CN105268907B - 一种铸钢件用石墨树脂砂及其制备方法 - Google Patents
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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
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:
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10kg。
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4g。
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。
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6g。
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。
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)
1.一种铸钢件用石墨树脂砂,其特征在于,按重量份计,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,以及占改性呋喃树脂质量的0.2%的硅烷偶联剂KH-550;原砂中二氧化硅的含量大于等于97%,所述原砂的含水量小于等于0.3%,所述原砂的含泥量小于等于0.3%,灼烧量小于等于4%,所述原砂的粒度为30~100目,其中30~50目占原砂70%,50~100目占原砂的30%;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%,改性呋喃树脂的密度1.1~1.3g/cm3,所述改性呋喃树脂的含氮量小于等于0.3%,所述改性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%,所述改性呋喃树脂的pH值7.0±0.5,磺酸类 有机固化剂的密度1.2~1.4g/cm3,按质量分数计,总酸度18~27.5%,游离酸0.5~10%,所述磺酸类 有机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,鳞片石墨粉采用天然鳞片石墨,过100目筛。
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