CN102029354A - 用于金属铸件湿型铸造的型砂添加剂 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于金属铸件湿型铸造的型砂添加剂，涉及铸造造型，特别涉及耐火铸型型芯材料的成分。其特征在于原料由石墨粉、氧化铁粉和钠基膨润土组成，组分中不包括煤粉。提供了一种既具有良好的粘接性能，又具有优异的抗粘砂性能的用于金属铸件湿型铸造的型砂添加剂，用于湿型铸造工艺过程中，取得如下效果：1.提高了铸件表面光洁度，表面合格率达到100％；2.铸件皮下无气孔缺陷；3.节约了大量宝贵的不可再生优质煤粉能源；4.保护了自然环境；5.型砂循环使用，新砂补充量减少，降低了生成成本。

Description

用于金属铸件湿型铸造的型砂添加剂

技术领域

本发明涉及铸造造型，特别涉及耐火铸型型芯材料的成分。

技术领域

目前，铸造行业中，湿型铸造型砂中的主要添加剂为粘土和煤粉。添加煤粉的主要作用是提高铸件的表面光洁度。其机理是利用煤在高温时分解，分解后生成包裹在砂粒表面的碳膜，以防止铸件粘砂。而且，在熔融钢铁熔液的高温作用下，煤粉还能产生还原性气体，气体的分解，在金属液和铸型界面上析出一层光亮碳，使砂型不受金属液润湿，从而提高表面光洁度。

但是，煤粉属于有机物，可燃，并且发气量较大，浇注时产生大量的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等废气及烟尘，对周围环境的污染严重。同时，因浇注时产生的大量气体，导致铸件极易产生呛火、气孔缺陷，废品率增加。另外，铸型和金属液界面上的还原性气体使型砂中的水分解，产生氢气，导致产品在皮下1-4mm处产生皮下气孔，机械加工后才可发现，大大降低了机械加工成品率，从而使铸件的综合性能技术指标降低。

现在，中国在世界上已经成为铸造大国，国内外用户对铸造产品的要求不断提高，如何采用一种代替煤粉的抗粘砂新材料，以减少气孔发生率，成为国内外铸造专家的重要课题。

然而，新推出的代煤粉材料如高效煤粉、阿尔法淀粉等，终究没用摆脱煤粉抗粘砂的机理。也就是说，仍然同煤粉一样属于有机物，是有机物就要燃烧发气，因此这些新材料不可避免的依然在浇注时产生大量的有害气体和烟尘，导致铸造产品极易产生气孔缺陷。

发明内容

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种既具有良好的粘接性能，又具有优异的抗粘砂性能的用于金属铸件湿型铸造的型砂添加剂，用以解决如下技术问题：

1. 铸件表面光洁度低；

2. 铸件皮下易产生气孔缺陷；

3. 消耗大量宝贵的不可再生优质煤粉能源；

4. 污染环境。

本发明的目的可以通过如下措施来达到：

本发明的用于金属铸件湿型铸造的型砂添加剂，其特征在于原料由石墨粉、氧化铁粉和钠基膨润土组成，组分中不包括煤粉。

由于本发明的型砂添加剂组分中不包括煤粉，从根本上避免了由煤粉导致的所有弊端。

石墨粉的加入，增加了型砂的流动型，提高了充填能力，提高了金属铸件的表面光洁度；石墨粉的耐火特性使得本发明的型砂添加剂本身的耐火度≥2000℃，高耐火度的型砂添加剂，大幅度提高了型砂的导热性能，熔融金属在铸模中的冷却速度加快，使铸件内部组织细密，机械性能显著提高。

石墨粉、氧化铁粉和钠基膨润土三组份相互协调，效果叠加，产生了预想不到的技术效果，从而完成了本发明的任务。

因型砂中只有硅砂和本添加剂，均是无机物，遇到高温也不会产生气体，仅有少量的水蒸气。因此添加本发明的型砂添加剂的型砂，浇注时使用，无任何有毒有害气体排放，对环境无任何影响；另外因该添加剂自身耐火度达到2000℃以上，因此添加了该添加剂的型砂耐火度提高，防止了出现粘砂，铸件表面光洁；而且添加了该添加剂后，型砂的导热性大大提高，铁水冷却速度加快，使铸件内部组织细密，机械性能显著提高；而且因没有气体产生，加上冷却速度快，因此铸件无气孔缺陷，铸件成品率显著提高。

本发明的目的还可以通过如下措施来达到：

本发明的用于金属铸件湿型铸造的型砂添加剂，其特征在于所述氧化铁粉是三氧化二铁粉、四氧化三铁粉，或者二者混合物。

本发明的用于金属铸件湿型铸造的型砂添加剂，其特征在于由如下按照重量百分数计的原料组成：

石墨粉           20%～30%

氧化铁粉         2 %～10%

钠基膨润土       60%～70%；

上述原料经选料、粉碎、烘干、混合配料、球磨加工、筛分而成。是优选的技术方案。

本发明的用于金属铸件湿型铸造的型砂添加剂，其特征在于原料过筛率≥95％，产品细度≥200目。

本发明的用于金属铸件湿型铸造的型砂添加剂，其特征在于其添加量为型砂中新砂重量的12％～18％，型砂中水分含量控制在型砂总重量的3.0%～4.0%。是优选的技术方案。

本发明的用于金属铸件湿型铸造的型砂添加剂公开的技术方案，相比现有技术有以下积极技术效果：

提供了一种既具有良好的粘接性能，又具有优异的抗粘砂性能的用于金属铸件湿型铸造的型砂添加剂，用于湿型铸造工艺过程中，取得如下效果： 

1. 提高了铸件表面光洁度；表面合格率达到100％；

2. 铸件皮下无气孔缺陷；

3. 节约了大量宝贵的不可再生优质煤粉能源；

4. 保护了自然环境；

5. 型砂循环使用，新砂补充量减少，降低了生成成本。

具体实施方式

本发明下面将结合实施例作进一步详述：

实施例1

将准确计量的经选料的石墨粉26公斤、三氧化二铁粉10公斤、钠基膨润土64公斤，分别粉碎、烘干，然后，混合配料、球磨加工、筛分，控制原料过筛率≥95％，产品细度≥200目。制得本发明的新砂添加剂。

产品为电机零件端盖，单件重量7.5kg，材质HT250，平均壁厚18mm，粘土砂湿型工艺，脱箱手工造型，每型1件。原使用煤粉砂，表面质量尚可，但加工后皮下气孔废品率达到50%-80%。现使用按照上述方法制备的添加剂：型砂配比为新砂100%，本型砂添加剂加入总砂重量13%，水分3.5%，型砂混制后经松砂处理，性能为湿压强度0.14MPa，透气性为158单位，浇注温度为1430℃-1390℃，浇注100件。经清理室抛丸处理后表面无任何粘砂、夹砂等表面缺陷，表面合格率100%，加工后无任何缺陷。

实施例2

将准确计量的经选料的石墨粉26公斤、三氧化二铁粉5公斤、四氧化三铁粉3公斤、钠基膨润土66公斤，分别粉碎、烘干，然后，混合配料、球磨加工、筛分，控制原料过筛率≥95％，产品细度≥200目。制得本发明的新砂添加剂。

产品为电机零件端盖，单件重量35kg，材质HT250，平均壁厚15mm，粘土砂湿型工艺，机器造型，每型1件。型砂配比为旧砂80%，新砂20%，按照上述方法制备的添加剂加入总砂重量的3%，水分3.2%，型砂混制后经松砂处理，性能为湿压强度0.15MPa，透气性为152单位，浇注温度为1430℃-1390℃，浇注100件。经清理室抛丸处理后表面无任何粘砂、夹砂等表面缺陷，表面合格率100%，加工后无任何缺陷。

实施例3

将准确计量的经选料的石墨粉30公斤、三氧化二铁粉5公斤、四氧化三铁粉5公斤、钠基膨润土60公斤，分别粉碎、烘干，然后，混合配料、球磨加工、筛分，控制原料过筛率≥95％，产品细度≥200目。制得本发明的新砂添加剂。

产品为箱体，单件重量55kg，材质HT250，平均壁厚8mm，粘土砂湿型工艺，机器造型，每型2件。型砂配比为旧砂70%，新砂30%，按照上述方法制备的添加剂加入总砂重量的4.5%，水分3.2%，型砂混制后经松砂处理，性能为湿压强度0.14MPa，透气性为155单位，浇注温度为1430℃-1390℃，浇注100件。经清理室抛丸处理后表面无任何粘砂、夹砂等表面缺陷，表面合格率100%，加工后无任何缺陷。

实施例4

将准确计量的经选料的石墨粉23公斤、四氧化三铁粉7公斤、钠基膨润土70公斤，分别粉碎、烘干，然后，混合配料、球磨加工、筛分，控制原料过筛率≥95％，产品细度≥200目。制得本发明的新砂添加剂。

产品为电机零件端盖，单件重量7.5kg，材质HT250，平均壁厚18mm，粘土砂湿型工艺，脱箱手工造型，每型1件。原使用煤粉砂，表面质量尚可，但加工后皮下气孔废品率达到50%～80%。现使用按照上述方法制备的添加剂：型砂配比为新砂100%，本型砂添加剂加入总砂重量13%，水分3.5%，型砂混制后经松砂处理，性能为湿压强度0.14MPa，透气性为158单位，浇注温度为1430℃-1390℃，浇注100件。经清理室抛丸处理后表面无任何粘砂、夹砂等表面缺陷，表面合格率100%，加工后无任何缺陷。

Claims (5)

1.一种用于金属铸件湿型铸造的型砂添加剂，其特征在于原料由石墨粉、氧化铁粉和钠基膨润土组成，组分中不包括煤粉。

2.按照权利要求1的用于金属铸件湿型铸造的型砂添加剂，其特征在于所述氧化铁粉是三氧化二铁粉、四氧化三铁粉，或者二者混合物。

3.按照权利要求1的用于金属铸件湿型铸造的型砂添加剂，其特征在于由如下按照重量百分数计的原料组成：

石墨粉           20%～30%

氧化铁粉         2 %～10%

钠基膨润土       60%～70%；

上述原料经选料、粉碎、烘干、混合配料、球磨加工、筛分而成。

4.按照权利要求1的用于金属铸件湿型铸造的型砂添加剂，其特征在于原料过筛率≥95％，产品细度≥200目。

5.按照.权利要求1的用于金属铸件湿型铸造的型砂添加剂，其特征在于其添加量为型砂中新砂重量的12％～18％，型砂中水分含量控制在型砂总重量的3.0%～4.0%。