CN106311961B - 一种抗烧结、无粘砂的呋喃树脂型砂材料及制造方法 - Google Patents

一种抗烧结、无粘砂的呋喃树脂型砂材料及制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有抗烧结、无粘砂功能的铸造用造型材料，包括铬矿砂80％、惰性砂5％、呋喃树脂1～1.2％以及占呋喃树脂质量比20～60％的固化剂，所述固化剂为苯磺酸；所述惰性砂为经过表面处理的碱性矿砂，表面处理方式为在碱性矿砂表面添加一层中性有机或无机膜形成惰性，碱性矿砂能在高温煅烧后冷却至常温成为粉体。该材料使用呋喃树脂作粘结剂时易固化成型，型砂经高温煅烧之后无烧结、化学粘砂现象，清砂容易，大幅提高劳动生产率，铸件表面质量优；原材料丰富易得，工作环境相比以前的材料有大幅改善。同样制造一个高熔点的金属复杂零件，同3D打印相比使用本产品来制造具有更大的生产成本优势。

Description

一种抗烧结、无粘砂的呋喃树脂型砂材料及制造方法
技术领域
本发明涉及一种抗烧结、无粘砂的呋喃树脂型砂材料及制造方法，该材料在室温时能正常固化成型，经高温钢水或铁水煅烧后形成松散结构，属于铸造工艺材料领域。
背景技术
目前在铸造生产中，对型砂烧结与粘砂问题的处理中，现有的生产技术经实际使用仅适用酚醛树脂型砂，而在使用呋喃树脂作粘结剂时因无法固化成型不能使用，且在涂料层因热膨胀产生裂纹时存在化学粘砂问题。但实际生产中80％以上的企业使用的是呋喃树脂型砂，却不能解决在型砂局部过热、散热不良的情况下产生的型砂烧结与化学粘砂问题；目前铸造行业中还是普遍使用铬矿砂等特种砂，实际只能在过热不太严重的部位有效，大部分问题依旧存在，对铸造企业提高劳动生产率和产品质量造成巨大的障碍。因此铸造行业急需一种解决该问题的新型型砂材料。
发明内容
本发明是一种具有抗烧结、无粘砂功能的呋喃树脂型砂材料及制造方法，解决了现有技术的型砂不能成型固化，因而在散热不良的环境下经高温钢水煅烧后，型砂温度减到室温时型砂不能形成松散结构；也不能防止出现型砂粘砂现象的问题。提出了一种解决该问题的型砂材料解决方案。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
呋喃树脂型砂材料配制时使用的是酸性固化剂，由于原技术方案中的一种添加物矿砂属碱性，因此呋喃树脂型砂不能很好固化成型。本发明是对该碱性添加物进行表面处理，改变该材料的表面属性，添加一层中性有机或无机膜形成惰性，经表面处理后的矿砂也就是惰性砂。该添加物的要求是高温煅烧后冷却至常温能成为粉体，而该粉体不会在高温的状态下参与化学反应成为结块。对型砂基材的选择也是要求能在型砂表面涂料破裂情况下不会参与钢水表层氧化亚铁的化学反应为条件，从而能阻止化学粘砂的产生。
本发明采用铬矿砂作为基材就符合以上条件，而且具有急冷的功能，实际证明铬矿砂的性能符合材料设计要求。
在该新型呋喃树脂型砂材料的设计中，其配比为：铬矿砂80～95％、惰性砂5～20％、呋喃树脂1～1.2％，所述固化剂占呋喃树脂的质量比20～60％，且所述固化剂为苯磺酸也可以是其它有机酸或无机酸。
作为上述制造方法的一种优选技术方案：可以按不同温度、湿度条件变动；
方案一：在温度、湿度均低的情况下，固化剂比例可以往上调，不超过50％，砂、固化剂混合30秒-2分钟后，再加树脂混合30秒-2分钟；
方案二：在温度高、湿度高的情况下，固化剂比例可以往上调到40～60％。
本发明所达到的有益效果是：该材料使用呋喃树脂作粘结剂时易固化成型，型砂经高温煅烧之后无烧结、化学粘砂现象，清砂容易，大幅提高劳动生产率，铸件表面质量优；原材料丰富易得，工作环境相比以前的材料有大幅改善。同样制造一个高熔点的金属复杂零件，与3D打印相比使用本产品来制造具有更大的生产成本优势。
附图说明
附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本的限制。在附图中：
图1是本发明的浇注钢水前型砂的砂结构示意图；
图2是本发明的浇注钢水煅烧冷却后型砂的砂结构示意图；
图中：A-惰性砂、B-铬矿砂、C-粉体。
具体实施方式
以下是对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种抗烧结、无粘砂的呋喃树脂型砂材料，包括铬矿砂B80～95％、惰性砂 A5～20％、呋喃树脂1～1.2％，呋喃树脂1～1.2％内包含有固化剂，固化剂占呋喃树脂的质量比20～60％，且固化剂为苯磺酸。
惰性砂A(对酸碱惰性)可以为在高温时分解成气体或常温为粉体C的无机材料或有机材料替代。其中固化剂对湿度比较敏感，型号与加入量要按具体情况作出调整。
实施例1
抗烧结、无粘砂功能型砂的制造方法：先将铬矿砂B与惰性砂A混合均匀，加入固化剂20～60％混合30秒～2分钟，再加入树脂1.2％混合30秒～2分钟，出砂即可造型使用。
具体的一种抗烧结、无粘砂的制造方法的混合工艺：当温度为20℃，湿度为30～50％时，固化剂加入量可以按下限，这主要还是与固化速度有关，按生产现场的铸型大小、模具周转等因素做适当调整，砂子、树脂比例可以不变，在高湿度的环境下，固化剂要使用冬季的型号，固化剂加入量30～50％左右。
实施例2
具体的一种抗烧结、无粘砂的制造方法的混合工艺：当室温为0～10℃，湿度为30～50 时，按具体情况确定砂子、树脂的加入量后，按冬季固化剂加入量30～50％控制。
实施例3
具体的一种抗烧结、无粘砂的制造方法的混合工艺：当温度为30℃，湿度为70～90％时，按具体情况确定砂子、树脂的加入量后，按夏季固化剂加入量40～60％控制。
本发明所达到的有益效果是：该材料使用呋喃树脂作粘结剂时易固化成型，型砂经高温煅烧之后无烧结、无粘砂现象，清砂容易，大幅提高劳动生产率，铸件表面质量优；原材料丰富易得，工作环境相比以前的材料有大幅改善。同样制造一个高熔点的金属复杂零件，同3D打印相比使用本产品来制造具有更大的生产成本优势。
图1为混合了呋喃树脂后的型砂结构；图2表示型砂经高温煅烧后呋喃树脂已燃烧完，惰性砂A分解后的粉体残留物，部分成团态，部分粉体因热膨胀被挤入铬矿之间，破坏了铬矿砂B之间固态烧结的连接桥。同时铬矿砂B的急冷功能又阻止了化学粘砂的形成。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (1)

1.一种抗烧结、无粘砂的呋喃树脂型砂材料，其特征在于，按质量百分比，包括铬矿砂80％、惰性砂5％、呋喃树脂1～1.2％以及占呋喃树脂质量比20～60％的固化剂，所述固化剂为苯磺酸；所述惰性砂为经过表面处理的碱性矿砂，表面处理方式为在碱性矿砂表面添加一层中性有机或无机膜形成惰性；碱性矿砂能在高温煅烧后冷却至常温成为粉体。
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