CN102773402A - 适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，第一种方法，采用射芯机制芯，其步骤如下：制备硅酸盐无机粘结剂砂；射芯机参数设定；射芯机储料斗装砂；射芯制样并固化。第二种方法，采用重锤式制样机制芯，其步骤如下：制备硅酸盐无机粘结剂砂；重锤式制样机制作砂芯；砂芯固化。第三种方法，采用热空气固化法制芯，其步骤如下：制备硅酸盐无机粘结剂砂，重锤式制样机制作砂芯；热风机参数设定；热风固化。本发明的三种方法都能解决了无机粘结剂砂流动性差的缺陷，制芯工艺简单，制芯周期短，效率高，制得的砂芯质量好，成品率也高。
Description
技术领域
本发明涉及铸造制芯方法，具体涉及适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法。
背景技术
现有铸造用砂芯主要是树脂砂制成，树脂砂具有良好的流动性，所制得的砂芯紧实，强度高。硅酸盐无机粘结剂具有无毒、无污染、低成本等诸多优点，但硅酸盐无机粘结剂含有的水分较高，用硅酸盐无机粘结剂制得的砂的流动性远远低于树脂砂，因此，不能沿用树脂砂的制芯方法。如何使用流动性较差的硅酸盐无机粘结剂砂获得固化效果好、紧实度高、强度高的砂芯，则是面临的新课题。
发明内容
本发明的目的是提供几种适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，采用这几种方法均能用硅酸盐无机粘结剂型砂制得表面致密、轮廓清晰、尺寸稳定，强度高的砂芯，且具有良好的综合高温性能，发气量低，能够提高铸件的质量。
本发明所述的第一种适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，采用射芯机制芯，其步骤如下：
步骤一，制备硅酸盐无机粘结剂砂：以70/140目科左后旗烧砂（一种石英砂，产自长江造型材料（集团）科左后旗有限公司）为原砂，硅酸盐无机粘结剂作为粘结剂，将原砂和粘结剂放入混砂机中混匀，再加入固化交联剂继续混制成硅酸盐无机粘结剂砂；其中原砂:粘结剂:固化交联剂的重量比为：166.7:5:1；
步骤二，射芯机参数设定；将空气压力控制器调至0.7MPa，模具的温度控制器设为160℃，固化的时间继电器设为120 秒；接通电源，合上第一模具，并使射芯机升温至设定温度；
步骤三，射芯机储料斗装砂；将步骤一制得的硅酸盐无机粘结剂砂填满射芯机储料斗，并压实，清理除去料斗装料口上多余的砂；将射芯机储料斗水平放入射芯机的储料斗凹槽内；
步骤四，射芯制样并固化；按下升降开关，使射芯机储料斗下降至第一模具上，并使得射芯机储料斗的射砂口与第一模具上的射砂入口对齐；接着按下射芯按钮，开始射芯制样，人工计时10秒后，停止射芯；按下时间控制按钮，开始计时固化，多余的空气从第一模具底部的排气塞排出；当时间继电器计时120 秒时，发出信号，打开第一模具，取出第一砂芯，完成射芯机制样。
所述的适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，其所述硅酸盐无机粘结剂的成分为：84～91％九水偏硅酸钠，4.2～8.4％硼酸，0.7～2.1％三聚磷酸钠，2.0～5.8％柠檬酸。
所述的适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，其所述固化交联剂的成分为所述固化交联剂的成分为：75～96%二氧化硅，0.8～1.2%三氧化二铝，0.6～1.2%三氧化二铁，0.6～0.8%氧化镁，0.2～0.4%氧化钙，1.5～1.1%氧化钠和余量水。
采用射芯机制得的第一砂芯表面致密、轮廓清晰、尺寸稳定，强度高，且具有良好的综合高温性能。
本发明所述的第二种适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，采用重锤式制样机制芯，其步骤如下：
步骤一，制作硅酸盐无机粘结剂砂：以70/140目科左后旗烧砂（一种石英砂，产自长江造型材料（集团）科左后旗有限公司）为原砂，硅酸盐无机粘结剂作为粘结剂，将原砂和粘结剂放入混砂机中混匀，再加入固化交联剂继续混制成硅酸盐无机粘结剂砂；其中原砂:粘结剂:固化交联剂的重量比为：166.7:5:1；
步骤二，重锤式制样机制作砂芯：选择第二模具和冲头，并将冲头安装在重锤式制样机上，将步骤一中制得的无机粘结剂砂加入第二模具中，压实，除掉多余的砂；将第二模具和砂一起放在重锤式制样机试样台上，左手向下扳动长扳手使冲头升至高位并自锁，将第二模具放在机架的底座定位孔内，抬起扳手使冲头压入第二模具内，待扳手回到停止位置后，右手握住凸轮的手柄顺时针转动，使20kg的重锤离开锤垫到达最高位后做自由落体，连续转动凸轮三次，中心轴上端面落到刻线牌右边刻线间隔之间；重新向下扳动扳手并锁定，取下第二模具，分开第二模具的上模具，取出下模具和第二砂芯；
步骤三，砂芯固化；将第二模具的下模具和第二砂芯一起放入160℃温度的烘箱中，烘烤30min后，取出下模具，再取下第二砂芯。
所述的适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，其所述硅酸盐无机粘结剂的成分为：84～91％九水偏硅酸钠，4.2～8.4％硼酸，0.7～2.1％三聚磷酸钠，2.0～5.8％柠檬酸。
所述的适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，其所述固化交联剂的成分为所述固化交联剂的成分为：75～96%二氧化硅，0.8～1.2%三氧化二铝，0.6～1.2%三氧化二铁，0.6～0.8%氧化镁，0.2～0.4%氧化钙，1.5～1.1%氧化钠和余量水。
采用重锤式制样机制得的第二砂芯表面致密、轮廓清晰、尺寸稳定，强度高，且具有良好的综合高温性能。
本发明所述的第三种适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，采用热空气固化法制芯，其步骤如下：
步骤一，制作硅酸盐无机粘结剂砂：以70/140目科左后旗烧砂（一种石英砂，产自长江造型材料（集团）科左后旗有限公司）为原砂，硅酸盐无机粘结剂作为粘结剂，将原砂和粘结剂放入混砂机中混匀，再加入固化交联剂继续混制成硅酸盐无机粘结剂砂；其中原砂:粘结剂:固化交联剂的重量比为：166.7:5:1；
步骤二，重锤式制样机制作砂芯：选择第二模具和冲头，并将冲头安装在重锤式制样机上，将步骤一中制得的无机粘结剂砂加入第二模具中，压实，除掉多余的砂；将第二模具和砂一起放在重锤式制样机试样台上，左手向下扳动长扳手使冲头升至高位并自锁，将第二模具放在机架的底座定位孔内，抬起扳手使冲头压入第二模具内，待扳手回到停止位置后，右手握住凸轮的手柄顺时针转动，使20kg的重锤离开锤垫到达最高位后做自由落体，连续转动凸轮三次，中心轴上端面落到刻线牌右边刻线间隔之间；重新向下扳动扳手并锁定，取下第二模具，分开第二模具的上模具，取出下模具和第二砂芯；
步骤三，热风机参数设定；将热空气固化装置的热风机的加热温度设定为200℃（因为气体的流动性和热辐射使得空气通过约2m的管道后温度会下降至150℃左右），接通电源对由空压机压入的经除水装置除掉水分的冷空气进行加热；调整压力控制阀，使空气通过压力为0.2MPa；
步骤四，热风固化；当热空气固化装置的热风机的加热温度到达设定值后，打开热空气开关，使热空气充满热交换箱内，热空气通过第二模具的气孔对砂芯进行加热，加热时间为4min，获得第三砂芯。
所述的适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，其所述硅酸盐无机粘结剂的成分为：84～91％九水偏硅酸钠，4.2～8.4％硼酸，0.7～2.1％三聚磷酸钠，2.0～5.8％柠檬酸。
所述的适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，其所述固化交联剂的成分为所述固化交联剂的成分为：75～96%二氧化硅，0.8～1.2%三氧化二铝，0.6～1.2%三氧化二铁，0.6～0.8%氧化镁，0.2～0.4%氧化钙，1.5～1.1%氧化钠和余量水。
采用热空气固化法制得的第三砂芯表面致密、轮廓清晰、尺寸稳定，强度高，且具有良好的综合高温性能。
三种固化方式所获得的结果为：
| 液态粘接剂加入量 | 射芯机制样 | 重锤式制样 | 热空气固化法 |
| 160℃,120” | 160℃,30min | 140℃,5min | |
| 2.0% | 1.2MPa(抗拉) | 1.1 MPa(抗拉) | 1.0 MPa(抗拉) |
| 2.5% | 1.5 MPa(抗拉) | 1.4 MPa(抗拉) | 1.3 MPa(抗拉) |
| 3.0% | 1.9 MPa(抗拉) | 1.8 MPa(抗拉) | 1.7 MPa(抗拉) |
本发明解决了无机粘结剂砂流动性差的缺陷，制芯工艺简单，制芯周期短，效率高，制得的砂芯质量好，成品率也高。
附图说明
图1是采用射芯机制芯的示意图；
图2是采用重锤式制样机制芯的示意图；
图3是图2的左视图；
图4是热空气固化装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
实施例一：参见图1。第一种适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，采用射芯机制芯，其步骤如下：
步骤一，制备硅酸盐无机粘结剂砂：以70/140目科左后旗烧砂（一种石英砂，产自长江造型材料（集团）科左后旗有限公司）为原砂，硅酸盐无机粘结剂作为粘结剂，将原砂和粘结剂放入混砂机中混匀，再加入固化交联剂继续混制成硅酸盐无机粘结剂砂1-1；其中原砂:粘结剂:固化交联剂的重量比为：166.7:5:1；
步骤二，射芯机参数设定；将空气压力控制器1-2调至0.7MPa，模具的温度控制器1-7设为160℃，固化的时间继电器1-8设为120 秒；接通电源，合上第一模具1-6，并使射芯机升温至设定温度；
步骤三，射芯机储料斗装砂；将步骤一制得的硅酸盐无机粘结剂砂1-1填满射芯机储料斗1-3，并压实，清理除去料斗装料口上多余的砂；将射芯机储料斗水平放入射芯机的储料斗凹槽内；
步骤四，射芯制样并固化；按下升降开关，使射芯机储料斗1-3下降至第一模具上，并使得射芯机储料斗1-3的射砂口1-4与第一模具1-6上的射砂入口1-5对齐；接着按下射芯按钮，开始射芯制样，人工计时10秒后，停止射芯；按下时间控制按钮，开始计时固化，多余的空气从第一模具1-6底部的排气塞1-10排出；当时间继电器1-8计时120 秒时，发出信号，打开第一模具1-6，取出第一砂芯1-9，完成射芯机制样。
所述的适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，其所述硅酸盐无机粘结剂的成分为：84～91％九水偏硅酸钠，4.2～8.4％硼酸，0.7～2.1％三聚磷酸钠，2.0～5.8％柠檬酸。
所述的适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，其特征是：所述固化交联剂的成分为所述固化交联剂的成分为：75～96%二氧化硅，0.8～1.2%三氧化二铝，0.6～1.2%三氧化二铁，0.6～0.8%氧化镁，0.2～0.4%氧化钙，1.5～1.1%氧化钠和余量水。
采用射芯机制得的第一砂芯表面致密、轮廓清晰、尺寸稳定，强度高，且具有良好的综合高温性能。
实施例二：参见图2和图3。第二种适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，采用重锤式制样机制芯，其步骤如下：
步骤一，制作硅酸盐无机粘结剂砂：以70/140目科左后旗烧砂（一种石英砂，产自长江造型材料（集团）科左后旗有限公司）为原砂，硅酸盐无机粘结剂作为粘结剂，将原砂和粘结剂放入混砂机中混匀，再加入固化交联剂继续混制成硅酸盐无机粘结剂砂1-1；其中原砂:粘结剂:固化交联剂的重量比为：166.7:5:1；
步骤二，重锤式制样机制作砂芯：选择第二模具2-9和冲头2-7，并将冲头2-7安装在重锤式制样机上，将步骤一中制得的硅酸盐无机粘结剂砂1-1加入第二模具2-9中，压实，除掉多余的砂；将第二模具和硅酸盐无机粘结剂砂一起放在重锤式制样机试样台上，左手向下扳动长扳手2-6使冲头2-7升至高位并自锁，将第二模具2-9放在机架2-8的底座定位孔内，抬起扳手2-6使冲头2-7压入第二模具2-9内，待扳手2-6回到停止位置后，右手握住凸轮2-5的手柄顺时针转动，使20kg的重锤2-3离开锤垫2-4到达最高位后做自由落体，连续转动凸轮三次，中心轴2-2上端面落到刻线牌2-1右边刻线间隔之间；重新向下扳动扳手2-6并锁定，取下第二模具2-9，分开第二模具2-9的上模具，取出第二模具2-9的下模具和第二砂芯2-10；
步骤三，砂芯固化；将第二模具2-9的下模具和第二砂芯2-10一起放入160℃温度的烘箱中，烘烤30min后，取出下模具，再取下第二砂芯2-10。
所述的适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，其所述硅酸盐无机粘结剂的成分为：84～91％九水偏硅酸钠，4.2～8.4％硼酸，0.7～2.1％三聚磷酸钠，2.0～5.8％柠檬酸。
所述的适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，其特征是：所述固化交联剂的成分为所述固化交联剂的成分为：75～96%二氧化硅，0.8～1.2%三氧化二铝，0.6～1.2%三氧化二铁，0.6～0.8%氧化镁，0.2～0.4%氧化钙，1.5～1.1%氧化钠和余量水。
采用重锤式制样机制得的第二砂芯表面致密、轮廓清晰、尺寸稳定，强度高，且具有良好的综合高温性能。
实施例三：参见图4。第三种适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，采用热空气固化法制芯，其步骤如下：
步骤一，制作硅酸盐无机粘结剂砂：以70/140目科左后旗烧砂（一种石英砂，产自长江造型材料（集团）科左后旗有限公司）为原砂，硅酸盐无机粘结剂作为粘结剂，将原砂和粘结剂放入混砂机中混匀，再加入固化交联剂继续混制成硅酸盐无机粘结剂砂1-1；其中原砂:粘结剂:固化交联剂的重量比为：166.7:5:1；
步骤二，重锤式制样机制作砂芯：选择第二模具2-9和冲头2-7，并将冲头2-7安装在重锤式制样机上，将步骤一中制得的硅酸盐无机粘结剂砂1-1加入第二模具2-9中，压实，除掉多余的砂；将第二模具和硅酸盐无机粘结剂砂一起放在重锤式制样机试样台上，左手向下扳动长扳手2-6使冲头2-7升至高位并自锁，将第二模具2-9放在机架2-8的底座定位孔内，抬起扳手2-6使冲头2-7压入第二模具2-9内，待扳手2-6回到停止位置后，右手握住凸轮2-5的手柄顺时针转动，使20kg的重锤2-3离开锤垫2-4到达最高位后做自由落体，连续转动凸轮三次，中心轴2-2上端面落到刻线牌2-1右边刻线间隔之间；重新向下扳动扳手2-6并锁定，取下第二模具2-9，分开第二模具2-9的上模具，取出第二模具2-9的下模具和第二砂芯2-10；
步骤三，热风机参数设定；将热空气固化装置的热风机4-3的加热温度设定为200℃（因为气体的流动性和热辐射使得空气通过约2m的管道后温度会下降至150℃左右），接通电源对由空压机4-1压入的经除水装置4-2除掉水分的冷空气进行加热；调整压力控制阀4-4，使空气通过压力为0.2MPa；
步骤四，热风固化；当热空气固化装置的热风机4-3的加热温度到达设定值后，打开热空气开关4-5，使热空气充满热交换箱4-6内，热空气通过第二模具2-9的气孔对砂芯进行加热，加热时间为4min，获得第三砂芯4-7。
所述的适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，其所述硅酸盐无机粘结剂的成分为：84～91％九水偏硅酸钠，4.2～8.4％硼酸，0.7～2.1％三聚磷酸钠，2.0～5.8％柠檬酸。
所述的适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，其特征是：所述固化交联剂的成分为所述固化交联剂的成分为：75～96%二氧化硅，0.8～1.2%三氧化二铝，0.6～1.2%三氧化二铁，0.6～0.8%氧化镁，0.2～0.4%氧化钙，1.5～1.1%氧化钠和余量水。
Claims (5)
1.适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，采用射芯机制芯，其步骤如下：
步骤一，制备硅酸盐无机粘结剂砂；以70/140目科左后旗烧砂为原砂，硅酸盐无机粘结剂作为粘结剂，将原砂和粘结剂放入混砂机中混匀，再加入固化交联剂继续混制成硅酸盐无机粘结剂砂(1-1)；其中原砂:粘结剂:固化交联剂的重量比为：166.7:5:1；
步骤二，射芯机参数设定；将空气压力控制器（1-2）调至0.7MPa，模具的温度控制器（1-7）设为160℃，固化的时间继电器（1-8）设为120 秒；接通电源，合上第一模具（1-6），并使射芯机升温至设定温度；
步骤三，射芯机储料斗装砂；将步骤一制得的硅酸盐无机粘结剂砂（1-1）填满射芯机储料斗（1-3），并压实，清理除去料斗装料口上多余的砂；将射芯机储料斗水平放入射芯机的储料斗凹槽内；
步骤四，射芯制样并固化；按下升降开关，使射芯机储料斗(1-3)下降至第一模具上，并使得射芯机储料斗（1-3）的射砂口（1-4）与第一模具（1-6）上的射砂入口（1-5）对齐；接着按下射芯按钮，开始射芯制样，人工计时10秒后，停止射芯；按下时间控制按钮，开始计时固化，多余的空气从第一模具（1-6）底部的排气塞（1-10）排出；当时间继电器（1-8）计时120 秒时，发出信号，打开第一模具（1-6），取出第一砂芯（1-9），完成射芯机制样。
2.适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，采用重锤式制样机制芯，其步骤如下：
步骤一，制作硅酸盐无机粘结剂砂：以70/140目科左后旗烧砂为原砂，硅酸盐无机粘结剂作为粘结剂，将原砂和粘结剂放入混砂机中混匀，再加入固化交联剂继续混制成硅酸盐无机粘结剂砂（1-1）；其中原砂:粘结剂:固化交联剂的重量比为：166.7:5:1；
步骤二，重锤式制样机制作砂芯；选择第二模具（2-9）和冲头（2-7），并将冲头（2-7）安装在重锤式制样机上，将步骤一中制得的无机粘结剂砂（1-1）加入第二模具（2-9）中，压实，除掉多余的砂；将第二模具和砂一起放在重锤式制样机试样台上，左手向下扳动长扳手（2-6）使冲头（2-7）升至高位并自锁，将第二模具（2-9）放在机架（2-8）的底座定位孔内，抬起扳手（2-6）使冲头（2-7）压入第二模具（2-9）内，待扳手（2-6）回到停止位置后，右手握住凸轮（2-5）的手柄顺时针转动，使20kg的重锤（2-3）离开锤垫（2-4）到达最高位后做自由落体，连续转动凸轮三次，中心轴（2-2）上端面落到刻线牌（2-1）右边刻线间隔之间；重新向下扳动扳手（2-6）并锁定，取下第二模具（2-9），分开第二模具（2-9）的上模具，取出下模具和第二砂芯（2-10）；
步骤三，砂芯固化；将第二模具（2-9）的下模具和第二砂芯（2-10）一起放入160℃温度的烘箱中，烘烤30min后，取出下模具，再取下第二砂芯（2-10）。
3. 适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，采用热空气固化法制芯，其步骤如下：
步骤一，制作硅酸盐无机粘结剂砂：以70/140目科左后旗烧砂为原砂，硅酸盐无机粘结剂作为粘结剂，将原砂和粘结剂放入混砂机中混匀，再加入固化交联剂继续混制成硅酸盐无机粘结剂砂（1-1）；其中原砂:粘结剂:固化交联剂的重量比为：166.7:5:1；
步骤二，重锤式制样机制作砂芯：选择第二模具（2-9）和冲头（2-7），并将冲头（2-7）安装在重锤式制样机上，将步骤一中制得的无机粘结剂砂（1-1）加入第二模具（2-9）中，压实，除掉多余的砂；将第二模具和砂一起放在重锤式制样机试样台上，左手向下扳动长扳手（2-6）使冲头（2-7）升至高位并自锁，将第二模具（2-9）放在机架（2-8）的底座定位孔内，抬起扳手（2-6）使冲头（2-7）压入第二模具（2-9）内，待扳手（2-6）回到停止位置后，右手握住凸轮（2-5）的手柄顺时针转动，使20kg的重锤（2-3）离开锤垫（2-4）到达最高位后做自由落体，连续转动凸轮三次，中心轴（2-2）上端面落到刻线牌（2-1）右边刻线间隔之间；重新向下扳动扳手（2-6）并锁定，取下第二模具（2-9），分开第二模具（2-9）的上模具，取出下模具和第二砂芯（2-10）；
步骤三，热风机参数设定；将热空气固化装置的热风机（4-3）的加热温度设定为200℃，接通电源对由空压机（4-1）压入的经除水装置（4-2）除掉水分的冷空气进行加热；调整压力控制阀（4-4），使空气通过压力为0.2MPa；
步骤四，热风固化；当热空气固化装置的热风机（4-3）的加热温度到达设定值后，打开热空气开关（4-5），使热空气充满热交换箱（4-6）内，热空气通过第二模具（2-9）的气孔对砂芯进行加热，加热时间为4min，获得第三砂芯（4-7）。
4.根据权利要求1、2或3所述的适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，其特征是：所述硅酸盐无机粘结剂的成分为：84～91％九水偏硅酸钠，4.2～8.4％硼酸，0.7～2.1％三聚磷酸钠，2.0～5.8％柠檬酸。
5.根据权利要求1、2或3所述的适用于硅酸盐无机粘结剂砂的制芯方法，其特征是：所述固化交联剂的成分为：75～96%二氧化硅，0.8～1.2%三氧化二铝，0.6～1.2%三氧化二铁，0.6～0.8%氧化镁，0.2～0.4%氧化钙，1.5～1.1%氧化钠和余量水。
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