CN105268907A - 一种铸钢件用石墨树脂砂及其制备方法 - Google Patents

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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
[0001] 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
[0002] 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
[0003] 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。
[0004] 为了达到以上目的,本发明的技术方案为:
[0005] -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。
[0006] 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%。
[0007] 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%。
[0008] 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%。
[0009] 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°C时,粘度小于等于80mPa · S,游离醛 小于等于〇. 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· 5〇
[0010] 所述的磺酸固化剂采用国产固化剂,指标型号:GS02。
[0011] 所述地硅烷偶联剂采用KH-550。
[0012] 优选地,石墨颗粒采用天然鳞片石墨,过100目筛。
[0013] -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。
[0014] 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,提尚铸件的表面质量;石墨的添加可以提尚砂型的导热 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
[0015] 下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
[0016] 实施方案一:
[0017] 原料的准备:
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 鳞片石墨:称取过100目的鳞片石墨5kg。
[0021] 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 离甲醛小于等于〇· 5%,粘度15mPa · S,PH值6. 5~7,密度1. 1~1. 2g/cm3
[0022] 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°C时,粘度10~30mPa · S。
[0023] 硅烷偶联剂:称取KH-550硅烷偶联剂2g。
[0024] 制备:
[0025] 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。
[0026] 实施方案二
[0027] 原料的准备:
[0028] 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。
[0029] 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。
[0030] 鳞片石墨:称取过100目的鳞片石墨10kg。
[0031] 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 离甲醛小于等于〇· 5%,粘度15mPa · S,PH值6. 5~7,密度1. 1~1. 2g/cm3
[0032] 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°C时,粘度10~30mPa · S。
[0033] 硅烷偶联剂:称取KH-550硅烷偶联剂4g。
[0034] 制备:
[0035] 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。
[0036] 实施方案三
[0037] 原料的准备:
[0038] 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 L 5kg〇
[0039] 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。
[0040] 鳞片石墨:称取过100目的鳞片石墨20kg。
[0041] 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 离甲醛小于等于〇· 5%,粘度15mPa · S,PH值6. 5~7,密度1. 1~1. 2g/cm3
[0042] 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°C时,粘度10~30mPa · S。
[0043] 硅烷偶联剂:称取KH-550硅烷偶联剂6g。
[0044] 制备:
[0045] 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。
[0046] 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 的回收率得到了提尚;石墨树脂砂的表面精度$父无石墨的树脂砂提尚了 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。
[0047] 表 1
[0048]
Figure CN105268907AD00061
[0049] 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 (10)

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 5~1〇%,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% 〇
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°C时,粘度小于等于80mPa·S,游离酚含量小于等于5%, 含氮小于等于〇. 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 物的含量小于〇. 1%,在20°C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。
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