CN101934348B - 一种精密铸造用面层砂及其配制 - Google Patents

一种精密铸造用面层砂及其配制 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种精密铸造用面层砂及其配制工艺，它采用价格便宜的石英砂作基材料，一种或几种水溶性碱性化合物作添加剂，经混合干燥而制成面层砂，用以替代昂贵的锆英砂用于精密铸造生产各种工程零件或制鞋模具等，不但完全达到了锆英砂应用的质量效果，且大大降低了生产成本。

Description

一种精密铸造用面层砂及其配制
技术领域
 本发明涉及铸造工艺与技术，具体地说涉及精密铸造用面层砂及其配制方法。
背景技术
在精密铸造工艺中，对型壳的制作非常重要，需要制作多层耐火砂，其最内一层为面层砂，它不仅影响型壳高温热化学稳定性，更重要的是会直接影响铸件的表面质量。目前精密铸造使用的面层砂主要由硅酸锆（或称锆砂、锆英砂）构成。由于锆英砂的热震稳定性好，无论用于精铸碳钢或不锈钢，其浇注件表面质量都较好，因而一直主宰着精铸面层耐火材料（即面层砂）。但由于它在地壳中的储量少，因而价格昂贵，人们一直在寻找其替代物或替代方法，用以降低铸造生产成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型便宜的精密铸造用面层砂及其配制方法，用这种面层砂直接替代现有技术中的以锆砂为主的面层砂，从而节约资源，降低精铸生产成本。
  这种面层砂及其制作方案如下：
    这种精密铸造用面层砂由下述物质混合配制而成
   （1）基材料100重量份数，所述基材料可以是100%的石英砂或石英砂与其它耐火砂的混合物；
   （2）添加剂0.8～20重量份数，所述添加剂是能够给出电子对的一种或几种水溶性碱性化合物的混合物；
   （3）水0～12重量份数。
    这种精密铸造用面层砂，其基材料中所述石英砂与其它耐火材料的混合物，可以是石英砂（0～100%）与锆英砂（0～100%）的混合物，或石英砂与刚玉砂（0～100%）、锆英砂（0～100%）、莫来砂（0～100%）中的一种或几种混合物。
    这种精密铸造用面层砂，其所述添加剂能给出电子对的水溶性碱性化合物可以是：K2CO3(碳酸钾）、MgCO3（碳酸镁）、NaCO3(碳酸钠）、NaHCO3（碳酸氢钠）、K3PO4（磷酸钾）、NaPO4（磷酸钠）、Na2HPO4˙ 12H2O(磷酸氢二钠）、Ba（OH）2 ˙ 8H2O（氢氧化钡）、KOH（氢氧化钾）、LiOH（氢氧化锂）、NaOH（氢氧化钠）、Na2 [B4O3（OH）4]  ˙ 8H2O（硼砂）、MgO(镁砂）。
    这种精密铸造用面层砂的配制方法是
   （1）预先将基材料的坯料天然硅石（SiO2）粉碎成70～120目的石英砂；
   （2）配制面层砂：将用于基材料的石英砂（70～120目或100～160目）或石英砂与其它耐火材料的混合物100重量份数，用于添加剂的一种或几种水溶性碱性化合物0.8～20重量份数,倒入混砂机内干混后，加入0～12重量份数的水混合成混合料；
   （3）将上述混合料取出，直接用作面层砂和经烘干过筛后，即成所需的面层砂。
    这种面层砂可直接替代现有精铸工艺中的锆英砂，不用改变其余部分的精铸工艺。由于这种面层砂中石英砂价格便宜，能降低精铸生产成本，而添加剂溶解后与砂均匀粘附在一起，均匀散布于型壳面层，从而有效地中和高温浇注时砂的酸性危害，保护了产品的表面质量。因此本发明所提供的面层砂与现有使用的锆英砂为主的面层砂相比，不仅大大降低了生产成本，完全达到了单独应用锆英砂作面层砂的同样表面粗糙度效果，同时还在制壳时型壳干得快，可防壳裂，并在浇注后容易脱壳。对其尺寸精度，虽然石英砂的线膨胀系数比锆英砂大，但由于石英砂只用于一个面层，其余多层与常规工艺并未改变，经五年实践生产考验与检测，尺寸精度影响极微。
具体实施方式
   实施例1:采用本发明精铸零件：“枪部件”，毛坯重1.2kg，材料为4140（美国牌号），选用制作面层砂的材料为：基材料石英砂（70-120目）100kg，添加剂NaHCO3 3kg，自来水12kg。其配制工艺是将石英砂（70～120目）100kg和NaHC 3kg倒入混砂机内干混3～5分钟后，倒入自来水12kg，继续混合3～5分钟，最后取出混合料放置炉中以200～250℃ 烘干，过筛后即成所需面层砂。使用时将面层砂直接替代原工艺中的锆英砂用于上述“枪部件”生产，其制壳，脱蜡、焙烧等同原有工艺，不再赘述。用该实施例浇注铸件清砂顺利，外表检测，粗糙度符合0.8μm以下，同用锆英砂作面层砂质量没有区别。
   实施例2：用本发明精铸零件“面板”，毛坯重1.1kg 材料为304（美国牌号），选用制作面层砂的材料基材料为石英砂（70-120目）70kg，锆英砂（80-120目）30kg；添加剂KOH 3kg，NaOH  3kg；自来水10kg。其配制工艺是将石英砂70kg锆英砂30kg及KOH2kg,NaOH 3kg都倒入混砂机内干混3-5分钟，倒入自来水10kg后继续混合3～5分钟，最后取出混合料放置炉中以200～250℃烘干，过筛成所需面层砂。其使用方法，效果都与实施例1相同。
实施例3：用本发明技术精铸零件“座”，毛坯重1.3kg，材料为316（美国牌号），选用制作面层砂的材料基材料为石英砂（70-120目）50kg、熔融石英砂（100-160目）25kg、锆英砂（80-120目）25kg，添加剂为 K3PO4  2kg、K2CO3  2kg，自来水11kg ，其配制工艺、使用方法与实施例1、实施例2相同。
实施例4： 用本发明技术精铸零件“小座”毛坯重0.8kg,材料为316（美国牌号），选用制作面层砂的材料基材料为石英砂（70～120目）20kg，刚玉砂（80-120目）60kg、锆英砂（80-120目）20kg，添加剂为 Na2HPO4˙ 12H2O 5kg,自来水10kg，其配制工艺，使用方法同前实施例。
    实施例5： 用本发明技术精铸零件“煤气架”，毛坯重0.8kg 材料为304（美国牌号），选用制作面层砂的材料基材料为石英砂（70-120目）30kg、锆英砂（80-120目）30kg、莫来石（80-120目）40kg，添加剂为Na2[B4O3（OH）4] ˙ 8H2O（硼砂）1.8kg ，自来水0.5kg。其配制工艺为将上述基材料及添加剂倒入混砂机内干混5～8分钟，再喷少量水(0.5kg），再混3～5分钟后，取出干燥除粉尘，即可直接代替锆英砂作面层砂用。
    实施例6：用本发明技术精铸零件“铸鞋模”，毛坯重3.5kg ，材料为碳钢或合金钢，选用制作面层砂的基材料为石英砂（700-120目）70kg、锆英砂（80-120目）30kg,添加剂为Na2CO3  0.8kg，其配制工艺是将上述基材料和添加剂倒入混砂机内干混3-8分钟取出即为所需面层砂，可替代锆英砂直接应用。
    实施例7：用本发明技术精铸零件“联板”，毛坯1.2kg ，材料ZG230-450，选用制作面层砂的基材料为石英砂（70-120目）100kg 添加剂为Na3PO4 2kg、NaHCO3 2kg，自来水10kg。其配制工艺同实施例1～4所述，不赘述。
     实施例8：用本发明技术精铸零件“连板模”，毛坯重1.3kg ，材料为碳钢或合金钢，选用制作面层砂的基材料为石英砂（700-120目）100kg、锆英砂（80-120目）40kg,添加剂为镁砂（MgO ) （80-120目）20kg，其配制工艺是将上述基材料和添加剂倒入混砂机内干混3-8分钟取出即为所需面层砂，可替代锆英砂直接应用。
     实施例9：用本发明技术精铸零件“锁板模”，毛坯重0.9kg ，材料为不锈钢，选用制作面层砂的基材料为石英砂（700-120目）60kg、锆英砂（80-120目）40kg,添加剂为镁砂（MgO ) （80-120目）15kg，其配制工艺是将上述基材料和添加剂倒入混砂机内干混3-8分钟取出即为所需面层砂，可替代锆英砂直接应用。

Claims (4)

1.一种精密铸造用面层砂，由下述物质混合配制而成：
   （1）基材料100重量份数，所述基材料为100%的石英砂或石英砂混合物；
   （2）添加剂0.8～20重量份数，所述添加剂是能够给出电子对的一种水溶性碱性化合物或数种水溶性碱性化合物的混合物；
   （3）水0～12重量份数。
2.根据权利要求1所述的精密铸造用面层砂，其特征在于所述基材料的石英砂混合物是石英砂与锆英砂、刚玉砂、莫来砂中的任一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的精密铸造用面层砂，其特征在于所述添加剂的水溶性碱性化合物，是碳酸钾、碳酸镁、碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸钾、磷酸钠、磷酸氢二钠、氢氧化钡、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钠。
4.一种精密铸造用面层砂的配制方法为：
将用于基材料的石英砂或石英砂混合物100重量份数，用于添加剂的一种或数种水溶性碱性化合物0.8～20重量份数倒入混砂机内干混后，加入水0～12重量份数再混合成混合料，所述基材料石英砂是由坯料天然硅石预先粉碎成70-120目，将上述混合料取出，直接用作面层砂或经烘干，过筛成面层砂。
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