CN104014740B - 一种提高微波硬化水玻璃砂型抗吸湿性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高微波硬化水玻璃砂型抗吸湿性的方法，包括有造型步骤、加热步骤、覆膜步骤、脱模步骤，其覆膜步骤有两种实施方案，第一种实施例是混合水玻璃的铸造原砂经过造型步骤、加热步骤、脱膜步骤后，将加热后的砂型表面覆盖EVA薄膜，EVA薄膜受热软化形成保护膜紧贴砂型表面；第二种实施例是先紧贴模具表面覆盖EVA薄膜，然后放入改性水玻璃砂造型，而后放入微波炉中硬化；本发明方法的EVA塑料膜在水玻璃砂型硬化过程中会受热而紧贴在砂型表面，从而提高抗吸湿能力，本发明方法解决了水玻璃砂型存放过程中的吸湿问题，简化了造型工艺，强化了铸型的抗压强度，铸型存放一周后强度降低率低于10％。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高微波硬化水玻璃砂型抗吸湿性的方法，本发明属于铸造领域。
背景技术
与易产生黑色污染、灰尘污染的粘土铸型铸造相比，水玻璃砂工艺具有流动性好、易紧实、劳动强度低，操作简便、能耗低、劳动条件好，型(芯)尺寸精度高、铸件质量好、铸件缺陷少等优点；与易产生化学污染的树脂砂比较，又有成本低，生产现场无毒无味、劳动条件好等优势，因而水玻璃砂被专家们认为最有可能实现绿色铸造。水玻璃砂的主要缺点是：旧砂溃散性差、落砂清理困难，旧砂再生回用性差。
实践和研究表明，降低水玻璃加入量、提高水玻璃粘结效率是克服水玻璃砂上述缺点的最有效方法。有机酯硬化水玻璃砂(水玻璃加入量2.5～3.5％)的旧砂溃散性与回用再生性较大地优于CO2硬化水玻璃砂(水玻璃加入量6.0～8.0％)，而当水玻璃加入量低于2.0％时，其旧砂溃散性和回用再生性接近树脂旧砂。
微波加热硬化水玻璃砂可充分发挥水玻璃的粘结效率，具有水玻璃加入量低(2.0％以下)、强度高、硬化时间短、操控性能好、旧砂溃散及再生回用性优、清洁生产等一系列优势，被认为是21世纪最可能实现绿色铸造的型砂。
微波加热原理是具有极性的物质分子(铸型(芯)中的水分子等)，在交变的微波电场作用下，随电磁场的变化而发生变化，由于分子的振动落后于电场的变化，所以产生分子间的摩擦发热，使铸型(芯)的温度升高。与传导性质的加热相比，微波加热可以使物体的更大部分得到加热，且由于微波能透入型砂的内部，由内向外逐步加热，有利于水分从型(芯)的内部向外迁移挥发，因而水玻璃砂的硬化速度快。
随着微波装备的快速发展，微波硬化水玻璃砂工艺实际应用已成为可能，微波硬化水玻璃砂工艺目前处于“中兴阶段”，国外仅少数国家在跟踪此研究。该工艺可克服普通传导式加热水玻璃砂工艺的缺点，加热均匀、加热速度快、操控性好、原材料成本低。微波硬化水玻璃砂保留了水玻璃砂的优势，又克服了现有CO2硬化水玻璃砂和酯硬化水玻璃砂的各自缺点，被认为是第4代水玻璃砂工艺和21世纪最可能实现绿色铸造的型砂方法。
在专利CN101391453A中，提出“二次微波硬化”的方法，解决了水玻璃砂微波硬化模具要求高的问题。以此目前微波硬化水玻璃砂工业应用的主要难题是砂型的吸湿性强。未做保护处理的微波硬化水玻璃铸型在相对湿度为60～80％的空气中存放2小时后，抗压强度下降50％，铸型已经不再适用于浇注；存放一天，强度则完全丧失为零。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明目的在于一种提高微波硬化水玻璃砂型抗吸湿性的方法改变现有微波硬化水玻璃砂吸湿性强、存放条件苛刻等状况，本发明采用在水玻璃砂型表面覆膜的方法强化抗吸湿性能。
本发明的技术方案为：
一种提高微波硬化水玻璃砂型抗吸湿性的方法，包括如下步骤：造型步骤：在铸造原砂中加入1.2％-2.1％的水玻璃，混合均匀，放入模具中造型；加热步骤：将砂型连同模具放入微波炉中进行加热硬化；脱模步骤：砂型温度达到100-120℃时，停止加热，脱去模具；覆膜步骤：将加热后的砂型表面覆盖EVA薄膜，EVA薄膜受热软化形成保护膜紧贴砂型表面。
所述覆膜步骤中的EVA薄膜厚度为0.8mm-1.4mm。
所述造型步骤中在水玻璃或者原砂中添加1.0-5.0％微波吸收剂。
所述微波吸波剂是微粉状或者液体状的氮化物、碳化物。
所述氮化物采用氮化硅，所述碳化物采用碳化硅。
一种提高微波硬化水玻璃砂型抗吸湿性的方法，包括如下步骤：覆膜步骤：紧贴模具表面覆盖EVA薄膜；造型步骤：在铸造原砂中加入1.2％-2.1％水玻璃，混合均匀，加入模具造型；加热步骤：将砂型连同模具放入微波炉中进行加热硬化，当砂型温度达到100-120℃时停止加热，使EVA薄膜受热软化形成保护膜紧贴砂型表面；脱模步骤：砂型及其保护膜冷却后，脱模。
所述覆膜步骤中的EVA薄膜厚度为1.4mm-2.0mm。
所述造型步骤中在原砂或者水玻璃中添加1.0-5.0％微波吸收剂。
所述微波吸波剂是微粉状或者液体状的氮化物、碳化物。
所述氮化物采用氮化硅，所述碳化物采用碳化硅。
本发明具有如下优点：
本发明的提高微波硬化水玻璃砂型抗吸湿性的方法工艺简单、取材便利、成本较低；
本发明基于可控温度的水玻璃砂型EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物，ethylene-vinyl acetate)覆膜技术，硬化温度由于吸波剂的作用比普通微波硬化砂型高10-30℃，能获得强度更高的铸型；
本发明砂型表面致密的EVA覆膜材料不仅能有效阻止空气中潮气的入侵，复杂砂型表面的EVA高温收缩后还能和内部微胀的砂粒协调变形而进一步提高砂型的强度；微波硬化的覆膜砂型对存放环境的要求很低，即便是在湿度较大的空气环境中存放一周，存放强度依然接近刚出微波炉的强度，解决了砂型存放难的问题。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行说明详细说明。
具体实施例1：
(1)在原砂中加入2.1％的改性水玻璃(模数为1.9)，其中水玻璃改性剂采用的是1.0～5.0％的纳米碳化硅粉末微波吸收剂(改性水玻璃)，混合均匀；
(2)对于平板、圆柱体等简单铸件的铸型，采用上述水玻璃砂在木模中造型，在微波炉中硬化，当砂型温度达到100℃时停止加热硬化，脱去模具，立即将厚度为0.8mm的EVA薄膜放在砂型表面，EVA薄膜在高温下会软化然后紧贴砂型表面而形成保护膜；
(3)砂型及其保护膜冷却后能得到抗压强度为2.80MPa的铸型，砂型在相对湿度为80％的空气中存放一周，抗压强度仍有2.60MPa。
本实施例1主要应用于大多数造型简单的铸型，在水玻璃砂微波硬化完毕后立刻在砂型表面覆盖一层较薄的EVA塑料膜，EVA薄膜厚度范围为0.8mm-1.4mm，利用砂型的余热使得EVA塑料膜紧贴在砂型表面，最终提高砂型抗吸湿能力。
本发明实施例一的应用中，在铸造原砂中一般加入1.2％-2.1％的水玻璃，微波吸波剂可以添加到水玻璃粘结剂里面，即改性水玻璃，或者也可以添加到型砂中，即改性原砂，然后再造型。在水玻璃或者原砂中添加比例为1.0-5.0％的微波吸收剂。在微波炉中硬化过程中，当砂型温度达到100-120℃时停止加热硬化。
具体实施例2：
(1)在原砂中先放入0.2％～6.0％的纳米氮化硅粉末微波吸收剂，再加入1.2％的水玻璃(模数为2.5)，混合均匀(改性原砂)；
(2)对于电机外壳等复杂铸件的铸型，造型时，现将厚度为1.8mm的EVA薄膜紧贴木模放置好，再放入上述改性水玻璃砂造型，而后放入微波炉中硬化，当砂型温度达到120℃时停止加热；
(3)EVA薄膜在微波作用下会软化然后紧贴砂型表面而形成保护膜，砂型及其保护膜冷却后能得到抗压强度为2.20MPa的铸型，砂型在相对湿度为80％的空气中存放一周，抗压强度仍有2.05MPa。
本实施例2主要应用于造型复杂的铸型，在水玻璃砂造型前先紧贴模具内壁放置一层较厚的EVA塑料膜，EVA薄膜厚度范围为1.4mm-2.0mm，然后放入水玻璃砂造型，而后放入微波炉中较高温度硬化，一般当砂型温度达到100-120℃时即停止加热，EVA塑料膜在水玻璃砂型硬化过程中会受热而紧贴在砂型表面。
本发明实施例二的应用中，在铸造原砂中一般加入1.2％-2.1％的水玻璃，微波吸波剂可以添加到水玻璃粘结剂里面，即改性水玻璃，也可以添加到型砂中，即改性原砂，然后再造型。在水玻璃或者原砂中添加比例为1.0-5.0％的微波吸收剂。
本发明通过采用可以提高铸型温度的微波吸波剂，使砂型表面温度可控，其温度调节区间为80℃-120℃。吸波剂可以是微粉状或者液体状的碳化硅、氮化硅等碳化物或者硅化物。
普通微波加热硬化水玻璃砂，砂型连同模具一起放入微波炉，因此模具材料要求高，要求材料微波穿透性好、微波吸收性小、耐热性好、强度高、耐磨性好。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种提高微波硬化水玻璃砂型抗吸湿性的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)造型步骤：在铸造原砂中加入1.2％-2.1％的水玻璃，混合均匀，放入模具中造型；
(2)加热步骤：将砂型连同模具放入微波炉中进行加热硬化；
(3)脱模步骤：砂型温度达到100-120℃时，停止加热，脱去模具；
(4)覆膜步骤：将加热后的砂型表面覆盖厚度为0.8mm-1.4mm的EVA薄膜，EVA薄膜受热软化形成保护膜紧贴砂型表面。
2.根据权利要求1所述的一种提高微波硬化水玻璃砂型抗吸湿性的方法，其特征在于：所述造型步骤中在水玻璃或者原砂中添加1.0-5.0％微波吸收剂。
3.根据权利要求2所述的一种提高微波硬化水玻璃砂型抗吸湿性的方法，其特征在于：所述微波吸波剂是微粉状或者液体状的氮化物、碳化物。
4.根据权利要求3所述的一种提高微波硬化水玻璃砂型抗吸湿性的方法，其特征在于：所述氮化物采用氮化硅，所述碳化物采用碳化硅。
5.一种提高微波硬化水玻璃砂型抗吸湿性的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)覆膜步骤：紧贴模具表面覆盖厚度为1.4mm-2.0mm的EVA薄膜；
(2)造型步骤：在铸造原砂中加入1.2％-2.1％水玻璃，混合均匀，加入模具造型；
(3)加热步骤：将砂型连同模具放入微波炉中进行加热硬化，当砂型温度达到100-120℃时停止加热，使EVA薄膜受热软化形成保护膜紧贴砂型表面；
(4)脱模步骤：砂型及其保护膜冷却后，脱模。
6.根据权利要求5所述的一种提高微波硬化水玻璃砂型抗吸湿性的方法，其特征在于：所述造型步骤中在原砂或者水玻璃中添加1.0-5.0％微波吸收剂。
7.根据权利要求6所述的一种提高微波硬化水玻璃砂型抗吸湿性的方法，其特征在于：所述微波吸波剂是微粉状或者液体状的氮化物、碳化物。
8.根据权利要求7所述的一种提高微波硬化水玻璃砂型抗吸湿性的方法，其特征在于：所述氮化物采用氮化硅，所述碳化物采用碳化硅。
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