CN104841871A - 一种制芯用高品质覆膜砂及其制备方法 - Google Patents

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章功国
王泾文
段宗银
李纯金
陈超
王淑妍
张少伍
王晓芬
谢勇
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
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Abstract

本发明公开了一种制芯用高品质覆膜砂，其特征在于，由下列重量份的原料制成：石英砂70-76、陶土19-23、氮化铝粉3-5、硬脂酸钙0.2-0.4、邻苯二甲酸二丁酯1.5-2.5、水玻璃2-3、热塑性酚醛树脂5-7、水2-3、乌洛托品0.65-0.85、二甲硅油0.8-1、增效剂5-7；本发明配方合理，添加特殊工艺制成的增效剂，增强了覆膜砂的流动性、透气性、散热性以及强度，表面致密不易开裂变形；还添加了陶土、氮化铝粉等散热快耐高温的成分替代部分石英砂，以及水玻璃的添加提高了砂粒的粘结性同时减少了乌洛托品的成分，本发明有效地控制了排气量，增强了透气性，制成的覆膜砂品质高，铸件质量高。

Description

一种制芯用高品质覆膜砂及其制备方法
技术领域
本发明涉及型砂技术领域，特别是一种制芯用高品质覆膜砂及其制备方法。
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。近年来广泛使用的是热法用覆膜砂的生产工艺，即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，加乌洛托品水溶液及润滑剂，冷却、破碎、筛分得覆膜砂。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，近年来应用日益广泛。
覆膜砂中含有乌洛托品，乌洛托品受热分解时形成氨气等。由于氨气的化学性质极为活泼，稍微受热极易分解为活性的N和H原子。在铸件浇注的高温下，部分活性的N和H原子被金属液吸收，剩下的大部分N、H迅速结合成稳定的N2、H2分子。因此降低覆膜砂混碾过程中乌洛托品的加入量是减少N总量的主要途径。但是乌洛托品是混合料中必不可少的粘结剂和固化剂，降低树脂的加入量和乌洛托品量会影响覆膜砂的强度，所以就要调整传统的配方成分与比例，从而达到最高的性能的产品。
本发明通过研究，添加一种增效剂对普通覆膜砂进行改性，该增效剂内含透气良好的玉米秸秆、陶土，散热快的石墨烯等成分，通过特殊工艺制成，增强了覆膜砂的流动性、透气性、散热性以及强度，表面致密不易开裂变形。本发明在配方中还添加了陶土、氮化铝粉等散热快耐高温的成分替代部分石英砂，以及水玻璃的添加提高了砂粒的粘结性同时减少了乌洛托品的成分，本发明有效地控制了排气量，增强了透气性，制成的覆膜砂品质高，铸件质量高。
发明内容
本发明的目的是提供一种制芯用高品质覆膜砂及其制备方法。
为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：
一种制芯用高品质覆膜砂，由下列重量份的原料制成：石英砂70-76、陶土19-23、氮化铝粉3-5、硬脂酸钙0.2-0.4、邻苯二甲酸二丁酯1.5-2.5、水玻璃2-3、热塑性酚醛树脂5-7、水2-3、乌洛托品0.65-0.85、二甲硅油0.8-1、增效剂5-7；
所述增效剂由以下重量份的原料制备而成：玉米秸秆4-6、淀粉2-3、水玻璃3-5、氢氧化钙1.5-2.5、氯化镁1-2、石墨烯4-5、陶土20-25、锆英粉9-11、邻苯二甲酸二丁酯3-4、水9-12；制备方法如下：将玉米秸秆干燥后粉碎成80-100目的粉末与陶土、淀粉混合搅拌均匀，加入水搅拌均匀，控温在60℃-80℃，保持1-1.5小时，然后加入除水玻璃、邻苯二甲酸二丁酯之外的其余剩余成分，混合20-30分钟，再加入水玻璃、邻苯二甲酸二丁酯，放入混砂机中湿混20-30秒，出砂后烘干，最后粉碎成200-250目即得。
本发明所述一种制芯用高品质覆膜砂，由以下具体步骤制成：
（1）将石英砂、陶土、氮化铝粉放入粉碎机中粉碎，过200-300目筛形成混合砂，然后将沸腾炉加热至160℃，开动沸腾炉内风机，缓慢加入混合砂，将混合砂的温度加热到140℃-150℃；
（2）将加热后的混合砂放到混砂机内，保持160℃恒温，在混碾的同时加入邻苯二甲酸二丁酯与0.6倍量的热塑性酚醛树脂，继续混碾70-80秒后再加入剩余量的热塑性酚醛树脂；
（3）将乌洛托品溶于水与水玻璃混合形成混合液，然后将混合液的70%缓慢加入到混砂机中，继续热态下混碾75-85秒后，再加入剩余量的混合液，继续混碾10-20秒；
（4）关闭混砂机加热管，吹入冷风冷却混合砂，降温至100℃左右时均匀地加入其余剩余成分，混和30-35秒，然后出砂到破碎机中，风冷至40℃-60℃时破碎，过筛至冷却器中，风冷到35℃以下，出砂装袋备用。
本发明的优异效果是：本发明配方合理，添加特殊工艺制成的增效剂，增强了覆膜砂的流动性、透气性、散热性以及强度，表面致密不易开裂变形；还添加了陶土、氮化铝粉等散热快耐高温的成分替代部分石英砂，以及水玻璃的添加提高了砂粒的粘结性同时减少了乌洛托品的成分，本发明有效地控制了排气量，增强了透气性，制成的覆膜砂品质高，铸件质量高。
具体实施方式
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
一种制芯用高品质覆膜砂，由下列重量份（公斤）的原料制成：石英砂70、陶土19、氮化铝粉3、硬脂酸钙0.2、邻苯二甲酸二丁酯1.5、水玻璃2、热塑性酚醛树脂5、水2、乌洛托品0.65、二甲硅油0.8、增效剂5；
所述增效剂由以下重量份（公斤）的原料制备而成：玉米秸秆4、淀粉2、水玻璃3、氢氧化钙1.5、氯化镁1、石墨烯4、陶土20、锆英粉9、邻苯二甲酸二丁酯3、水9；制备方法如下：将玉米秸秆干燥后粉碎成100目的粉末与陶土、淀粉混合搅拌均匀，加入水搅拌均匀，控温在60℃-80℃，保持1小时，然后加入除水玻璃、邻苯二甲酸二丁酯之外的其余剩余成分，混合20分钟，再加入水玻璃、邻苯二甲酸二丁酯，放入混砂机中湿混20秒，出砂后烘干，最后粉碎成200目即得。
本发明所述一种制芯用高品质覆膜砂，由以下具体步骤制成：
（1）将石英砂、陶土、氮化铝粉放入粉碎机中粉碎，过200目筛形成混合砂，然后将沸腾炉加热至160℃，开动沸腾炉内风机，缓慢加入混合砂，将混合砂的温度加热到140℃-150℃；
（2）将加热后的混合砂放到混砂机内，保持160℃恒温，在混碾的同时加入邻苯二甲酸二丁酯与0.6倍量的热塑性酚醛树脂，继续混碾75秒后再加入剩余量的热塑性酚醛树脂；
（3）将乌洛托品溶于水与水玻璃混合形成混合液，然后将混合液的70%缓慢加入到混砂机中，继续热态下混碾80秒后，再加入剩余量的混合液，继续混碾10秒；
（4）关闭混砂机加热管，吹入冷风冷却混合砂，降温至100℃左右时均匀地加入其余剩余成分，混和30秒，然后出砂到破碎机中，风冷至40℃-60℃时破碎，过筛至冷却器中，风冷到35℃以下，出砂装袋备用。
本实施例覆膜砂的性能测试如下 ：常温抗弯强度为5.9MPa，热态抗弯强度为2.8MPa，灼烧减量3.2%，熔点为103℃。

Claims (2)

1.一种制芯用高品质覆膜砂，其特征在于，由下列重量份的原料制成：石英砂70-76、陶土19-23、氮化铝粉3-5、硬脂酸钙0.2-0.4、邻苯二甲酸二丁酯1.5-2.5、水玻璃2-3、热塑性酚醛树脂5-7、水2-3、乌洛托品0.65-0.85、二甲硅油0.8-1、增效剂5-7；
所述增效剂由以下重量份的原料制备而成：玉米秸秆4-6、淀粉2-3、水玻璃3-5、氢氧化钙1.5-2.5、氯化镁1-2、石墨烯4-5、陶土20-25、锆英粉9-11、邻苯二甲酸二丁酯3-4、水9-12；制备方法如下：将玉米秸秆干燥后粉碎成80-100目的粉末与陶土、淀粉混合搅拌均匀，加入水搅拌均匀，控温在60℃-80℃，保持1-1.5小时，然后加入除水玻璃、邻苯二甲酸二丁酯之外的其余剩余成分，混合20-30分钟，再加入水玻璃、邻苯二甲酸二丁酯，放入混砂机中湿混20-30秒，出砂后烘干，最后粉碎成200-250目即得。
2.根据权利要求1所述一种制芯用高品质覆膜砂，其特征在于，由以下具体步骤制成：
（1）将石英砂、陶土、氮化铝粉放入粉碎机中粉碎，过200-300目筛形成混合砂，然后将沸腾炉加热至160℃，开动沸腾炉内风机，缓慢加入混合砂，将混合砂的温度加热到140℃-150℃；
（2）将加热后的混合砂放到混砂机内，保持160℃恒温，在混碾的同时加入邻苯二甲酸二丁酯与0.6倍量的热塑性酚醛树脂，继续混碾70-80秒后再加入剩余量的热塑性酚醛树脂；
（3）将乌洛托品溶于水与水玻璃混合形成混合液，然后将混合液的70%缓慢加入到混砂机中，继续热态下混碾75-85秒后，再加入剩余量的混合液，继续混碾10-20秒；
（4）关闭混砂机加热管，吹入冷风冷却混合砂，降温至100℃左右时均匀地加入其余剩余成分，混和30-35秒，然后出砂到破碎机中，风冷至40℃-60℃时破碎，过筛至冷却器中，风冷到35℃以下，出砂装袋备用。
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