CN104084523B - 型砂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种型砂及其制备方法，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目的硅胶和水；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。本发明提供的型砂具有优异的机械强度、透气性和紧实率。
Description
技术领域
本发明涉及型砂铸造领域，具体地，涉及一种型砂及其制备方法。
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及其制备方法，该型砂具有优异的机械强度、透气性和紧实率，同时该型砂的制备方法原料易得、步骤简单。
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目的硅胶和水；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目的硅胶和水混合；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。
通过上述技术方案，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、玻璃纤维和硅胶，通过淀粉、玻璃纤维和硅胶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。
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目的硅胶和水；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，对硅胶的颗粒大小有具体的要求，因为硅胶的颗粒过大会导致硅胶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，而硅胶的颗粒过小则会导致硅胶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。
在本发明提供的型砂中，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。
在本发明提供的型砂中，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。
在本发明提供的型砂中，各组分的质量比可以在宽的范围内变动，为了使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，所述水玻璃的含量为5-12重量份、所述粘土的含量为10-18重量份、所述淀粉的含量为2-6重量份、所述玻璃纤维的含量为1-6重量份、所述硅胶的含量为5-8重量份和所述水的含量为10-15重量份，为了进一步提高型砂的机械强度、透气性和紧实率，更优选地，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、所述硅胶的含量为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目的硅胶和水混合；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，各组分的用量可以在宽的范围内变动，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5-12重量份、所述粘土的用量为10-18重量份、所述淀粉的用量为2-6重量份、所述玻璃纤维的用量为1-6重量份、所述硅胶的用量为5-8重量份和所述水的用量为10-15重量份。为了使的通过该方法制得的型砂具有更优异的机械强度、透气性和紧实率，更优选地，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、所述硅胶的用量为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匀即可，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、玻璃纤维和硅胶干混5-7min，然后加水湿混7-15min。
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，硅胶是北京世纪拓鑫精细化工有限公司的产品。
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目的硅胶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。
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目的硅胶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84，紧实率为50。
实施例3
按照实施例1的方法进行，所不同的是玉米淀粉为2kg，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0.13Mpa，通气性为81，紧实率为44。
实施例4
按照实施例1的方法进行，所不同的是玉米淀粉为6kg，制得型砂A4，将型砂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0.12Mpa，通气性为79，紧实率为45。
实施例5
按照实施例1的方法进行，所不同的是玻璃纤维为1kg，制得型砂A5，将型砂A5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80，紧实率为47。
实施例6
按照实施例1的方法进行，所不同的是玻璃纤维为6kg，制得型砂A6，将型砂A6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0.12Mpa，通气性为78，紧实率为46。
实施例7
按照实施例1的方法进行，所不同的是硅胶为5kg，制得型砂A7，将型砂A7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0.13Mpa，通气性为67，紧实率为47。
实施例8
按照实施例1的方法进行，所不同的是硅胶为8kg，制得型砂A8，将型砂A8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0.12Mpa，通气性为68，紧实率为50。
实施例9
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A9，将型砂A9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79，紧实率为51。
实施例10
按照实施例1的方法进行，所不同的是硅胶为400目，制得型砂A10，对型砂A10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78，紧实率为49。
对比例1
按照实施例1的方法进行，不同的是硅胶为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60，紧实率为48。
对比例2
按照实施例1的方法进行，不同的是硅胶为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64，紧实率为49。
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75，紧实率为45。
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76，紧实率为47。
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48。
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75，紧实率为40。
对比例7
按照实施例1的方法进行，不含有硅胶，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55，紧实率为45。
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。
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 (10)
1.一种型砂，其特征在于，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目的硅胶和水；
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；相对于100重量份的石英砂，所述水玻璃的含量为5-12重量份、所述粘土的含量为10-18重量份、所述淀粉的含量为2-6重量份、所述玻璃纤维的含量为1-6重量份、所述硅胶的含量为5-8重量份和所述水的含量为10-15重量份。
2.根据权利要求1所述的型砂，其中，所述粘土为膨润土和/或高岭土。
3.根据权利要求1所述的型砂，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中任意一项所述的型砂，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、所述硅胶的含量为6-7重量份和所述水的含量为12-14重量份。
5.一种型砂的制备方法，其特征在于，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目的硅胶和水混合；
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；相对于100重量份的石英砂，所述水玻璃的用量为5-12重量份、所述粘土的用量为10-18重量份、所述淀粉的用量为2-6重量份、所述玻璃纤维的用量为1-6重量份、所述硅胶的用量为5-8重量份和所述水的用量为10-15重量份。
6.根据权利要求5所述的型砂制备方法，其中，所述粘土为膨润土和/或高岭土。
7.根据权利要求5所述的型砂制备方法，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。
8.根据权利要求5-7中任意一项所述的型砂制备方法，其中，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、所述硅胶的用量为6-7重量份和所述水的用量为12-14重量份。
9.根据权利要求8所述的型砂制备方法，其中，所述混合的混合时间为10-20mim，所述混合的温度为15-30℃。
10.根据权利要求8所述的型砂制备方法，其中，所述混合先将石英砂、水玻璃、粘土、淀粉、玻璃纤维和硅胶干混5-7min，然后加水湿混7-15min。
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