CN104014716B - 一种发动机缸体水套专用覆膜砂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机缸体水套专用覆膜砂及其制备方法，本发动机缸体水套专用覆膜砂包括原砂、粘结剂、固化剂、偶联剂、润滑剂与耐火微粒，其中粘结剂占原砂重量的1‑4％，固化剂占粘结剂重量的10‑20％，偶联剂占粘结剂重量的0.1‑0.5％，润滑剂占粘结剂重量的1‑5％，耐火微粒占原砂重量的0.1‑2.0％。与现有技术相比，本发动机缸体水套专用覆膜砂具有很强的防脉纹、防烧结能力，并且强度高、流动性好、耐热性优，有效改善发动机缸体水套内外表面质量，适用于发动机缸体水套的生产。

Description

一种发动机缸体水套专用覆膜砂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种覆膜砂，尤其涉及一种应用在发动机缸体水套的覆膜砂，本发明还涉及该覆膜砂的制备方法。

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。如今常用的覆膜工艺有冷法和热法两种：冷法用乙醇将树脂溶解，并在混砂过程中加入乌洛托品，使二者包覆在砂粒表面，乙醇挥发，得覆膜砂；热法把砂预热到一定温度，加树脂使其熔融，搅拌使树脂包覆在砂粒表面，加入乌洛托品水溶液及润滑剂，冷却、破碎、筛分后得到覆膜砂。由于覆膜砂具有强度高、发气量低、生产铸件尺寸精度高、表面光洁、便于保存等优点，从而广泛应用于铸钢件、铸铁件。

但是由上述两种覆膜工艺制备的覆膜砂在实际运用中存有不足之处：覆膜砂在铸造发动机缸体水套过程中容易产生脉纹、烧结。因此，若要改善覆膜砂的性能，需要针对组分及制备方法作出相应的改进。

现有技术公开了一种减少汽车发动机汽缸体铸造缺陷的方法，其通过改变填入的覆膜砂的性能，有效的形成了低发气量和排气性能好等优势，从而达到了有效减少铸件因出现气孔或憋气类缺陷而产生的废品数量。该现有技术公开的方法虽然有效提高了汽车发动机汽缸体铸造的成品率，但是却没有克服覆膜砂在铸造发动机缸体水套过程中易产生脉纹、烧结这一缺陷。

现有技术还公开了一种抗脉纹覆膜砂，该覆膜砂包括石英砂80-90、钛铁矿砂15-25、锂辉石10-15等16种组分，即在原砂的基础上添加了诸多助剂。该覆膜砂虽然能显著减少或消除脉纹、粘砂、气孔等缺陷，有效改善铸件内外表面质量，但是该覆膜砂所含组分过多，而且该申请文件中并没有表明每种组分或组分的含量对覆膜砂性能的影响。该现有技术还公开了该覆膜砂的制备方法，该制备方法过于繁冗、条件苛刻，不利于其再现性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对技术现状另提供一种能有效防脉纹、防烧结、耐高温的发动机缸体水套专用覆膜砂。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种发动机缸体水套专用覆膜砂的制备方法，由该方法制备的覆膜砂可防脉纹、防烧结、耐高温。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种发动机缸体水套专用覆膜砂，包括如下组分：

原砂；

粘结剂，占所述原砂重量的1％-4％；

固化剂，占所述粘结剂重量的10％-20％；

偶联剂，占所述粘结剂重量的0.1％-0.5％；

润滑剂，占所述粘结剂重量的1％-5％；

耐火微粒，占所述原砂重量的0.1％-2.0％。

上述覆膜砂的优选配比为，所述粘结剂占原砂重量的4.0％，所述固化剂占粘结剂重量的20％，所述偶联剂占粘结剂重量的0.5％，所述润滑剂占粘结剂重量的5％，所述耐火微粒占原砂重量的2.0％。

作为上述组分的优选，所述粘结剂为热塑性酚醛树脂，所述固化剂为六亚甲基四胺，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，例如可以γ-氨丙基-三乙氧基硅烷、γ-氨丙基-一甲基二乙氧基硅烷等，所述润滑剂为硬脂酸钙。

在上述的覆膜砂中，所述原砂包括如下重量配比的组分：

石英砂 20-50；

橄榄石砂 40-50；

铝矾土砂 10-30。

作为原砂的最佳组分配比，所述原砂包括如下重量配比的组分：

石英砂 20；

橄榄石砂 50；

铝矾土砂 30。

作为优选，所述耐火微粒包括如下重量配比的组分：

耐火微粒A 10-30；

耐火微粒B 70-90；

所述耐火微粒A和耐火微粒B为高岭土、煤粉、石墨粉和石英粉中的一种或两种以上。

优选的，所述耐火微粒包括如下重量配比的组分：

耐火微粒A 20；

耐火微粒B 80；

所述耐火微粒A和耐火微粒B为高岭土、煤粉、石墨粉和石英粉中的一种或两种以上。

所述耐火微粒A包括如下重量配比的组分，高岭土20-70，煤粉30-80；所述耐火微粒B包括如下重量配比的组分，石墨粉10-60，石英粉40-90。

优选的，所述耐火微粒A包括如下重量配比的组分，高岭土70，煤粉30；所述耐火微粒B包括如下重量配比的组分，石墨粉60，石英粉40。

一种发动机缸体水套专用覆膜砂的制备方法，包括如下步骤：将原砂放入混砂机中并加热至120℃-140℃，按配比添加偶联剂，混碾5s-10s后，按配比加入粘结剂，混碾15s-25s后，按配比加入耐火微粒，混碾10s-20s后，按配比加入固化剂，混碾30s-60s后，按配比加入润滑剂，混合均匀，降温至60℃-80℃，破碎、筛分得到覆膜砂。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供了一种由原砂、粘结剂、固化剂、偶联剂、润滑剂和耐火微粒按一定重量配比组成的发动机缸体水套专用覆膜砂。按照本发明提供的重量配比和组分可有效提高覆膜砂的耐火度，提高覆膜砂的整体耐高温性能，同时减少烧结倾向；同时，该组分及重量配比可大大降低原砂的膨胀量，从而减少因原砂膨胀而造成的脉纹缺陷；此外，本覆膜砂还添加了耐火微粒，可有效提高覆膜砂的整体耐火性。本发明还提供了该覆膜砂的制备方法，所需组分配制简单，制备方法易于操作，并且对于设备没有苛刻要求。

总之，正是由于本发明所公开的组分及其重量配比，才使得制备的覆膜砂具有很强的防脉纹、防烧结能力；并且本覆膜砂强度高、流动性好、耐热性优，有效改善发动机缸体水套内外表面质量，适用于发动机缸体水套的生产。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本实施例的发动机缸体水套专用覆膜砂包括原砂、粘结剂、固化剂、偶联剂、润滑剂与耐火微粒，其中粘结剂占原砂重量的1％，固化剂占粘结剂重量的12％，偶联剂占粘结剂重量的0.1％，润滑剂占粘结剂重量的1％，耐火微粒占原砂重量的0.2％。

本实施例的粘结剂具体为热塑性酚醛树脂，固化剂为六亚甲基四胺，偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，润滑剂为硬脂酸钙。

本实施例中的耐火微粒组成成分及其重量份比例为：10份的耐火微粒A和90份的耐火微粒B，其中耐火微粒A按照重量配比包括20份的高岭土和80份的煤粉，耐火微粒B按照重量配比包括10份的石墨粉和90份的石英粉。

本实施例的原砂按照重量配比包括：50份的石英砂、40份的特种砂A和10份的特种砂B，特种砂A具体为橄榄石砂，特种砂B为铝矾土砂。

本实施例的覆膜砂的制备方法如下：先将100kg原砂放入混砂机中，加热到120℃后，按配比向原砂中放入偶联剂，混碾时间5s，按配比放入粘结剂，混碾15s后，按配比放入耐火微粒，混碾10s后，按配比放入固化剂，混碾30s后，按配比放入润滑剂，混合均匀，待砂温降到60℃时，破碎、筛分得到覆膜砂。

实施例2

本实施例的发动机缸体水套专用覆膜砂包括原砂、粘结剂、固化剂、偶联剂、润滑剂与耐火微粒，其中粘结剂占原砂重量的4.0％，固化剂占粘结剂重量的20％，偶联剂占粘结剂重量的0.5％，润滑剂占粘结剂重量的5％，耐火微粒占原砂重量的2.0％。

本实施例的粘结剂具体为热塑性酚醛树脂，固化剂为六亚甲基四胺，偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，润滑剂为硬脂酸钙。

本实施例中的耐火微粒组成成分及其重量份比例为：20份的耐火微粒A和80份的耐火微粒B，其中耐火微粒A按照重量配比包括70份的高岭土和30份的煤粉，耐火微粒B按照重量配比包括60份的石墨粉和40份的石英粉。

本实施例的原砂按照重量配比包括：20份的石英砂、50份的特种砂A和30份的特种砂B，特种砂A具体为橄榄石砂，特种砂B为铝矾土砂。

本实施例的覆膜砂的制备方法如下：先将100kg原砂放入混砂机中，加热到140℃后，按配比向原砂中放入偶联剂，混碾时间10s，按配比放入粘结剂，混碾25s后，按配比放入耐火微粒，混碾20s后，按配比放入固化剂，混碾60s后，按配比放入润滑剂，混合均匀，待砂温降到80℃时，破碎、筛分得到覆膜砂。

实施例3

本实施例的发动机缸体水套专用覆膜砂包括原砂、粘结剂、固化剂、偶联剂、润滑剂与耐火微粒，其中粘结剂占原砂重量的1.5％，固化剂占粘结剂重量的14％，偶联剂占粘结剂重量的0.3％，润滑剂占粘结剂重量的3％，耐火微粒占原砂重量的1.5％。

本实施例的粘结剂具体为热塑性酚醛树脂，固化剂为六亚甲基四胺，偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，润滑剂为硬脂酸钙。

本实施例中的耐火微粒组成成分及其重量份比例为：30份的耐火微粒A和70份的耐火微粒B，其中耐火微粒A按照重量配比包括40份的高岭土和60份的煤粉，耐火微粒B按照重量配比包括30份的石墨粉和70份的石英粉。

本实施例的原砂按照重量配比包括：40份的石英砂、40份的特种砂A和20份的特种砂B，特种砂A具体为橄榄石砂，特种砂B为铝矾土砂。

本实施例的覆膜砂的制备方法如下：先将100kg原砂放入混砂机中，加热到130℃后，按配比向原砂中放入偶联剂，混碾时间8s，按配比放入粘结剂，混碾20s后，按配比放入耐火微粒，混碾15s后，按配比放入固化剂，混碾45s后，按配比放入润滑剂，混合均匀，待砂温降到70℃时，破碎、筛分得到覆膜砂。

对比实施例1

本实施例的普通覆膜砂包括原砂、粘结剂、固化剂、润滑剂，其中粘结剂占原砂重量的1％，固化剂占粘结剂重量的12％，润滑剂占粘结剂重量的3％，本实施例的粘结剂具体为热塑性酚醛树脂，固化剂为六亚甲基四胺，润滑剂为硬脂酸钙，原砂具体为石英砂。

本实施例的覆膜砂的制备方法如下：先将100kg原砂放入混砂机中，加热到120℃后，按配比放入粘结剂，混碾45s后，按配比放入固化剂，混碾60s后，按配比放入润滑剂，混合均匀，待砂温降到70℃时，破碎、筛分得到覆膜砂。

取按上述实施例中的方法制备的覆膜砂标准试样，对其各项性能进行测试，并对普通覆膜砂作对比，测试结果如下表所示：

由上表可看出，实施例1至实施例3的覆膜砂在常温抗弯强度、热态抗弯强度和高温抗折时间这三项性能上都优于对比实施例，即普通覆膜砂，实施例2效果最佳，这三项性能的优化进而使得覆膜砂具有更优的防烧结能力、高强度和耐热性；另外，覆膜砂的膨胀率明显小于普通覆膜砂的膨胀率，使得改进后的覆膜砂具有很强的防脉纹能力。而上述的优化之处，都是实施例1至3的组分及其重量配比这两者的整体作用。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (9)

1.一种发动机缸体水套专用覆膜砂，其特征在于：包括如下组分

原砂；

粘结剂，占所述原砂重量的1％-4％；

固化剂，占所述粘结剂重量的10％-20％；

偶联剂，占所述粘结剂重量的0.1％-0.5％；

润滑剂，占所述粘结剂重量的1％-5％；

耐火微粒，占所述原砂重量的0.1％-2.0％；

所述原砂包括如下重量份配比的组分：

石英砂 20-50；

橄榄石砂 40-50；

铝矾土砂 10-30。

2.根据权利要求1所述的发动机缸体水套专用覆膜砂，其特征在于：所述粘结剂占原砂重量的4.0％，所述固化剂占粘结剂重量的20％，所述偶联剂占粘结剂重量的0.5％，所述润滑剂占粘结剂重量的5％，所述耐火微粒占原砂重量的2.0％。

3.根据权利要求1所述的发动机缸体水套专用覆膜砂，其特征在于：所述粘结剂为热塑性酚醛树脂，所述固化剂为六亚甲基四胺，所述偶联剂为γ-氨丙基-乙氧基硅烷，所述润滑剂为硬脂酸钙。

4.根据权利要求1所述的发动机缸体水套专用覆膜砂，其特征在于：所述原砂包括如下重量份配比的组分

石英砂 20；

橄榄石砂 50；

铝矾土砂 30。

5.根据权利要求1或2或3所述的发动机缸体水套专用覆膜砂，其特征在于：所述耐火微粒包括如下重量份配比的组分

耐火微粒A 10-30；

耐火微粒B 70-90；

所述耐火微粒A和耐火微粒B为高岭土、煤粉、石墨粉和石英粉中的一种或两种以上。

6.根据权利要求5所述的发动机缸体水套专用覆膜砂，其特征在于：所述耐火微粒包括如下重量份配比的组分

耐火微粒A 20；

耐火微粒B 80；

所述耐火微粒A和耐火微粒B为高岭土、煤粉、石墨粉和石英粉中的一种或两种以上。

7.根据权利要求6所述的发动机缸体水套专用覆膜砂，其特征在于：所述耐火微粒A包括如下重量份配比的组分，高岭土20-70，煤粉30-80；所述耐火微粒B包括如下重量配比的组分，石墨粉10-60，石英粉40-90。

8.根据权利要求7所述的发动机缸体水套专用覆膜砂，其特征在于：所述耐火微粒A包括如下重量份配比的组分，高岭土70，煤粉30；所述耐火微粒B包括如下重量配比的组分，石墨粉60，石英粉40。

9.一种权利要求1至8中任一项权利要求所述的发动机缸体水套专用覆膜砂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，将原砂放入混砂机中并加热至120℃-140℃，按配比添加偶联剂，混碾5s-10s后，按配比加入粘结剂，混碾15s-25s后，按配比加入耐火微粒，混碾10s-20s后，按配比加入固化剂，混碾30s-60s后，按配比加入润滑剂，混合均匀，降温至60℃-80℃，破碎、筛分得到覆膜砂。