃，其中含有重量比不低于85％的α晶型氧化铝，含水量不超过重量比0.2％，并且砂子颗粒的角形系数不超过1.1、圆度至少为95％、抗压强度至少为69MPa、球度至少为95％、密度为2.2g/cm³、粒度为50～100目。所述硅砂要求烧结点至少为1300℃、含水量不超过重量比0.2％、含泥量小于重量比0.2％、粒度为50～100目、角形系数不超过1.30。

所述粘接剂是占所述混合砂重量比为1.5～1.8％的低氮无游离酚呋喃，其含氮量小于重量比3％、粘度为10～20mpa·S、密度为1.15～1.20g/cm³、含水量重量比小于10％、pH值为5～6.5、游离甲醛含量重量比不大于1.5％。

所述固化剂是占所述混合砂重量比为0.45～0.72％的液态对甲苯磺酸，其中的总酸重量比为23～27％、游离酸重量比为4～10％，在20℃时的密度为1.05～1.15g/cm³、粘度为10～30mPa·s。

用耐火砂作为砂料得到的混合砂可以作为面砂，用硅砂作为砂料得到的混合砂可以作为背砂，不仅可以用来制作砂芯，还可以用来制作铸造的砂箱。以面砂作为接触铸模的表面层，以背砂作为砂箱的填充物。铸造时，还需要在砂箱上根据砂芯中的气道开口所在的位置，开设通向砂箱外的通气道，以便于铸造时砂芯中的气体能够最终排出到铸模外。

通过上述方法中的步骤(a)至(d)，可以将前述各种材料制作成为铸件砂芯，这种砂芯的内部所埋设的泡沫塑料在浇铸时可以迅速气化，从而在砂芯内部形成气道，砂芯中产生的气体会沿着此气道排出，使铸件型腔和砂芯免于受到过高气压的损坏；另外浇铸时液体金属也不容易进入到此气道内造成堵塞。对于柴油机气缸体来说，由于其型腔内部的空间比较大，所以砂芯多放置在铸模的最内部，这样一来，本实施例的砂芯中在浇铸过程中形成的气道就可以把型腔最内部的铸造气体良好地排出，同时还避免了过于粗厚的砂芯在铸造时延时受热产生的气体积聚，具有非常明显地优越性。还由于上述步骤(a)至(d)中的材料和所需设备都可以利用现有的条件，无需做太大改动就能够完成，整个工艺的成本没有太大变化，同时还可以大幅提高铸造的良品率。

以上公开的仅为本发明较优的具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种铸件砂芯制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的铸件砂芯制造方法，其特征在于，所述气道材料是泡沫塑料。

3.根据权利要求2所述的铸件砂芯制造方法，其特征在于，所述泡沫塑料是可发性聚苯乙烯树脂EPS、新型可发性共聚树脂STMMA或可发性聚甲基丙烯酸甲酯树脂EPMMA中的任一种。

4.根据权利要求1所述的铸件砂芯制造方法，其特征在于，所述混砂步骤中的砂料是耐火砂或硅砂，所述粘接剂是占所述混合砂重量比为1.5～1.8％的低氮呋喃，所述固化剂是占所述混合砂重量比为0.45～0.72％的液态对甲苯磺酸。

5.根据权利要求1所述的铸件砂芯制造方法，其特征在于，所述砂料是耐火砂时，所述混砂步骤中的混合搅拌时间为40～60秒。

6.根据权利要求4所述的铸件砂芯制造方法，其特征在于，所述耐火砂的耐火度不低于1800℃，其中含有重量比不低于85％的α晶型氧化铝，含水量不超过重量比0.2％，并且砂子颗粒的角形系数不超过1.1、圆度至少为95％、抗压强度至少为69MPa、球度至少为95％、密度为2.2g/cm³、粒度为50～100目。

7.根据权利要求4所述的铸件砂芯制造方法，其特征在于，所述硅砂的烧结点至少为1300℃、含水量不超过重量比0.2％、含泥量小于重量比0.2％、粒度为50～100目、角形系数不超过1.30。

8.根据权利要求4所述的铸件砂芯制造方法，其特征在于，所述低氮呋喃为含氮量小于重量比3％的无游离酚呋喃，其粘度为10～20mpa·S、密度为1.15～1.20g/cm³、含水量重量比小于10％、pH值为5～6.5、游离甲醛含量重量比不大于1.5％。

9.根据权利要求4所述的铸件砂芯制造方法，其特征在于，所述液态对甲苯磺酸中的总酸重量比为23～27％、游离酸重量比为4～10％，在20℃时的密度为1.05～1.15g/cm³、粘度为10～30mPa·s。