CN104014715B - 一种铝合金铸造型砂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了铝合金铸造型砂的制备方法，本发明制备的型砂采用石英原砂新砂、石英原砂旧砂锆英砂电解铝渣粉料空心微珠以及粘结剂作为型砂组分，其中粘结剂为全新设计，采用淀粉、呋喃树脂、钙基膨润土、甘蔗渣纤维素粉、硬脂酸锌、三聚磷酸钠作为组分复配，并根据所设计的型砂的组分进行优化本发明的制备方法步骤以及参数选择。从而使得制备的型砂耐火度好，透气性强，溃散性好，既降低铸造缺陷，又使得铸件的表面光洁。采用本发明所制备铝合金铸造型砂铸造铝合金铸件，使得粘砂、气孔、裂纹、冷隔、缩孔、疏松等缺陷率在3％以下，可大幅提高铸件成品率，降低铸件成本。

Description

一种铝合金铸造型砂的制备方法

技术领域

本发明涉及铝合金铸造技术领域。

背景技术

型砂在铸造生产中的作用极为重要，因型砂的质量不好而造成的铸件废品约占铸件总废品的30～50％。通常对型砂的要求是：1、具有较高的强度和热稳定性，以承受各种外力和高温的作用。2、良好的流动性，即型砂在外力或本身重力作用下砂粒间相互移动的能力。3、一定的可塑性，即型砂在外力作用下变形，当外力去除后能保持所给予的形状的能力。4、较好的透气性，即型砂孔隙透过气体的能力。5、高的溃散性，又称出砂性，即在铸件凝固后型砂是否容易破坏，是否容易从铸件上清除的性能。

型砂按所用粘结剂不同，可分为粘土砂、水玻璃砂、水泥砂、石英砂等，以粘土砂、水玻璃砂及石英砂用的最多。

型砂中的原砂、粘结剂类型等对铸件的性能具有重要影响，特别是对铝合金铸造而言，传统的铝合金铸造用的型砂配方中型砂粒径太大或太小，型砂料径太大，虽然透气性较好，但是铝砂件表面比较粗糙，光洁度不好，型砂料径太小，导致砂型透气性不好，铝铸件有气孔产生。国内外广泛使用的煤粉粘土湿型砂，一般由原砂、粘结剂、煤粉添加物等与水混制而成，具有一定的防粘砂效果和材料成本低、生产效率高的优点，但其消耗量大、排放严重、在铸造过程煤粉燃烧分解产生有毒气体污染。并且传统的型砂铸造铝合金产品的粘砂、气孔、裂纹等缺陷率在15％以上，废品率高导致铸件成本的极大增加。

因此，无论从传统铸造铝合金型砂自身的缺陷考虑还是从铝合金铸件降低铸造缺陷的角度考虑均有必要提出一种全新的铝合金铸造型砂产品及相应的制备方法，以解决现有技术中的上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种铝合金铸造型砂的制备方法，该方法制备的型砂不采用粉煤灰做为粘结剂，减少对环境的污染，并使的铝合金的铸造缺陷大幅降低。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案如下：

一种铝合金铸造型砂的制备方法，该方法制备的铸造型砂以重量份计有下列原料组成：石英原砂新砂60-64份，石英原砂旧砂24-28份，电解铝渣粉料3-5份，锆英砂4-6份，空心微珠1-6份，粘结剂料浆16-18份，水22-26份；其中，石英原砂新砂的粒度为100-200目，石英原砂旧砂的粒度为150-250目，电解铝渣粉料和锆英砂的粒度为-300目，空心微珠的粒度约为10-60μm，粘结剂以重量百分数计由下列组分组成：淀粉36-40％，呋喃树脂6-8％，钙基膨润土14-16％，-100目甘蔗渣纤维素粉3-5％，硬脂酸锌1-2％，三聚磷酸钠2-3％，余量为水；所述铸造型砂的制备方法包括如下步骤：

1)电解铝渣粉料制备：将从电解铝厂回收的电解铝渣通过除杂除污处理并清洗干净，烘干后进行球磨，球磨后过300目标准筛，得到-300目的电解铝渣粉料备用；

2)石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、空心微珠处理：将石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、空心微珠分别球磨或破碎至上述相应的粒度后备用；

3)制备粘结剂料浆：按重量配比分别称量粘结剂组分原料，然后在搅拌容器中加入水，然后加入淀粉并搅拌得悬混液，并在搅拌条件下依次加入呋喃树脂、钙基膨润土、硬脂酸锌、三聚磷酸钠，全部加完后以600-800rpm的速度搅拌10-15分钟，然后加入-100目甘蔗渣纤维素粉，并以1000-1100rpm的速度搅拌15-20分钟，获得粘结剂料浆；

4)型砂混制：在Y型混料器中先加入石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂并混合20-30分钟，至均匀，然后加入粘结剂料浆，混合60-90分钟，最后加入电解铝渣粉料和空心微珠，然后再混合120-150分钟，出料即可。

本发明制备的型砂不采用粉煤灰做原料，排放少，不产生有毒气体，几乎零污染。

本发明型砂骨料采用石英原砂新砂、石英原砂旧砂搭配，节省原料成本；添加适量锆英砂可提高型砂的耐火度，使得铸型耐浇性能提高。

创造性的在型砂中添加电解铝渣粉料，解决了电解铝渣废料回收的问题，节省成本，同时发现由于电解铝渣粉料中含有残余的铝和氧化铝，与被铸铝合金同质成分，可改善铝合金的表面质量，起到了意料不到的技术效果。

添加适量的空心微珠改善了铸型的透气性能；同时通过几种粉料的粒度搭配，既使得铸型透气性能好，降低铸造缺陷，又使得铸件的表面光洁。

采用以淀粉为主的全新的粘结剂，使得由该型砂制备的铸型浇注时强度、铸后溃散性优异。

本发明的制备方法步骤以及参数选择根据所设计的型砂的组分进行优化设计，使得制备的型砂的满足设计初衷并实现设计目的。

本发明制备的型砂广泛适用于各种铸造铝合金，如铸造铝硅合金、铸造铝铜合金、铸造铝镁合金和铸造铝锌合金。

经过大量的实验统计，采用本发明所制备铝合金铸造型砂铸造铝合金铸件，使得粘砂、气孔、裂纹、冷隔、缩孔、疏松等缺陷率在3％以下，可见，该铸造型砂可大幅提高铸件成品率，降低铸件成本。

具体实施方式

实施例一

一种铝合金铸造型砂的制备方法，该方法制备的铸造型砂以重量份计有下列原料组成：石英原砂新砂60份，石英原砂旧砂28份，电解铝渣粉料3份，锆英砂6份，空心微珠1份，粘结剂料浆18份，水22份；其中，石英原砂新砂的粒度为100-200目，石英原砂旧砂的粒度为150-250目，电解铝渣粉料和锆英砂的粒度为-300目，空心微珠的粒度约为10-60μm，粘结剂以重量百分数计由下列组分组成：淀粉36％，呋喃树脂8％，钙基膨润土14％，-100目甘蔗渣纤维素粉5％，硬脂酸锌1％，三聚磷酸钠3％，余量为水；所述铸造型砂的制备方法包括如下步骤：

1)电解铝渣粉料制备：将从电解铝厂回收的电解铝渣通过除杂除污处理并清洗干净，烘干后进行球磨，球磨后过300目标准筛，得到-300目的电解铝渣粉料备用；

2)石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、空心微珠处理：将石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、空心微珠分别球磨或破碎至上述相应的粒度后备用；

3)制备粘结剂料浆：按重量配比分别称量粘结剂组分原料，然后在搅拌容器中加入水，然后加入淀粉并搅拌得悬混液，并在搅拌条件下依次加入呋喃树脂、钙基膨润土、硬脂酸锌、三聚磷酸钠，全部加完后以600rpm的速度搅拌15分钟，然后加入-100目甘蔗渣纤维素粉，并以1000rpm的速度搅拌20分钟，获得粘结剂料浆；

4)型砂混制：在Y型混料器中先加入石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂并混合20分钟，至均匀，然后加入粘结剂料浆，混合90分钟，最后加入电解铝渣粉料和空心微珠，然后再混合120分钟，出料即可。

采用该实施例制备的型砂制备铝浇注模，浇注ZL101零件，共浇注100件，经检测，无铸造缺陷的合格产品为98件，即缺陷率为2％。

实施例二

一种铝合金铸造型砂的制备方法，该方法制备的铸造型砂以重量份计有下列原料组成：石英原砂新砂64份，石英原砂旧砂24份，电解铝渣粉料5份，锆英砂4份，空心微珠6份，粘结剂料浆16份，水26份；其中，石英原砂新砂的粒度为100-200目，石英原砂旧砂的粒度为150-250目，电解铝渣粉料和锆英砂的粒度为-300目，空心微珠的粒度约为10-60μm，粘结剂以重量百分数计由下列组分组成：淀粉40％，呋喃树脂6％，钙基膨润土16％，-100目甘蔗渣纤维素粉3％，硬脂酸锌2％，三聚磷酸钠2％，余量为水；所述铸造型砂的制备方法包括如下步骤：

1)电解铝渣粉料制备：将从电解铝厂回收的电解铝渣通过除杂除污处理并清洗干净，烘干后进行球磨，球磨后过300目标准筛，得到-300目的电解铝渣粉料备用；

2)石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、空心微珠处理：将石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、空心微珠分别球磨或破碎至上述相应的粒度后备用；

3)制备粘结剂料浆：按重量配比分别称量粘结剂组分原料，然后在搅拌容器中加入水，然后加入淀粉并搅拌得悬混液，并在搅拌条件下依次加入呋喃树脂、钙基膨润土、硬脂酸锌、三聚磷酸钠，全部加完后以800rpm的速度搅拌10分钟，然后加入-100目甘蔗渣纤维素粉，并以1100rpm的速度搅拌15分钟，获得粘结剂料浆；

4)型砂混制：在Y型混料器中先加入石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂并混合30分钟，至均匀，然后加入粘结剂料浆，混合60分钟，最后加入电解铝渣粉料和空心微珠，然后再混合150分钟，出料即可。

采用该实施例制备的型砂制备铝浇注模，浇注ZL101零件，共浇注100件，经检测，无铸造缺陷的合格产品为99件，即缺陷率为1％。

实施例三

一种铝合金铸造型砂的制备方法，该方法制备的铸造型砂以重量份计有下列原料组成：石英原砂新砂62份，石英原砂旧砂26份，电解铝渣粉料4份，锆英砂5份，空心微珠3份，粘结剂料浆17份，水24份；其中，石英原砂新砂的粒度为100-200目，石英原砂旧砂的粒度为150-250目，电解铝渣粉料和锆英砂的粒度为-300目，空心微珠的粒度约为10-60μm，粘结剂以重量百分数计由下列组分组成：淀粉38％，呋喃树脂4％，钙基膨润土15％，-100目甘蔗渣纤维素粉4％，硬脂酸锌1.5％，三聚磷酸钠2.3％，余量为水；所述铸造型砂的制备方法包括如下步骤：

1)电解铝渣粉料制备：将从电解铝厂回收的电解铝渣通过除杂除污处理并清洗干净，烘干后进行球磨，球磨后过300目标准筛，得到-300目的电解铝渣粉料备用；

2)石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、空心微珠处理：将石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、空心微珠分别球磨或破碎至上述相应的粒度后备用；

3)制备粘结剂料浆：按重量配比分别称量粘结剂组分原料，然后在搅拌容器中加入水，然后加入淀粉并搅拌得悬混液，并在搅拌条件下依次加入呋喃树脂、钙基膨润土、硬脂酸锌、三聚磷酸钠，全部加完后以700rpm的速度搅拌13分钟，然后加入-100目甘蔗渣纤维素粉，并以1050rpm的速度搅拌18分钟，获得粘结剂料浆；

4)型砂混制：在Y型混料器中先加入石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂并混合25分钟，至均匀，然后加入粘结剂料浆，混合75分钟，最后加入电解铝渣粉料和空心微珠，然后再混合135分钟，出料即可。

采用该实施例制备的型砂制备铝浇注模，浇注ZL101零件，共浇注100件，经检测，无铸造缺陷的合格产品为100件，即缺陷率为0％。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (1)

1.一种铝合金铸造型砂的制备方法，其特征在于，该方法制备的铸造型砂以重量份计有下列原料组成：石英原砂新砂60-64份，石英原砂旧砂24-28份，电解铝渣粉料3-5份，锆英砂4-6份，空心微珠1-6份，粘结剂料浆16-18份，水22-26份；其中，石英原砂新砂的粒度为100-200目，石英原砂旧砂的粒度为150-250目，电解铝渣粉料和锆英砂的粒度为-300目，空心微珠的粒度为10-60μm，粘结剂以重量百分数计由下列组分组成：淀粉36-40％，呋喃树脂6-8％，钙基膨润土14-16％，-100目甘蔗渣纤维素粉3-5％，硬脂酸锌1-2％，三聚磷酸钠2-3％，余量为水；所述铸造型砂的制备方法包括如下步骤：

1)电解铝渣粉料制备：将从电解铝厂回收的电解铝渣通过除杂除污处理并清洗干净，烘干后进行球磨，球磨后过300目标准筛，得到-300目的电解铝渣粉料备用；

2)石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、空心微珠处理：将石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、空心微珠分别球磨至上述相应的粒度后备用；

3)制备粘结剂料浆：按重量配比分别称量粘结剂组分原料，然后在搅拌容器中加入水，然后加入淀粉并搅拌得悬混液，并在搅拌条件下依次加入呋喃树脂、钙基膨润土、硬脂酸锌、三聚磷酸钠，全部加完后以600-800rpm的速度搅拌10-15分钟，然后加入-100目甘蔗渣纤维素粉，并以1000-1100rpm的速度搅拌15-20分钟，获得粘结剂料浆；

4)型砂混制：在Y型混料器中先加入石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂并混合20-30分钟，至均匀，然后加入粘结剂料浆，混合60-90分钟，最后加入电解铝渣粉料和空心微珠，然后再混合120-150分钟，出料即可。