CN105268907A

CN105268907A - 一种铸钢件用石墨树脂砂及其制备方法

Info

Publication number: CN105268907A
Application number: CN201510782570.5A
Authority: CN
Inventors: 叶喜葱; 吴海华
Original assignee: China Three Gorges University CTGU
Current assignee: China Three Gorges University CTGU
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2035-11-16
Also published as: CN105268907B

Abstract

本发明公开了一种铸钢件用石墨树脂砂及其制备方法，其成分质量比包括：原砂+再生砂100，鳞片石墨粉5~20，改性呋喃树脂1.5~2.5，磺酸类有机固化剂0.5~1，以及占树脂量0.1~0.3%的硅烷偶联剂。本发明通过对成分的配比控制，使得石墨树脂砂具有以下的优点：可大量利用再生砂，再生砂的回收率可达90%以上；由于石墨的低线性膨胀系数，抗热变形能力强，热稳定性好，可提高铸件的形状精度和尺寸精度；片状鳞片石墨和不同粒径组成的石英砂可以减少空隙，提高铸件的表面质量；石墨的添加可以提高砂型的导热系数，细化铸件的晶粒尺寸；石墨的自润滑作用，无需添加脱模剂，脱模更加容易；通过石墨含量的控制，替代冷铁，调节凝固顺序，防止铸件的缩松缩孔缺陷；型砂强度高、溃散性好。

Description

一种铸钢件用石墨树脂砂及其制备方法

技术领域

本发明属于铸造造型材料技术领域，具体涉及一种铸钢件用石墨树脂砂及其制备方法。

背景技术

树脂砂在铸造上的应用日益广泛，尤其在解决一般铸件上的问题上，能起到独特的效果，具有诸多的优点：如铸件表面光洁、尺寸精度较高，造型效率高，劳动强度低，且节约能源，提高了铸件的成品率，旧砂回收利用容易等等。随着工业的不断发展，要求铸件向小余量、薄壁、高精度、高性能、大型复杂、整体化的方向发展，常规的树脂砂很难满足上述的要求。如由于复杂薄壁铸件的壁厚不均，常规的树脂砂通常采用冷铁来控制凝固顺序，消除缩孔缩松等铸造缺陷，加大了冷铁的制造时间和费用。复杂薄壁铸件的尺寸精度、形状精度和表面质量的要求越来越高，常规的树脂砂铸造后需进一步的机加工，增加了生产工序，成本增加，且常规的树脂砂脱模时如无脱模剂容易造成型腔和型芯表面不光洁，较难修补，直接影响尺寸精度和表面粗糙度，甚至造成粘砂和砂眼。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高铸件表面精度，细化晶粒尺寸，控制凝固顺序减少缩孔缩松缺陷，且造型后型砂强度高、溃散性好、易脱模的铸钢用石墨树脂砂。

为了达到以上目的，本发明的技术方案为：

一种铸钢件用石墨树脂砂，按质量百分比计：原砂+再生砂100份，鳞片石墨粉5～20份，改性呋喃树脂1.5～2.5份，磺酸类有机固化剂0.5～1份，以及占树脂量0.1～0.3％的硅烷偶联剂。

优选地，新砂和再生砂按质量百分比计：新砂占5～10％，再生砂占90～95％。

优选地，新砂中二氧化硅的含量大于等于97％，所述新砂的含水量小于等于0.3％，所述新砂的含泥量小于等于0.3％，灼烧量小于等于4％，所述新砂的粒度为30～100目，其中30～50目占新砂70％，50～100目占新砂的30％。

优选地，再生砂的含水量小于等于0.2％，所述再生砂的含耗酸值小于等于5.5，灼烧量小于等于1.5％，所述再生砂的粒度为30～100目，其中30～50目占再生砂的70％，50～100目占再生砂的30％。

优选地，呋喃树脂的密度1.1～1.3g/cm³，所述呋喃树脂的含氮量小于等于0.3％，所述呋喃树脂的含水量小于等于2％，在20℃时，粘度小于等于80mPa·S，游离醛小于等于0.5％，游离酚含量小于等于5％，含氮小于等于0.3％，所述呋喃树脂的PH值7.0±0.5。

所述的磺酸固化剂采用国产固化剂，指标型号：GS02。

所述地硅烷偶联剂采用KH-550。

优选地，石墨颗粒采用天然鳞片石墨，过100目筛。

一种上述的铸钢件用石墨树脂砂的制备方法，按配方，将新砂和再生砂混合2～4分钟+鳞片石墨混合3～5分钟+磺酸固化剂混合2.5～3.5分钟+呋喃树脂+硅烷偶联剂混合1.5～2分钟，即可得所述的石墨树脂砂。

与现有的树脂砂相比，本发明通过对成分的配比控制，使得石墨树脂砂具有以下的优点：可大量利用再生砂，再生砂的回收率可达90％以上；由于石墨的低线性膨胀系数，抗热变形能力强，热稳定性好，可提高铸件的形状精度和尺寸精度；片状鳞片石墨和不同粒径组成的石英砂可以减少空隙，提高铸件的表面质量；石墨的添加可以提高砂型的导热系数，细化铸件的晶粒尺寸；石墨的自润滑使脱模更加容易；通过石墨含量的控制，替代冷铁，调节凝固顺序，防止铸件的缩松缩孔缺陷；型砂强度高、溃散性好。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施方案一：

原料的准备：

新砂：二氧化硅的含量大于等于97％，含水量小于等于0.3％，含泥量小于等于0.3％，灼烧量小于等于4％，称取过30～50目的新砂7kg，称取过50～100目新砂3kg。

再生砂：含水量小于等于0.2％，含耗酸值小于等于5.5，灼烧量小于等于1.5％，称取过30～50目的再生砂63kg，称取过50～100目再生砂27kg。

鳞片石墨：称取过100目的鳞片石墨5kg。

呋喃树脂：称取淄博双德化工有限公司生产的FH-1树脂2kg，红棕色，含氮量0，游离甲醛小于等于0.5％，粘度15mPa·S，PH值6.5～7，密度1.1～1.2g/cm³

磺酸固化剂：称取淄博双德化工有限公司生产的GS02固化剂0.8kg，红棕色液体，密度1.2～1.4g/cm³，按质量分数计，总酸度22～24％，游离酸4.0～6.0％，所述磺酸固化剂的水不溶物的含量小于0.1％，在20℃时，粘度10～30mPa·S。

硅烷偶联剂：称取KH-550硅烷偶联剂2g。

制备：

将新砂和再生砂混合3分钟+鳞片石墨混合4分钟+磺酸固化剂混合3分钟+呋喃树脂+硅烷偶联剂混合1.5分钟，即可得所述的石墨树脂砂。

实施方案二

原料的准备：

鳞片石墨：称取过100目的鳞片石墨10kg。

硅烷偶联剂：称取KH-550硅烷偶联剂4g。

制备：

实施方案三

原料的准备：

新砂：二氧化硅的含量大于等于97％，含水量小于等于0.3％，含泥量小于等于0.3％，灼烧量小于等于4％，称取过30～50目的新砂3.5kg，称取过50～100目新砂1.5kg。

再生砂：含水量小于等于0.2％，含耗酸值小于等于5.5，灼烧量小于等于1.5％，称取过30～50目的再生砂66.5kg，称取过50～100目再生砂28.5kg。

鳞片石墨：称取过100目的鳞片石墨20kg。

硅烷偶联剂：称取KH-550硅烷偶联剂6g。

制备：

表1为例一到三的性能及相关指标，其中表面精度是配合涂料的使用下得到的，涂料的配方为锆英粉100份，锂基膨润土7份，树脂5份，PVB0.1份，酒精载体，刷涂。从表1可知：本发明的石墨树脂砂的强度较比无石墨(无硅烷偶联剂)的树脂砂强度提高了100％以上，添加了硅烷偶联剂的石墨树脂砂有利于造型过程的控制；石墨树脂砂的再生砂的回收率得到了提高；石墨树脂砂的表面精度较无石墨的树脂砂提高了一到两个等级；石墨树脂砂控制凝固顺序时无需添加冷铁，只需对不同的壁厚采用不同石墨含量的树脂砂，大大的优化的铸造工艺，成本降低；石墨树脂砂的溃散性好，有利于砂子的回收；石墨树脂砂造型过程中利用石墨的自润滑作用无需添加脱模剂，简化了造型工艺。

表1

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种铸钢件用石墨树脂砂，其特征在于，按重量份计，原砂和再生砂100份，鳞片石墨粉5~20份，改性呋喃树脂1.5~2.5份，磺酸类有机固化剂0.5~1份，以及占树脂量0.1~0.3%的硅烷偶联剂。

2.根据权利要求1所述的铸钢件用石墨树脂砂，其特征在于，原砂10份，再生砂90份，鳞片石墨粉10份，改性呋喃树脂2份，磺酸类有机固化剂0.8份，以及占树脂量0.2的硅烷偶联剂。

3.根据权利要求1所述的铸钢件用石墨树脂砂，其特征在于，按质量百分比计，新砂占5~10%，再生砂占90~95%。

4.根据权利要求1所述的铸钢件用石墨树脂砂，其特征在于，新砂中二氧化硅的含量大于等于97%，所述新砂的含水量小于等于0.3%，所述新砂的含泥量小于等于0.3%，灼烧量小于等于4%，所述新砂的粒度为30~100目，其中30~50目占新砂70%，50~100目占新砂的30%。

5.根据权利要求1所述的铸钢件用石墨树脂砂，其特征在于，再生砂的含水量小于等于0.2%，所述再生砂的含耗酸值小于等于5.5，灼烧量小于等于1.5%，所述再生砂的粒度为30~100目，其中30~50目占再生砂的70%，50~100目占再生砂的30%。

6.根据权利要求1所述的铸钢件用石墨树脂砂，其特征在于，呋喃树脂的密度1.1~1.3g/cm³，所述呋喃树脂的含氮量小于等于0.3%，所述呋喃树脂的含游离甲醛小于等于0.5%，含水量小于等于2%，在20℃时，粘度小于等于80mPa·S，游离酚含量小于等于5%，含氮小于等于0.3%，所述呋喃树脂的PH值7.0±0.5。

7.根据权利要求1所述的铸钢件用石墨树脂砂，其特征在于，磺酸固化剂的密度1.2~1.4g/cm³，按质量分数计，总酸度18~27.5%，游离酸0.5~10%，所述磺酸固化剂的水不溶物的含量小于0.1%，在20℃时，粘度小于等于80mPa·S。

8.根据权利要求1所述的铸钢件用石墨树脂砂，其特征在于，硅烷偶联剂采用KH-550。

9.根据权利要求1所述的铸钢件用石墨树脂砂，其特征在于，石墨颗粒采用天然鳞片石墨，过100目筛。

10.根据权利要求1所述的铸钢件用石墨树脂砂，其特征在于，按照配方量，将新砂和再生砂混合2~4分钟后加入鳞片石墨混合3~5分钟，再加入磺酸固化剂混合2.5~3.5分钟、进一步加入呋喃树脂、硅烷偶联剂混合1.5~2分钟，即可得所述的石墨树脂砂。