CN1041300A - 熔模铸造用砂芯的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种水玻璃基-CO2硬化的熔模铸造用砂芯的生产方法，芯砂中配有硅溶胶和聚氯乙烯糊状树脂，经CO2硬化后在砂芯外表面涂刷以锆英砂耐火材料涂料。该砂芯抗水性和中温强度较高，成型稳定，易于存放，浇注后砂芯溃散性好，容易清砂，清砂干净。

Description

本发明属于一种铸造工艺方法，具体是熔模铸造用砂芯的生产方法。
已知形成熔模铸件蜡模内腔的生产方法主要是通过设置在压型上的型芯来成形的。但对于具有形状弯曲或内大外小的蜡模内腔，则可采用在蜡模内予放水溶芯法、蜡模组合法和改变压型型芯的组合、抽取形式等。这些方法虽然能解决蜡模上复杂内腔成形问题，但不能解决其内腔型壳成形的困难，也不能解决这些复杂内腔的清砂困难。目前为解决型壳内腔的成形困难，可采用在压制蜡模时予以放陶瓷型芯或石英玻璃型芯的方法，这种型芯不仅制造工艺复杂，而且成本过高，不适应于一般工程铸件要求，另外这种型芯清砂也同样是较困难的。为此，有的采用了在蜡模内予放水玻璃树脂砂芯工艺，但其选用的水玻璃是高模数的，芯砂湿强度低，脱模困难，并难以存放，加之出模时必须有托板垫托，对不少特殊形状也无法成形，不能满足大批量蜡模生产的需要。
本发明的目的是提供一种对各类不同形状的复杂型壳内腔具有良好成形性的，并具有较好抗水性和较高中温强度，清砂容易的熔模铸造用砂芯的生产方法。
本发明的目的是这样实现的：将SiO2含量为98%（重量%）以上的石英砂95-99份与粒度为200目的一级铝矾土1-4份干混均匀后加入1-5%（占耐火材料总重量%）聚乙烯糊用性树脂混合均匀，然后加入1-5%（占耐火材料总重量%）邻苯二甲酸二丁酯混碾均匀，再加入由低模数水玻璃和硅溶胶按3∶1组成的改性水玻璃6-8%（耐火材料总重量%）混碾均匀后组成水玻璃基聚氯乙烯树脂砂。用此砂制芯，通CO2硬化后，取芯修整，经180-200℃烘干砂芯至深黄色，再经样板检查后砂芯外表面涂刷耐火涂料，其耐火涂料配方如下：
320目锆英粉    1000克
硅溶胶    700-900克
酚醛混合树脂    1-10克
有机陶土    50-100克
悬浮剂CMC    5克
表面活性剂JFC    0.05-0.1%（占上述材料重量%）
正辛醇    0.003-0.006%（占上述材料重量%）
涂刷完以上涂料后，自然风干，再经110-140℃烘干，修磨后存放24小时，即可投入蜡模生产。
本发明的优点及积极效果是：把熔模铸造和砂型铸造，水玻璃和有机热塑性树脂两类完全不同的工艺各取其长又熔合于一体，用于精铸生产。不仅解决了复杂内腔的铸造精度，而且解决了小回转断面的涂料挂砂和浇注后的清砂困难。使铸件成品率可达85%以上。
本发明采用低模数水玻璃加入硅溶胶的改性水玻璃作为砂芯的粘结剂。当水玻璃用CO2硬化时生成SiO2胶体微粒和Na2CO3，并拌有脱水反应，使硅溶胶中的SiO2粒子易于聚沉，在硬化后的砂芯内形成两种粒度不同SiO2粒子间的互相锒嵌，成为致密的三维空间网络，提高了砂芯的抗水性和中温强度。由于低模数水玻璃中Na2O含量高，增加了硅溶胶的稳定性，也提高了芯砂的存放性。
在改性水玻璃芯砂中加入聚氯乙烯热塑性树脂，可在砂粒之间，粉粒之间形成胶团网络，不仅提高了砂芯强度，增加了砂芯韧性，抗水性，而且在升温降解过程中分解出大量HCL，使水玻璃中的Na2O被大量中和，加速了砂芯的硬化和促使砂芯硬化完全。为防止热塑性聚氯乙烯树脂在脱蜡温度下的热塑性而引起砂芯变形，加入了铝矾土来提高砂芯的湿强度。
随着聚氯乙烯树脂的热解生成大量HCL气和各种饱和及非饱和烃混合物气体，使砂芯产生出气毛细通道和焙烧后产生分布均匀的细孔隙，并随着焙烧温度的提高和保持此细孔隙率增加，从而提高了烧注后砂芯的渍散性，有利于清砂。
本发明的最佳实施例是：
1、实例铸件特征
熔模铸件名称 高压热动力式疏水阀阀体（Dg15-Dg50）
铸件材质 不锈钢EG3Crl3
铸件重量    0.74-4kg
铸件结构特点    外形为二斜交叉筒体，其外壁需铸出0.8毫米宽和高的字体和标记，内腔上部有断面尺寸8×8-10×20毫米的360°环形回转汽道，内腔下部为内大外小的斜孔。（如附图所示）
2、实例实施过程：
蜡模及型壳内腔分别由环形砂芯和斜砂芯组成。其芯砂配方为：
石英砂    （50/100目）96-99份
一级铝矾土    （200目）1-3份
聚氯乙烯糊用性树脂    1.5-3%（占耐火材料重量%）
邻苯二甲酸二丁酯    1-3%（占耐火材料重量%）
改性水玻璃（以硅溶胶∶M＝2.2-2.5水玻璃＝1∶3配成）
6-8%（占耐火材料重量%）
芯砂各组分加入及混碾顺序为：
Figure 881090085_IMG1
装塑料袋存放（可存放24-48小时）。
予制符合砂芯形状的金属芯盘。将上述芯砂放入撞实，对环形芯转弯处可放直径1-2毫米铁丝为芯骨，通CO2硬化后取出砂芯，并修整外形。
在远红外烘芯炉内烘干，烘烤温度为180-200℃，保温1-2小时，砂芯烘至深黄色，取出冷却后经样板检验，并涂刷耐火涂料，耐火涂料配方为：
锆英粉    1000克
硅溶胶    800-850克
酚醛混合树脂    5克
有机陶土    70克
悬浮剂CMC    5克
表面活性剂JFC    2克
正辛醇    0.5-1克
砂芯自然风干后，经二次烘干，烘烤温度为110-140℃。经修磨边角处后，存放24小时，完成砂芯工艺过程，转入制蜡模工序。
制模中将砂芯放置在压型内，按常规进行压蜡模、修模、组装模组。制壳、脱蜡，形成带有砂芯的型壳，并按常规进行焙烧后将温度为1580-1620℃的不锈钢液注入温度为500-550℃的型壳中，之后，铸件经过震壳清砂，30秒后铸件内腔砂芯渍散脱出，然后切割浇，退火及化学清理、喷砂、修整、检验而成为铸件成品。

Claims (2)

1、一种水玻璃基-CO2硬化的熔模铸造用砂芯的生产方法，其特征是：将SiO2含量为98%(重量%)以上的石英砂95-99份与粒度为200目的一级铝矾土1-4份干混均匀后加入1-5%(耐火材料总重量%)聚氯乙烯糊用性树脂混合均匀，然后加入1-5%(耐火材料总重量%)邻苯二甲酸二丁酯混碾均匀，再加入由低模数水玻璃和硅溶胶按3∶1组成的改性水玻璃6-8%(耐火材料总重量%)混碾均匀后组成水玻璃基聚氯乙烯脂砂，用此砂制芯，通CO2硬化后，取芯修整，经180-200℃烘干砂芯至涂黄色，经样板检查后的砂芯外表面涂刷耐火涂料，其耐火涂料配方如下：
320目锆英粉    100克
硅溶胶         700-900克
酚醛混合树脂   1-10克
有机陶土       50-100克
悬浮剂CMC      5克
表面活性剂JFC  0.05-0.1%(占上述材料重量%)
正辛醇         0.003-0.006%(占上述材料重量%)
涂刷后的砂芯，经自然风干后再经110-140℃烘干，修磨后存放24小时。
2、按权利要求1所述的生产方法，其特征是：芯砂配方可为：石英砂（50/100目）96-99份;一级铝矾土（200目）1-3份;聚氯乙烯糊用性树脂1.5-3%（占耐火材料重量%）;邻苯二甲酸二丁酯1-3%（占耐火材料重量%）;改性水玻璃（以硅溶胶∶M＝2.2-2.5水玻璃＝1∶3）6-8%（占耐火材料重量%）。
耐火涂料配方可为：锆英砂1000克，硅溶胶800-850克，酚醛混合树脂5克，有机陶土70克，悬浮剂CMC5克，表面活性剂JFC2克，正辛醇0.5-1克。
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