CN103658506A - 一种易填充性覆膜砂及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了公开了一种易填充性覆膜砂及其制备方法，原料包含原砂、酚醛树脂、固化剂、润滑剂以及添加剂，制备方法包括：原砂放加热到130-170℃，然后依次加入酚醛树脂、一半量润滑剂、固化剂和剩下一半量润滑剂，最后卸料，然后破碎、筛分和包装。本发明通过原料成分和制备工艺上的改进，使覆膜砂成型强度高、高温强度高、变形量小、流动性好，能够生产出复杂的砂芯、型砂表面光洁度好、溃散性优、铸件容易震动落砂清理，降低了覆膜砂发气量，改善覆膜砂的高温性能和其他铸造性能。

Description

一种易填充性覆膜砂及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种铸造砂及其制备方法，尤其涉及一种易填充性覆膜砂及其制备工艺。 

背景技术

覆膜砂是指造型前在砂粒表面上覆有一层固体树脂膜的型砂或芯砂，其混制方法经历干混法、冷覆膜法、温覆膜法、热覆膜法4个阶段，目前覆膜砂的生产几乎都采用热覆膜法。由于覆膜砂具有强度高、发气量低、生产效率高、生产铸件尺寸精度高、表面质量好、便于保存等优点，近年被广泛应用于汽车发动机等复杂的精密铸件。 

目前，国内有很多企业或个人申请了与覆膜砂相关的专利，如专利公开号为CN101088659A的发明专利公开了一种低碳覆膜砂及其制备方法，其原料为：占原砂总重量的1.5～4.0％的酚醛树脂、用量为酚醛树脂的0～6％的六亚甲基四胺、用量为酚醛树脂的3～7％的润滑剂和余量的原砂；其制作方法为：a)加热原砂，b)向加热的原砂中加入热塑性酚醛树脂，c)加入热固性酚醛树脂，d)加入固化剂并搅拌均匀，e)加入润滑剂，f）冷却步骤e得到的混合物并破碎、过筛，得到成品覆膜砂。专利号为CN101934346A的发明专利公开了一种覆膜砂，原料为原砂、粘结剂、固化剂与偶联剂，其中粘结剂的用量为原砂总质量的1-1.5％，固化剂的用量为粘结剂总质量的40-60％，偶联剂的用量为粘结剂总质量的0.2-0.5％，原砂的粒度为100-150目。专利申请号为201210458471.8的发专利公开了一种覆膜砂及其制备方法，原料为50～100目焙烧石英砂40份，40～70目莫来石高温焙烧砂30份，50～100目铬铁矿砂30份，酚醛树脂2份，固化剂2份，添加剂1份；制作方法为：将焙烧石英砂、莫来石高温焙烧砂、铬铁矿砂混合加热、干混，然后依次加入酚醛树脂、固化剂、添加剂混匀，卸砂冷却。 

随着汽车工业的飞速发展，行业竞争日趋激烈，大批量、高效率生产将是广大铸造企业追求的目标，同时随着环境保护要求的不断提高，对覆膜砂的低污染和再生利用提出了更高的要求，对发动机的质量要求提出了更高的要求，进而对于气道、水道流量的精确度的要求越来越高，其中制芯工艺是铸造十分重要的组成部分,对铸件质量极为重要，很多铸造缺陷是由型芯引发的。上述专利技术提供的覆膜砂及其制备方法，其覆膜砂的强度、刚度、耐火度、变形量和流动性都不能满足需要，且很难满足形状复杂、壁厚相差较大的砂芯生产工艺。 

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供了一种易填充性覆膜砂及其制备工艺。 

本发明的技术方案是通过一下方式实现的： 

一种易填充性覆膜砂，其特征在于：包含原砂、酚醛树脂、固化剂、润滑剂以及添加剂。 

进一步的，所述树脂添加量为原砂重量的1.2%-1.6%，润滑剂的加入量为原砂质量的0.05～0.2%。固化剂加入量为树脂加入量的10～20%。 

更进一步的，所述树脂添加量为原砂重量的1.4%，润滑剂的加入量为原砂质量的0.05～0.1%。固化剂加入量为树脂加入量的15%。 

进一步的，所述的原砂为20～30%的宝珠砂和70-80%的擦洗砂。 

更进一步的，所述的原砂为25%的宝珠砂和75%的擦洗砂。 

进一步的，所述的原砂为粒度70-140目。 

本发明还提供了一种易填充性覆膜砂的制备方法，包括以下步骤： 

1）先将100份原砂放入混砂机中，加热到130-170℃； 

2）再向原砂中放入酚醛树脂，加入时间控制在15-30s内，混制60s后，加入一半量的润滑剂，混制约120s； 

3）砂温降低至100-110℃加入固化剂； 

4）加入剩下一半量的润滑剂，混制40-50s； 

5）砂温降低到60～80℃以下卸料，然后破碎、筛分； 

6）砂温降低到25～35℃包装。 

进一步的，所述的易填充性覆膜砂的制备方法，包括以下步骤： 

1）先将100份原砂放入混砂机中，加热到150℃； 

2）再向原砂中放入酚醛树脂，为了防止酚醛树脂分布不均，加入时间控制在23s内，混制60s后，为了防止其结块，加入一半量的润滑剂，混制约120s； 

3）砂温降低至105℃加入固化剂； 

4）加入剩下一半量的润滑剂，混制45s； 

5）砂温降低到70℃以下卸料，然后破碎、筛分； 

6）砂温降低到30℃以下包装。 

本发明的有有益效果为：通过原料成分和制备工艺上的改进，使覆膜砂成型强度高、高温强度高、变形量小、流动性好，能够生产出复杂的砂芯、型砂表面光洁度好、溃散性优、铸件容易震动落砂清理，降低了覆膜砂发气量，改善覆膜砂的高温性能和其他铸造性能。 

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。 

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明： 

实施例一 

一种易填充性覆膜砂，包含原砂、酚醛树脂、固化剂、润滑剂以及添加剂，原砂为20%的宝珠砂和80%的擦洗砂组成，树脂添加量为原砂重量的1.2%，润滑剂的加入量为原砂质量的0.05%。固化剂加入量为树脂加入量的10%。其中宝珠砂热膨胀系数小，性能可与锆英砂媲美，用其配制型砂，铸件不会产生膨胀缺陷，砂粒为球形，流动性好，易舂实，且透气性好，表面光滑，结构致密，使得粘结剂能均匀覆盖，宝珠砂属中性材料，酸、碱粘结剂均可使用，回用再生性能好，性价比高，耐火度高，易溃散，热导率大，稳定性好，不龟裂；擦洗砂是用天然砂经过两次擦洗，两次除泥，三至六次筛选制成，其主要成分是石英，其硬度高、耐火性强；酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能和耐热性能，广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮片制造等行业，添加在覆膜砂中，可以增加覆膜砂耐酸性、力学性和耐热性；固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂，是一类增进或控制固化反应的物质或混合物，树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应，使热固性树脂发生不可逆的变化过程，固化是通过添加固化剂来完成的，固化剂的品种对固化物的力学性能、耐热性、耐水性、耐腐蚀性等都有很大影响，本发明选用芳香多胺、咪唑、酸酐、乌洛托品等固化剂，能提高覆膜砂的力学性、耐热性和耐腐蚀性；润滑剂用以降低摩擦副的摩擦阻力、减缓其磨损的润滑介质。润滑剂和添加剂对摩擦副还能起冷却、清洗和防止污染等作用，润滑剂可以改进覆膜砂的流动性，其成分分别是分有硬脂酸钙、硬脂酸铣铵。 

本发明通过对原砂成分的独特选择，再通过添加酚醛树脂、固化剂、润滑剂以及添加剂，是制成的覆膜砂具有强度高、高温强度高、变形量小和流动性好的特性。 

实施例二 

一种易填充性覆膜砂，包含原砂、酚醛树脂、固化剂、润滑剂以及添加剂，原砂为30%的宝珠砂和70%的擦洗砂组成，树脂添加量为原砂重量的1.6%，润滑剂的加入量为原砂质量的0.2%。固化剂加入量为树脂加入量的20%。其中宝珠砂热膨胀系数小，性能可与锆英砂媲美，用其配制型砂，铸件不会产生膨胀缺陷，砂粒为球形，流动性好，易舂实，且透气性好，表面光滑，结构致密，使得粘结剂能均匀覆盖，宝珠砂属中性材料，酸、碱粘结剂均可使用，回用再生性能好，性价比高，耐火度高，易溃散，热导率大，稳定性好，不龟裂；擦洗砂是用天然砂经过两次擦洗，两次除泥，三至六次筛选制成，其主要成分是石英，其硬度高、耐火性强；酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能和耐热性能，广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮片制造等行业，添加在覆膜砂中，可以增加覆膜砂耐酸性、力学性和耐热性；固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂，是一类增进或控制固化反应的物质或混合物，树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应，使热固性树脂发生不可逆的变化过程，固化是通过添加固化剂来完成的，固化剂的品种对固化物的力学性能、耐热性、耐水性、耐腐蚀性等都有很大影响，本发明选用芳香多胺、咪唑、酸酐、乌洛托品等固化剂，能提高覆膜砂的力学性、耐热性和耐腐蚀性；润 滑剂用以降低摩擦副的摩擦阻力、减缓其磨损的润滑介质。润滑剂和添加剂对摩擦副还能起冷却、清洗和防止污染等作用，润滑剂可以改进覆膜砂的流动性，其成分分别是分有硬脂酸钙、硬脂酸铣铵。 

本发明通过对原砂成分的独特选择，再通过添加酚醛树脂、固化剂、润滑剂以及添加剂，是制成的覆膜砂具有强度高、高温强度高、变形量小和流动性好的特性。 

实施例三 

一种易填充性覆膜砂，包含原砂、酚醛树脂、固化剂、润滑剂以及添加剂，原砂为25%的宝珠砂和75%的擦洗砂组成，树脂添加量为原砂重量的1.4%，润滑剂的加入量为原砂质量的0.1%。固化剂加入量为树脂加入量的15%。其中宝珠砂热膨胀系数小，性能可与锆英砂媲美，用其配制型砂，铸件不会产生膨胀缺陷，砂粒为球形，流动性好，易舂实，且透气性好，表面光滑，结构致密，使得粘结剂能均匀覆盖，宝珠砂属中性材料，酸、碱粘结剂均可使用，回用再生性能好，性价比高，耐火度高，易溃散，热导率大，稳定性好，不龟裂；擦洗砂是用天然砂经过两次擦洗，两次除泥，三至六次筛选制成，其主要成分是石英，其硬度高、耐火性强；酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能和耐热性能，广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮片制造等行业，添加在覆膜砂中，可以增加覆膜砂耐酸性、力学性和耐热性；固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂，是一类增进或控制固化反应的物质或混合物，树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应，使热固性树脂发生不可逆的变化过程，固化是通过添 加固化剂来完成的，固化剂的品种对固化物的力学性能、耐热性、耐水性、耐腐蚀性等都有很大影响，本发明选用芳香多胺、咪唑、酸酐、乌洛托品等固化剂，能提高覆膜砂的力学性、耐热性和耐腐蚀性；润滑剂用以降低摩擦副的摩擦阻力、减缓其磨损的润滑介质。润滑剂和添加剂对摩擦副还能起冷却、清洗和防止污染等作用，润滑剂可以改进覆膜砂的流动性，其成分分别是分有硬脂酸钙、硬脂酸铣铵。 

本发明通过对原砂成分的独特选择，再通过添加酚醛树脂、固化剂、润滑剂以及添加剂，是制成的覆膜砂具有强度高、高温强度高、变形量小和流动性好的特性。 

实施例四 

为了实现本发明的目的，该覆膜砂的原砂粒度大小为70目。 

实施例五 

为了实现本发明的目的，该覆膜砂的原砂粒度大小为105目。 

实施例六 

为了实现本发明的目的，该覆膜砂的原砂粒度大小为140目。 

实施例七 

为了达到本发明的目的，本发明还提供了一种易填充性覆膜砂的制备方法，如图1所述的工艺流程图，包括以下步骤： 

1）先将100份原砂放入混砂机中，加热到130℃，加热时需要启动混砂机，使原砂加热更加均匀，加热可以进行快速加热到130℃，然后保持120s，使原砂都能达到这一温度，保证了覆膜砂质量； 

2）再向原砂中放入酚醛树脂，加入时间控制在15s内，由于原砂酚醛树脂具有吸附性，如果加入时间过长，会使部分原砂吸附酚醛 树脂过多，而部分原砂没吸附有酚醛树脂，造成覆膜砂的质量不统一，混制60s后，加入一半量的润滑剂，混制约120s，添加润滑剂改进了覆膜砂的流动性； 

3）砂温降低至100℃加入固化剂，提高能提高覆膜砂的力学性、耐热性和耐腐蚀性； 

4）加入剩下一半量的润滑剂，混制40s，再次添加润滑剂的作用是：步骤3）的固化剂会与润滑剂反应，使部分润滑剂的作用减少甚至丧失，再次添加润滑剂可以保证覆膜砂中润滑剂的作用，保证了覆膜砂的流动性； 

5）砂温降低到60℃以下卸料，然后破碎、筛分； 

6）砂温降低到25℃包装，这一温度保证了覆膜砂的稳定性，避免了覆膜砂在高温下，接触不同的环境空气而变质。 

实施例八 

为了达到本发明的目的，本发明还提供了一种易填充性覆膜砂的制备方法，如图1所述的工艺流程图，包括以下步骤： 

1）先将100份原砂放入混砂机中，加热到170℃，加热时需要启动混砂机，使原砂加热更加均匀，加热可以进行快速加热到170℃，然后保持120s，使原砂都能达到这一温度，保证了覆膜砂质量； 

2）再向原砂中放入酚醛树脂，加入时间控制在30s内，由于原砂酚醛树脂具有吸附性，如果加入时间过长，会使部分原砂吸附酚醛树脂过多，而部分原砂没吸附有酚醛树脂，造成覆膜砂的质量不统一，混制60s后，加入一半量的润滑剂，混制约120s，添加润滑剂改进了覆膜砂的流动性； 

3）砂温降低至110℃加入固化剂，提高能提高覆膜砂的力学性、耐热性和耐腐蚀性； 

4）加入剩下一半量的润滑剂，混制40-50s，再次添加润滑剂的作用是：步骤3）的固化剂会与润滑剂反应，使部分润滑剂的作用减少甚至丧失，再次添加润滑剂可以保证覆膜砂中润滑剂的作用，保证 了覆膜砂的流动性； 

5）砂温降低到80℃以下卸料，然后破碎、筛分； 

6）砂温降低到35℃包装，这一温度保证了覆膜砂的稳定性，避免了覆膜砂在高温下，接触不同的环境空气而变质。 

实施例九 

为了达到本发明的目的，本发明还提供了一种易填充性覆膜砂的制备方法，如图1所述的工艺流程图，包括以下步骤： 

1）先将100份原砂放入混砂机中，加热到150℃，加热时需要启动混砂机，使原砂加热更加均匀，加热可以进行快速加热到150℃，然后保持120s，使原砂都能达到这一温度，保证了覆膜砂质量； 

2）再向原砂中放入酚醛树脂，加入时间控制在23s内，由于原砂酚醛树脂具有吸附性，如果加入时间过长，会使部分原砂吸附酚醛树脂过多，而部分原砂没吸附有酚醛树脂，造成覆膜砂的质量不统一，混制60s后，加入一半量的润滑剂，混制约120s，添加润滑剂改进了覆膜砂的流动性； 

3）砂温降低至105℃加入固化剂，提高能提高覆膜砂的力学性、耐热性和耐腐蚀性； 

4）加入剩下一半量的润滑剂，混制45s，再次添加润滑剂的作用是：步骤3）的固化剂会与润滑剂反应，使部分润滑剂的作用减少甚至丧失，再次添加润滑剂可以保证覆膜砂中润滑剂的作用，保证了覆膜砂的流动性； 

5）砂温降低到70℃以下卸料，然后破碎、筛分； 

6）砂温降低到30℃包装，这一温度保证了覆膜砂的稳定性，避免了覆膜砂在高温下，接触不同的环境空气而变质。 

Claims (8)

1.一种易填充性覆膜砂，其特征在于：包含原砂、酚醛树脂、固化剂、润滑剂以及添加剂。

2.根据权利要求1所述的易填充性覆膜砂，其特征在于：所述树脂添加量为原砂重量的1.2%-1.6%，润滑剂的加入量为原砂质量的0.05～0.2%。固化剂加入量为树脂加入量的10～20%。

3.根据权利要求1或2所述的易填充性覆膜砂，其特征在于：所述树脂添加量为原砂重量的1.4%，润滑剂的加入量为原砂质量的0.05～0.1%。固化剂加入量为树脂加入量的15%。

4.根据权利要求1、2、3任意一项所述的易填充性覆膜砂，其特征在于：所述的原砂为20～30%的宝珠砂和70-80%的擦洗砂。

5.根据权利要求1、2、3、4任意一项所述的易填充性覆膜砂，其特征在于：所述的原砂为25%的宝珠砂和75%的擦洗砂。

6.根据权利要求1、2、3、4、5任意一项所述的易填充性覆膜砂，其特征在于：所述的原砂为粒度70-140目。

7.一种如上述权利要求所述的易填充性覆膜砂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）先将100份原砂放入混砂机中，加热到130-170℃；

2）再向原砂中放入酚醛树脂，加入时间控制在15-30s内，混制60s后，加入一半量的润滑剂，混制约120s；

3）砂温降低至100-110℃加入固化剂；

4）加入剩下一半量的润滑剂，混制40-50s；

5）砂温降低到60～80℃以下卸料，然后破碎、筛分；

6）砂温降低到25～35℃包装。

8.根据权利要求7所述的易填充性覆膜砂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）先将100份原砂放入混砂机中，加热到150℃；

2）再向原砂中放入酚醛树脂，加入时间控制在23s内，混制60s后，，加入一半量的润滑剂，混制约120s；

3）砂温降低至105℃加入固化剂；

4）防止覆膜砂在使用过程中产生脱壳现象，加入剩下一半量的润滑剂，混制45s；

5）砂温降低到70℃以下卸料，然后破碎、筛分；

6）砂温降低到30℃以下包装。

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