CN107175311B - 一种水玻璃型砂及基于水射流清砂的砂型铸造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水玻璃型砂及基于水射流清砂的砂型铸造方法，铸造方法包括型砂制备—造型—制芯—合箱—浇注步骤，其中的型砂制备中使用的水玻璃型砂按重量份计原料组分包括：石英砂92‑96份、水玻璃3‑6份、型砂溃散剂1‑2份；所述的型砂溃散剂由下列原料组成：膨润土、石墨、淀粉和糊精；所述的浇注步骤完后，待浇注熔液降温至700℃‑650℃时，向型砂喷射水快速冷却。本发明水玻璃型砂具良好的溃散性，喷水快速冷却可实现细化晶粒和定向排气的目的，提高铸件性能；溃散后的散砂可实现回收再生使用，成本低，无污染，清洁环保。

Description

一种水玻璃型砂及基于水射流清砂的砂型铸造方法
技术领域
本发明涉及一种砂型铸造方法，特别涉及一种基于水射流清砂的砂型铸造方法及所用水玻璃型砂，属于型砂铸造和型砂改进技术领域。
背景技术
水玻璃型砂由于具有强度高，成本低，操作简便，无毒环保等特点，近年来得到了铸造工作者的广泛重视，但是砂型铸造存在的型砂溃散性差和铸件气体无法排出的缺陷，又限制了水玻璃型砂铸造工艺的进一步发展，虽然众多改性剂、溃散剂、排气剂等被相继投入生产应用，溃散性和排气性得到了相应的改善，但是又会产生型砂强度下降、铸件粘砂、清砂不方便和旧砂回用困难等问题，导致铸件产品质量不稳定。
现有的型砂铸造方法，一般的工艺过程是型砂制备—造型—制芯—合箱—浇注—落砂—清理—检验与修补，浇注完后室温冷却再清砂，凝固过程中会有气体排不出，铸件存在因冷凝速度慢使共晶Si颗粒变大而导致的铸件性能差和因熔体表面优先凝固使铸件内空气无法排出而导致的空洞缺陷等问题。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足而提供一种水玻璃型砂和基于水射流清砂的砂型铸造方法，可解决型砂铸造中型砂溃散性差、排气不好、回收难、铸件内部存在空洞缺陷等问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种水玻璃型砂，按重量份计，原料组分包括：石英砂92-96份、水玻璃3-6份、型砂溃散剂1-2份；所述的型砂溃散剂由下列原料组成：膨润土、石墨、淀粉和糊精。
所述的型砂溃散剂由下列重量百分比的原料组成：膨润土47-55％、石墨26-30％、淀粉9-13％、糊精8-12％。
所述的型砂溃散剂优选由下列重量百分比的原料组成：膨润土51％、石墨28％、淀粉11％、糊精10％。
所述的石英砂为过筛70目的普通石英砂；所述的水玻璃优选模数为2.4的钠水玻璃。
一种基于水射流清砂的砂型铸造方法，包括型砂制备—造型—制芯—合箱—浇注步骤，其中的型砂制备中使用水玻璃型砂，该水玻璃型砂按重量份计原料组分包括：石英砂92-96份、水玻璃3-6份、型砂溃散剂1-2份；所述的型砂溃散剂由下列原料组成：膨润土、石墨、淀粉和糊精；
其中所述的浇注步骤完后，待浇注熔液降温至700℃-650℃时，向型砂喷射水，使铸件快速冷却凝固，使型砂完全冲蚀溃散成散砂。
上述的型砂溃散剂优选由下列重量百分比的原料组成：膨润土47-55％、石墨26-30％、淀粉9-13％、糊精8-12％。
上述的水玻璃型砂优选按重量份计原料组分包括：石英砂93份、钠水玻璃5.5份、型砂溃散剂1.5份，型砂溃散剂重量百分比组成为：膨润土51％、石墨28％、淀粉11％、糊精10％。
上述的水玻璃型砂的制备方法：按重量比分别称取石英砂、型砂溃散剂和水玻璃，先将称取的石英砂和型砂溃散剂用混砂机干混，再加入称取的水玻璃湿混，得到水玻璃型砂。
上述的快速冷却是喷射水流以0.1-0.4MPa的压力和4-10mm/s的速度顺序冲蚀型砂，使型砂完全冲蚀溃散成散砂。优选喷射水流以0.4MPa的压力和4mm/s的速度顺序冲蚀溃散砂模。
本发明通过调制水玻璃型砂配方，使砂模具有良好的溃散性，解决了水玻璃型砂溃散性差的问题；通过喷射的水流以一定的压力、流量和速度顺序冲蚀溃散砂模，型砂水溃散性好，熔体被快速凝固，气体被定向排出，解决了铸件内部存在的空洞缺陷问题，提高铸件性能。
本发明的有益效果是：
(1)本发明水玻璃型砂具有成型性能好、硬化时间短、固化强度高、排气效果好和极易水射溃散等特点；
(2)喷水快速冷却可实现细化晶粒和定向排气的目的，提高铸件性能；
(3)本发明溃散后的散砂可实现回收再生使用，成本低，无污染，清洁环保，是一种新型绿色水玻璃型砂铸造方法。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
本发明实施例中用的石英砂是过筛70目的普通石英砂，所用的钠水玻璃模数为2.4。所用的水玻璃型砂的制备方法为：按各实施例重量比分别称取石英砂、型砂溃散剂和水玻璃，先将称取的石英砂和型砂溃散剂用混砂机干混10s，再加入称取的水玻璃湿混2min，得到水玻璃型砂。
实施例1
一种基于水射流清砂的砂型铸造方法，包括型砂制备—造型—制芯—合箱—浇注步骤，其中的型砂制备中使用水玻璃型砂，该水玻璃型砂按重量份计原料组分包括：石英砂94份、钠水玻璃5份、型砂溃散剂1份，型砂溃散剂重量百分比组成为：膨润土50％、石墨30％、淀粉11％、糊精9％；所述的浇注步骤完后，待浇注熔液降温至650℃时，向型砂喷射水流快速冷却，喷射的水流以0.2MPa的压力和8mm/s的速度顺序冲蚀溃散砂模，快速凝固熔体，定向排出气体，提高铸件性能。用此方法成型的A356铝合金抗拉强度达到316MPa。
实施例2
一种基于水射流清砂的砂型铸造方法，包括型砂制备—造型—制芯—合箱—浇注步骤，其中的型砂制备中使用水玻璃型砂，该水玻璃型砂按重量份计原料组分包括：石英砂93份、钠水玻璃5.5份、型砂溃散剂1.5份，型砂溃散剂重量百分比组成为：膨润土51％、石墨28％、淀粉11％、糊精10％；所述的浇注步骤完后，待浇注熔液降温至680℃时，向型砂喷射水流快速冷却，喷射的水流以0.3MPa的压力和6mm/s的速度顺序冲蚀溃散砂模，快速凝固熔体，定向排出气体，提高铸件性能。以此方法成型的A356铝合金抗拉强度达到324MPa。
实施例3
一种基于水射流清砂的砂型铸造方法，包括型砂制备—造型—制芯—合箱—浇注步骤，其中的型砂制备中使用水玻璃型砂，该水玻璃型砂按重量份计原料组分包括：石英砂93份、钠水玻璃5.5份、型砂溃散剂1.5份，型砂溃散剂重量百分比组成为：膨润土51％、石墨28％、淀粉11％、糊精10％；所述的浇注步骤完后，待浇注熔液降温至680℃时，向型砂喷射水流快速冷却，喷射的水流以0.4MPa的压力和4mm/s的速度顺序冲蚀溃散砂模，快速凝固熔体，定向排出气体，提高铸件性能。以此方法成型的A356铝合金抗拉强度达到338MPa。
实施例4
一种基于水射流清砂的砂型铸造方法，包括型砂制备—造型—制芯—合箱—浇注步骤，其中的型砂制备中使用水玻璃型砂，该水玻璃型砂按重量份计原料组分包括：石英砂96份、钠水玻璃3份、型砂溃散剂1份，型砂溃散剂重量百分比组成为：膨润土47％、石墨30％、淀粉13％、糊精10％；所述的浇注步骤完后，待浇注熔液降温至650℃时，向型砂喷射水流快速冷却，喷射的水流以0.2MPa的压力和8mm/s的速度顺序冲蚀溃散砂模，快速凝固熔体，定向排出气体，提高铸件性能。用此方法成型的A356铝合金抗拉强度达到313MPa。
对比例
砂型铸造方法，包括型砂制备—造型—制芯—合箱—浇注步骤，其中的型砂制备中使用不加溃散剂的水玻璃型砂，所述的浇注步骤完后，向型砂喷射水流快速冷却，喷射的水流以设备所能承受的水压和速度均无法冲蚀溃散砂模，无法实现快速凝固熔体，定向排出气体的目的。用此方法成型的A356铝合金抗拉强度仅为196MPa。
以上是结合具体实施例对本发明的详细介绍，本发明的保护范围不限于此。

Claims (9)

1.一种水玻璃型砂，其特征是，按重量份计，原料组分包括：石英砂92-96份、水玻璃3-6份、型砂溃散剂1-2份；所述的型砂溃散剂由下列重量百分比的原料组成：膨润土47-55％、石墨26-30％、淀粉9-13％、糊精8-12％。
2.根据权利要求1所述的一种水玻璃型砂，其特征是，所述的型砂溃散剂由下列重量百分比的原料组成：膨润土51％、石墨28％、淀粉11％、糊精10％。
3.根据权利要求1所述的一种水玻璃型砂，其特征是，所述的石英砂为过筛70目的普通石英砂；所述的水玻璃选模数为2.4的钠水玻璃。
4.一种基于水射流清砂的砂型铸造方法，包括型砂制备—造型—制芯—合箱—浇注步骤，其特征是，其中的型砂制备中使用水玻璃型砂，该水玻璃型砂按重量份计原料组分包括：石英砂92-96份、水玻璃3-6份、型砂溃散剂1-2份；所述的型砂溃散剂由下列原料组成：膨润土、石墨、淀粉和糊精；
其中所述的浇注步骤完后，待浇注熔液降温至700℃-650℃时，向型砂喷射水快速冷却，使型砂完全冲蚀溃散成散砂。
5.根据权利要求4所述的一种基于水射流清砂的砂型铸造方法，其特征是，所述的型砂溃散剂由下列重量百分比的原料组成：膨润土47-55％、石墨26-30％、淀粉9-13％、糊精8-12％。
6.根据权利要求4所述的一种基于水射流清砂的砂型铸造方法，其特征是，水玻璃型砂按重量份计原料组分包括：石英砂93份、钠水玻璃5.5份、型砂溃散剂1.5份；型砂溃散剂重量百分比组成为：膨润土51％、石墨28％、淀粉11％、糊精10％。
7.根据权利要求4所述的一种基于水射流清砂的砂型铸造方法，其特征是，所述的水玻璃型砂的制备方法：按重量比分别称取石英砂、型砂溃散剂和钠水玻璃，先将称取的石英砂和型砂溃散剂用混砂机干混，再加入称取的钠水玻璃湿混，得到水玻璃型砂。
8.根据权利要求4所述的一种基于水射流清砂的砂型铸造方法，其特征是，所述的快速冷却是喷射水流以0.1-0.4MPa的压力和4-10mm/s的速度顺序冲蚀型砂，使型砂完全冲蚀溃散成散砂。
9.根据权利要求8所述的一种基于水射流清砂的砂型铸造方法，其特征是，所述的快速冷却是喷射水流以0.4MPa的压力和4mm/s的速度顺序冲蚀溃散砂模。
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