CN104190857A - 一种适宜于切削加工的树脂砂型配方 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适宜于切削加工的树脂砂型配方，其特征在于所述树脂砂型配方为：树脂加入量为原砂的0.9％～2.8％，固化剂为原砂重量的0.3％～1.4％，添加剂为原砂重量的0.03％～0.07％。其中所述树脂为单一配比，所述固化剂由混合均匀的第一组分和第二组分组成；所述原砂采用单筛、多筛砂进行配比。根据本发明所述方法配置的树脂砂，型砂强度高，切削过程中砂粒飞溅少，刀具磨损小，没有砂型开裂现象，加工出的铸型尺寸精度高，切削性能良好。

Description

一种适宜于切削加工的树脂砂型配方

技术领域

本发明涉及一种适宜于切削加工的树脂砂型配方，属于铸造领域。

背景技术

造型材料在铸造生产中占有重要的地位，其质量好坏直接影响铸件的质量、生产效率和成本。据统计，铸造生产中往往由于造型材料质量低劣或使用不当而造成铸件报废的约占总废品率的50%以上。造型、制芯费用占铸件生产总成本的1/2左右，金属熔炼占成本1/4，其余1/4的成本要花费在铸件清理及其后处理工序上，其中清理工序成本的70%与造型材料有着密切的关系。由此可见，铸件生产总成本中的70%左右和一半以上的质量问题都与造型材料及其应用有关。显然，研究开发造型材料的新品种，生产供应符合铸造生产需要的造型材料，以及合理选用各种造型材料，对于提高铸件质量、降低成本、提高劳动生产率和改变铸造生产面貌有着现实和深远的意义。

近年来，毛坯精化及近无余量铸造，洁净以及高效生产成为世界各国铸造工作者追求的共同目标。鉴于此，工业发达国家目前将数控加工技术应用于制造铸型，是传统铸造工业的重大变革。该加工技术是直接采用数控成形设备加工砂型，获得浇注的铸型，不需要传统的铸造模样，不仅制造速度快，而且精度高。由于在封闭环境中加工，成形过程中的废弃物如粉尘、废气、废渣等可以得到回收。应用该技术以后，由于省略了模样的制造环节而对型砂进行直接加工，使分型面的选择具有更大的灵活性，更易实现造型方案多样化，因而可使大型复杂铸件的交货期从原来的2-3周缩短到1周左右，铸件的精度大为提高，且减轻了毛坯重量。因此，该技术特别适用于新产品的研究试制以及单件小批量、重要复杂铸件的生产，且具有节约材料、降低能源消耗的绿色化优点。

目前，造型材料（即型砂）的配方经过实验和生产验证的已有上百种，但是现有造型材料的配方几乎都是针对传统的木模造型而研制的，其可加工性能的研究迄今为止未见相关报道，而基于数控加工技术生产制造铸型对型砂的可加工性能有着较高的要求。传统的树脂型砂配方在切削加工过程中，容易出现砂粒飞溅、砂型开裂、刀具急剧磨损等现象，特别在加工复杂、薄壁等铸型时容易出现塌型、强度不足等现象。这些严重制约了基于数控成形设备生产制造铸型技术的发展，因此迫切需要研发出既能满足铸造性能又能满足切削性能的树脂型砂配方。

发明内容

本发明针对采用传统树脂型砂配方的砂坯进行切削加工存在切削性能差的不足，提供一种适合切削加工又满足铸造性能的型砂配方。

本发明解决上述问题的技术方案如下：一种适宜于切削加工的树脂砂型配方，其特征在于所述树脂砂坯的型砂配方为：树脂加入量为原砂的0.9％～2.8％，固化剂为原砂重量的0.3％～1.4％，添加剂为原砂重量的0.03％～0.07％。

进一步地，上述配方中树脂为单一配比，固化剂由混合均匀的第一组分和第二组分组成；原砂采用单筛、多筛砂进行配比。

进一步地，上述配方中固化剂第一组分和第二组分的重量比为1：1～1：2，原砂粒度为40-70目、50-100目、80-120目、70-140等；二筛砂配比为50目占40%～80%，100目占20%～60%；三筛砂配比为50目占5%～15%，70目占40%～70%，100目占55%～15%；四筛砂配比50目占10%～20%，70目占40%～60%，100目占5%～40%，140目占10%～15%。

进一步地，所述原砂为石英砂、锆砂、镁砂、橄榄石砂、宝珠砂、铬铁矿砂或者石灰石砂。

进一步地，所述固化剂的主要成分为对甲苯磺酸、甘油醋酸酯、不同种类有机酯等。

进一步地，所述原砂成分是二氧化硅，含量为95%-98.7%，角形系数为1.1～1.35，型砂粒度为50-100目、70-140目、80-120目或者100-200目。

本发明提供的适宜于切削加工的树脂砂型配方的制备方法为：按照配置比例取用原砂、树脂、固化剂，将固化剂加入原砂中混制1.5～2.5分钟，加入树脂，充分混匀0.5～1分钟，出砂到砂箱中自硬。

上述叙述的适宜于切削加工的树脂砂型配方制备方法，混制可人工也可机器混制，最后在常温下静置成形。

本发明具有如下有益效果：

（1）该配方的树脂砂坯，型砂强度高，适合切削加工，又能满足铸造性能。

（2）该配方砂坯在切削过程中砂粒飞溅少，刀具磨损小，没有砂型开裂现象，加工出的铸型尺寸精度高，切削性能良好。

具体实施方式

下面结合具体实施方式进一步说明本发明，所举实例仅用于解释本发明，并非用于对本发明的限定。

实施例一：利用本发明制作出型砂强度较高，适宜于切削加工的砂型。具体步骤如下：

1) 取原砂为硅砂，主要成分二氧化硅，含量为96%，角形系数为≤1.25，型砂粒度为50-100目； 

2) 取碱性酚醛树脂（常温下黏度≤240mpa.s，密度1.2～1.3g/cm³）作为粘结剂，树脂加入量为原砂重量的2％；

3) 取固化剂（主要成分为甘油醋酸酯，常温下黏度≤40mpa.s，密度1.1～1.25g/cm³），固化剂第一组分和第二组分的重量比为1：1，第一组分和第二组分为不同种类（固化速度快慢不同）有机酯，固化剂加入量为原砂重量的0.4％，即为树脂重量的20％；

4) 将上述材料准备好后加入固化剂混砂约1.5分钟，然后加入树脂30秒后取样，制“8”字试样；

5) 在型砂强度测试仪上测试该型砂砂坯的抗拉强度为1.2 MPa；

6) 制备同上述配方的砂型，在数控成形机上进行切削加工，并测试其切削性能；经测试得知：本配方的砂坯在切削过程中砂粒飞溅少，刀具磨损小，没有砂型开裂现象，加工出的铸型尺寸精度高，表明该砂坯切削性能良好。

实施例二：利用本发明制作出适宜于切削加工的三筛配方砂型。具体步骤如下：

1) 选取原砂为硅砂，主要成分二氧化硅，含量为96%，角形系数≤1.30，型砂粒度为50目、70目、100目。其中三种粒度砂的组分含量为：50目占原砂重量20%，70目占原砂重量35%，100目占原砂重量45%；

2) 取碱性酚醛树脂（常温下黏度≤240mpa.s，密度1.2～1.3g/cm³）作为粘结剂，树脂加入量为原砂重量的2.5％；

3) 取固化剂（主要成分为甘油醋酸酯，常温下黏度≤240mpa.s，密度1.1～1.25g/cm³），固化剂第一组分和第二组分的重量比为1：2，第一组分和第二组分的成分同上述实施例一，固化剂加入量为原砂重量的0.5％，即为树脂重量的20％；

4) 砂坯制备材料准备好后加入固化剂混砂1.5分钟，然后加入树脂混制30秒后取样，制“8”字试样；

5) 在型砂强度测试仪上测试该型砂抗拉强度为1.27Mpa；

6) 按照上述配方配置砂型，在数控成形机上进行切削加工，并测试其切削性能；经测试得知：本配方的砂坯在切削过程中砂粒飞溅少，刀具磨损小，没有砂型开裂现象，加工出的铸型尺寸精度高，砂坯切削性能良好。 

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适宜于切削加工的树脂砂型配方，其特征在于所述树脂砂型配方为：树脂加入量为原砂的0.9％～2.8％，固化剂为原砂重量的0.3％～1.4％，添加剂为原砂重量的0.03％～0.07％。

2.一种如权利要求1所述的树脂砂型配方，其特征在于，树脂为单一配比，固化剂由混合均匀的第一组分和第二组分组成；原砂采用单筛、多筛砂进行配比。

3.根据权利要求2所述的固化剂第一组分和第二组分的重量比为1：1～1：2，原砂粒度为40-70目、50-100目、80-120目、70-140等；二筛砂配比为50目占40%～80%，100目占20%～60%；三筛砂配比为50目占5%～15%，70目占40%～70%，100目占55%～15%；四筛砂配比50目占10%～20%，70目占40%～60%，100目占5%～40%，140目占10%～15%。

4.根据权利要求1所述的一种适宜于切削加工的树脂砂型配方，其特征在于所述原砂为石英砂、锆砂、镁砂、橄榄石砂、宝珠砂、铬铁矿砂或者石灰石砂。

5.根据权利要求1所述的一种适宜于切削加工的树脂砂型配方，其特征在于所述固化剂是对甲苯磺酸、甘油醋酸酯、不同种类有机酯等。

6.根据权利要求2所述的原砂，其特征在于所述原砂成分是二氧化硅，含量为95%-98.7%，角形系数为1.1～1.35，型砂粒度为50-100目、70-140目、80-120目或者100-200目。

7.一种如权利要求1所述的树脂砂型配方，其特征在于，按照配置比例取用原砂、树脂、固化剂，将固化剂加入原砂中混制1.5～2.5分钟，加入树脂，充分混匀0.5～1分钟，出砂到砂箱中自硬。

8.根据权利要求7所述的一种适宜于切削加工的树脂砂型配方的制备方法，其特征在于，混制可人工也可机器混制，最后在常温下静置成形。