CN104084520B - 型砂、型芯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种型砂、型芯及其制备方法，所述型砂包含粒径为0.5-1.5mm的石英砂、水玻璃、粒径为0.5-1.5mm的粘土、淀粉、玻璃纤维、100-400目的氧化铝和水；其中，所述玻璃纤维为圆柱体，所述圆柱体长度为0.8-1cm且轴截面的直径为0.2-0.5mm。该型砂具有优异的机械强度、透气性和紧实率，同时通过该型砂制备的型芯的表面光滑，缺陷少使得通过该型芯制得铸件合格率高。
Description
技术领域
本发明涉及铸件领域，具体地，涉及一种型砂、型砂的制备方法、采用该型砂制备而得的型芯及其制备方法。
背景技术
型砂在铸造生产中占有至关重要的作用，由于型砂的质量直接影响铸件的报废率的高低，以往统计得知由于型砂的质量导致废品占总废品的30％-50％。这是由于在铸件的铸造过程中对型砂的机械强度、热稳定性、流动性、可塑性、紧实率和透气性都有较高的要求，特别是机械强度、透气性和紧实率，但是型砂的这三个性能往往难以在同一条件下均达到技术要求，从而直接影响了铸件的报废率。
发明内容
本发明的目的是提供一种型砂以及制备方法，该型砂具有优异的机械强度、透气性和紧实率，还提供了利用该型砂制备的型芯及其制备方法，该型芯的表面光滑。
为了实现上述目的，本发明提供了一种型砂，所述型砂包含粒径为0.5-1.5mm的石英砂、水玻璃、粒径为0.5-1.5mm的粘土、淀粉、玻璃纤维、100-400目的氧化铝和水；其中，所述玻璃纤维为圆柱体，所述圆柱体长度为0.8-1cm且轴截面的直径为0.2-0.5mm。
本发明还提供了一种型砂的制备方法，所述方法为将粒径为0.5-1.5mm的石英砂、水玻璃、粒径为0.5-1.5mm的粘土、淀粉、玻璃纤维、100-400目的氧化铝和水混合；其中，所述玻璃纤维为圆柱体，所述圆柱体长度为0.8-1cm且轴截面的直径为0.2-0.5mm；优选地，所述粘土为膨润土和/或高岭土；更优选地，所述淀粉选自玉米淀粉、马铃薯淀粉和山芋淀粉的一种或多种。
本发明还提供了一种利用上述的型砂或根据上述的方法制备的型砂制备型芯的方法，所述方法包括以下工序：
1)将上述的型砂或根据上述的方法制备的型砂压制成初级型芯的工序；
2)将所述初级型芯的内、外表面上涂满型芯涂料以形成中级型芯的工序；
3)将所述中级型芯烘干以制得型芯制品的工序；
其中，所述型芯涂料包含乙醇、石墨和酚脲烷自硬树脂。
本发明还提供了一种型芯，所述型芯通过上述的方法制备而得。
通过上述技术方案，本发明相对于现有技术中由石英砂、水玻璃、水和粘土制得型砂，本发明在石英砂、水玻璃、水和粘土中添加淀粉、玻璃纤维和氧化铝，通过淀粉、玻璃纤维和氧化铝的协同作用增强了机械强度、透气性和紧实率三个方面的性能，从而使得本发明制得型砂在铸件领域能够有广泛的应用前景，同时制备该型砂的方法原料易得、步骤简单。通过本发明提供的型砂制备的型芯表面光滑，表面裂纹和缺陷均较少从而提高了通过本型芯制得的铸件的合格率，合格率>95％。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种型砂，所述型砂包含粒径为0.5-1.5mm的石英砂、水玻璃、粒径为0.5-1.5mm的粘土、淀粉、玻璃纤维、100-400目的氧化铝和水；其中，所述玻璃纤维为圆柱体，所述圆柱体长度为0.8-1cm且轴截面的直径为0.2-0.5mm。
在本发明提供的型砂中，对氧化铝的颗粒大小有具体的要求，因为氧化铝的颗粒过大会导致氧化铝难以和其他原料实现密切的兼容从而导致型砂的透气率和机械强度均不理想，而氧化铝的颗粒过小则会导致氧化铝上的通孔难以实现有效地透气。
在本发明提供的型砂中，对玻璃纤维的尺寸有具体的要求，玻璃纤维过大则难以和其他原料实现密切的兼容从而导致型砂的机械强度均不理想，而玻璃纤维过小同样难以实现提高型砂的机械强度的作用。
优选地，相对于100重量份的石英砂，所述水玻璃的含量为8-10重量份、所述粘土的含量为13-16重量份、所述淀粉的含量为3-4重量份、所述玻璃纤维的含量为2-4重量份、所述氧化铝的含量为6-7重量份和所述水的含量为12-14重量份。
本发明还提供了一种型砂的制备方法，所述方法为将粒径为0.5-1.5mm的石英砂、水玻璃、粒径为0.5-1.5mm的粘土、淀粉、玻璃纤维、100-400目的氧化铝和水混合；其中，所述玻璃纤维为圆柱体，所述圆柱体长度为0.8-1cm且轴截面的直径为0.2-0.5mm。
在本发明提供的方法中，粘土的种类有宽的选择范围，粘土可以是膨润土、高岭土、蛭石和活性白土中的一种或多种，考虑到粘土与其他原料的兼容性，优选地，所述粘土为膨润土和/或高岭土。
在本发明提供的方法中，淀粉的种类有宽的选择范围，淀粉可以选自植物淀粉中的一种或多种，考虑到淀粉与其他原料的兼容性，优选地，所述淀粉选自玉米淀粉、马铃薯淀粉和山芋淀粉的一种或多种。
在本发明提供的方法中，对各组分的用量没有特别的要求，为了使的通过该方法制得的型砂具有优异的机械强度、透气性和紧实率，优选地，相对于100重量份的石英砂，所述水玻璃的用量为8-10重量份、所述粘土的用量为13-16重量份、所述淀粉的用量为3-4重量份、所述玻璃纤维的用量为2-4重量份、所述氧化铝的用量为6-7重量份和所述水的用量为12-14重量份。
在本发明提供的方法中，对混合的时间没有特别的限定，只要将各组分混合均与即可，为了提高生产效率，优选地，所述混合的混合时间为10-20mim。
在本发明提供的方法中，对混合的温度没有特别的限定，为了保证各组分性质稳定，优选地，所述混合的温度为15-30℃。
在本发明提供的方法中，对各原料的混合顺序没有特别的限定，可以是将所有原料一起混合，也可以是将其中的一些原料先混合再添加其他原料进行混合，为了使得各原料混合的得到型砂具有更优异的机械强度、透气性和紧实率，优选地，所述混合先将石英砂、水玻璃、粘土、淀粉、玻璃纤维和氧化铝干混5-7min，然后加水湿混7-15min。
本发明还提供了一种利用上述的型砂或根据上述的方法制备的型砂制备型芯的方法，所述方法包括以下工序：
1)将上述的型砂或根据上述的方法制备的型砂压制成初级型芯的工序；
2)将所述初级型芯的内、外表面上涂满型芯涂料以形成中级型芯的工序；
3)将所述中级型芯烘干以制得型芯制品的工序；
其中，所述型芯涂料包含乙醇、石墨和酚脲烷自硬树脂。
在本发明中，所述型芯涂料的各组分的含量在宽的范围内选择，为了使得制得型芯制品的便面更加光滑，缺陷更少，优选地，在所述型芯涂料中，相对于100重量份的乙醇，所述石墨的含量为13-30重量份，所述酚脲烷自硬树脂的含量为0.1-0.5重量份。
在本发明中，对所述烘干的温度和时间没有特别的限定，只要能够使得型芯涂料干燥即可，为了提高生产效率同时提高型芯的品质，优选地，所述烘干的温度为250-350℃，所述烘干的时间为2-3h。
本发明还提供了一种型芯，所述型芯通过上述的方法制备而得。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，机械强度、透气性和紧实率的参数是采用GB/T2684-2009的方法进行检测；水玻璃是广州穗欣化工有限公司的产品，膨润土是潍坊市坊子区兴隆膨润土厂的产品，高岭土是灵寿县双石矿产品加工厂的产品，玉米淀粉是上海权旺生物科技有限公司的产品，马铃薯淀粉上海驰嵘实业有限公司的产品，玻璃纤维江宁区陶吴玻纤厂的产品，氧化铝是淄博超科氧化铝材料有限公司的产品，石墨是锦州海鑫金属材料有限公司的产品，酚脲烷自硬树脂是潍坊恒源铸材有限公司的产品。
实施例1
在20℃下，将粒径为0.5-1.5mm的石英砂100kg、水玻璃8kg、粒径为0.5-1.5mm的粘土13kg、玉米淀粉3kg、玻璃纤维2kg、100目的氧化铝6kg干混5min，然后加入12kg的水湿混7min制得型砂A1，其中，所述玻璃纤维为圆柱体，所述圆柱体长度为0.8cm且轴截面的直径为0.2mm。将型砂A1进行机械强度、透气性和紧实率的参数的检测，检测结果为湿压强度为0.15MPa，通气性为85，紧实率为48。
将A1通过0.13MPa的压力下压制成初级型芯，然后涂刷型芯涂料制得中级型芯，然后将中级型芯在250℃下烘干2h制得50个型芯制品C1。C1的表面光滑，然后通过50个C1浇铸铸件，这批铸件的合格率为98％。
实施例2
在20℃下，将粒径为0.5-1.5mm的石英砂100kg、水玻璃10kg、粒径为0.5-1.5mm的粘土16kg、玉米淀粉4kg、玻璃纤维4kg、100目的氧化铝7kg干混7min，然后加入14kg的水湿混13min制得型砂A2，其中，所述玻璃纤维为圆柱体，所述圆柱体长度为1cm且轴截面的直径为0.5mm。将型砂A2进行机械强度、透气性和紧实率的参数的检测，检测结果为湿压强度为0.16MPa，通气性为83，紧实率为51。
将A2通过0.13MPa的压力下压制成初级型芯，然后涂刷型芯涂料制得中级型芯，然后将中级型芯在350℃下烘干3h制得50个型芯制品C2。C2的表面光滑，然后通过50个C2浇铸铸件，这批铸件的合格率为97％。
实施例3
按照实施例1的方法进行，所不同的是玻璃纤维的长度为0.8cm，轴截面的直径为0.2mm，制得型砂A3，将型砂A3进行机械强度、透气性和紧实率的参数的检测，检测结果为湿压强度为0.15MPa，通气性为80，紧实率为48。
将A3通过0.13MPa的压力下压制成初级型芯，然后涂刷型芯涂料制得中级型芯，然后将中级型芯在250℃下烘干2h制得50个型芯制品C3。C3的表面光滑，然后通过50个C3浇铸铸件，这批铸件的合格率为97％。
实施例4
按照实施例1的方法进行，所不同的是氧化铝为400目，制得型砂A4，对型砂A4进行机械强度、透气性和紧实率的参数的检测，检测结果为湿压强度为0.14MPa，通气性为79，紧实率为50。
将A4通过0.13MPa的压力下压制成初级型芯，然后涂刷型芯涂料制得中级型芯，然后将中级型芯在250℃下烘干2h制得50个型芯制品C4。C4的表面光滑，然后通过50个C4浇铸铸件，这批铸件的合格率为97％。
对比例1
按照实施例1的方法进行，不同的是氧化铝为500目，制得型砂B1，对型砂B1进行机械强度、透气性和紧实率的参数的检测，检测结果为湿压强度为0.11MPa，通气性为61，紧实率为49。
将B1通过0.13MPa的压力下压制成初级型芯，然后涂刷型芯涂料制得中级型芯，然后将中级型芯在250℃下烘干2h制得50个型芯制品D1。D1的表面光滑，然后通过50个D1浇铸铸件，这批铸件的合格率为90％。
对比例2
按照实施例1的方法进行，不同的是氧化铝为60目，制得型砂B2，对型砂B2进行机械强度、透气性和紧实率的参数的检测，检测结果为湿压强度为0.14MPa，通气性为63，紧实率为48。
将B2通过0.13MPa的压力下压制成初级型芯，然后涂刷型芯涂料制得中级型芯，然后将中级型芯在250℃下烘干2h制得50个型芯制品D2。D2的表面光滑，然后通过50个D2浇铸铸件，这批铸件的合格率为91％。
对比例3
按照实施例1的方法进行，不同的是玻璃纤维的长度为1.5cm，轴面积的直径为0.8mm，制得型砂B3，对型砂B3进行机械强度、透气性和紧实率的参数的检测，检测结果为湿压强度为0.10MPa，通气性为76，紧实率为47。
将B3通过0.13MPa的压力下压制成初级型芯，然后涂刷型芯涂料制得中级型芯，然后将中级型芯在250℃下烘干2h制得50个型芯制品D3。D3的表面光滑，然后通过50个D3浇铸铸件，这批铸件的合格率为89％。
对比例4
按照实施例1的方法进行，不同的是玻璃纤维的长度为0.3cm，轴面积的直径为0.1mm，制得型砂B4，对型砂B4进行机械强度、透气性和紧实率的参数的检测，检测结果为湿压强度为0.11MPa，通气性为75，紧实率为48。
将B4通过0.13MPa的压力下压制成初级型芯，然后涂刷型芯涂料制得中级型芯，然后将中级型芯在250℃下烘干2h制得50个型芯制品D4。D4的表面光滑，然后通过50个D4浇铸铸件，这批铸件的合格率为90％。
对比例5
按照实施例1的方法进行，不含有玻璃纤维，制得型砂B5，对型砂B5进行机械强度、透气性和紧实率的参数的检测，检测结果为湿压强度为0.08MPa，通气性为77，紧实率为49。
将B5通过0.13MPa的压力下压制成初级型芯，然后涂刷型芯涂料制得中级型芯，然后将中级型芯在250℃下烘干2h制得50个型芯制品D5。D5的表面光滑，然后通过50个D5浇铸铸件，这批铸件的合格率为87％。
对比例6
按照实施例1的方法进行，不含有淀粉，制得型砂B6，对型砂B6进行机械强度、透气性和紧实率的参数的检测，检测结果为湿压强度为0.1MPa，通气性为76，紧实率为40。
将B6通过0.13MPa的压力下压制成初级型芯，然后涂刷型芯涂料制得中级型芯，然后将中级型芯在250℃下烘干2h制得50个型芯制品D6。D6的表面光滑，然后通过50个D6浇铸铸件，这批铸件的合格率为86％。
对比例7
按照实施例1的方法进行，不含有氧化铝，制得型砂B7，对型砂B7进行机械强度、透气性和紧实率的参数的检测，检测结果为湿压强度为0.1MPa，通气性为54，紧实率为44。
将B7通过0.13MPa的压力下压制成初级型芯，然后涂刷型芯涂料制得中级型芯，然后将中级型芯在250℃下烘干2h制得50个型芯制品D7。D7的表面光滑，然后通过50个D7浇铸铸件，这批铸件的合格率为88％。
通过上述实施例和对比例可知，淀粉、特定大小的玻璃纤维和特定大小的硅胶三者的协同作用能够有效地增强型砂的机械强度、透气性和紧实率。且通过本发明的型砂制备的型芯制品的表面光滑，能够高合格率地制备浇铸铸件。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (7)
1.一种型芯的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下工序：
1)将型砂压制成初级型芯的工序；
2)将所述初级型芯的内、外表面上涂满型芯涂料以形成中级型芯的工序；
3)将所述中级型芯烘干以制得型芯制品的工序；
其中，所述型芯涂料包含乙醇、石墨和酚脲烷自硬树脂，所述型砂包含粒径为0.5-1.5mm的石英砂、水玻璃、粒径为0.5-1.5mm的粘土、淀粉、玻璃纤维、100-400目的氧化铝和水，并且所述玻璃纤维为圆柱体，所述圆柱体长度为0.8-1cm且轴截面的直径为0.2-0.5mm。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粘土为膨润土和/或高岭土。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述淀粉选自玉米淀粉、马铃薯淀粉和山芋淀粉的一种或多种。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，相对于100重量份的石英砂，所述水玻璃的含量为8-10重量份、所述粘土的含量为13-16重量份、所述淀粉的含量为3-4重量份、所述玻璃纤维的含量为2-4重量份、所述氧化铝的含量为6-7重量份和所述水的含量为12-14重量份。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述型芯涂料中，相对于100重量份的乙醇，所述石墨的含量为13-30重量份，所述酚脲烷自硬树脂的含量为0.1-0.5重量份。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述烘干的温度为250-350℃，所述烘干的时间为2-3h。
7.一种型芯，其特征在于，所述型芯通过权利要求1-6中的任意一项所述的方法制备而得。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |