CN107363216A

CN107363216A - 一种dk4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂及其制备方法

Info

Publication number: CN107363216A
Application number: CN201710616723.8A
Authority: CN
Inventors: 聂越; 姚太忠
Original assignee: TONGLIN CASTING INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: TONGLIN CASTING INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2017-11-21

Abstract

本发明提供了一种DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂及其制备方法，涉及缸体铸造技术领域。DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂包括硅砂、快聚速酚醛树脂、高强度酚醛树脂、乌洛托品水溶液、硅烷、二丁酯以及硬脂酸钙；其中，硅砂的重量为120kg～180kg，快聚速酚醛树脂占硅砂重量的0.35％～0.55％、高强度酚醛树脂占硅砂重量的0.7％～0.9％、乌洛托品水溶液为1800ml～1900ml、硅烷为40ml～60ml、二丁酯为80ml～120ml以及硬脂酸钙的重量为340g至380g。DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂用来制造DK4缸体主水套芯，拥有更低的发气量，使得DK4缸体毛坯的气孔缺陷有较大幅度的降低，产品的合格率有了明显的提高。

Description

一种DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂及其制备方法

技术领域

本发明涉及缸体铸造技术领域，具体而言，涉及一种DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂及其制备方法。

背景技术

伴随发动机技术的进步，近年出现的一些新型缸体，携带工艺难度较大的结构。薄壁化和轻量化也是未来缸体发展的主要趋势之一，缸体壁厚越来越薄，精度不断提高是目前缸体铸件的特点。为了保证发动机紧凑排列，当今的发动机缸体结构设计，油道腔有自上而下贯通缸体、而且伴随曲轴腔有随形弯曲的特征，甚至可能伴有分叉等结构。高难度缸体铸件结构，对覆膜砂射芯性能提出了新的需求。现有的覆膜砂很难满足缸体铸件结构的要求。

例如，DK4缸体为直列四缸结构，毛坯重量83.5kg，材质为HT250，精度要求CT9，主要壁厚为5mm～8mm，不允许存在气孔、砂眼、粘砂、脉纹、缩孔等铸造缺陷。但是，现有的覆膜砂制成的水套芯铸造出的DK4缸体非常容易出现气孔，气孔占到缺陷总数的54.7％。

因此，设计一种DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂，能够避免铸造出的DK4缸体出现气孔，这是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂及其制备方法，其旨在至少部分解决现有的覆膜砂用于铸造DK4缸体，会造成气孔的技术问题。

本发明提供的第一种技术方案：

一种DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂包括硅砂、快聚速酚醛树脂、高强度酚醛树脂、乌洛托品水溶液、硅烷、二丁酯以及硬脂酸钙；

其中，所述硅砂的重量为120kg～180kg，所述快聚速酚醛树脂占所述硅砂重量的0.35％～0.55％、所述高强度酚醛树脂占所述硅砂重量的0.7％～0.9％、所述乌洛托品水溶液为1800ml～1900ml、所述硅烷为40ml～60ml、所述二丁酯为80ml～120ml以及所述硬脂酸钙的重量为340g至380g。

进一步地，所述硅砂的重量为150kg，所述快聚速酚醛树脂的重量为0.7kg，所述高强度酚醛树脂的重量为1.2kg。

进一步地，所述乌洛托品水溶液为1850ml、所述硅烷为50ml、所述二丁酯为100ml以及所述硬脂酸钙的重量为360g。

进一步地，所述乌洛托品水溶液中，乌洛托品与水的体积比为1:3。

本发明提供的第二种技术方案：

一种DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂的制备方法包括以下步骤：

A步骤：将硅砂混合预热，其中，硅砂的重量为120kg～180kg；

B步骤：在A步骤之后，将预热后的硅砂加入混砂机，并将快聚速酚醛树脂、高强度酚醛树脂、乌洛托品水溶液和二丁酯加入混砂机，并同时开始覆膜，其中，快聚速酚醛树脂占硅砂重量的0.35％～0.55％、高强度酚醛树脂占硅砂重量的0.7％～0.9％、乌洛托品水溶液为1800ml～1900ml、二丁酯为80ml～120ml；

C步骤：在B步骤之后，将硅烷加入混砂机，其中，硅烷为40ml～60ml；

D步骤：在C步骤之后，将硬脂酸钙加入混砂机，其中，硬脂酸钙的重量为340g至380g。

进一步地，所述DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂的制备方法包括步骤：

E步骤：在D步骤之后，对覆膜砂进行风冷，并移出混砂机进行破碎和筛分。

进一步地，硅砂的重量为150kg，快聚速酚醛树脂的重量为0.7kg，高强度酚醛树脂的重量为1.2kg。

进一步地，乌洛托品水溶液为1850ml、硅烷为50ml、二丁酯为100ml以及硬脂酸钙的重量为360g。

进一步地，乌洛托品水溶液中，乌洛托品与水的体积比为1:3。

进一步地，在A步骤中，预热温度为130℃～150℃。

相比现有的覆膜砂及其制备方法，本发明提供的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂及其制备方法的有益效果是：

首先，本实施例提供的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂采用硅砂为原砂，硅砂为热法再生砂，能够满足较低的膨胀率和降低成本，对保护环境也有利，为企业带来经济效益和社会效益。

其次，本实施例提供的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂在粒度、发气量、发气时间方面均有优势，其用来制造DK4缸体主水套芯，拥有更低的发气量，满足热膨胀低、成本较低的要求，而且强度足够，使得DK4缸体毛坯的气孔缺陷有较大幅度的降低，产品的合格率有了明显的提高，取得了较为显著的效果，创造了极大的经济效益。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

发明人研究发现：

经测定，DK4缸体主要缺陷如下表所示：

造成上述缺陷的原因：

DK4缸体为立浇底注工艺，排气基本顺暢，影响铁液在浇铸过程中裹挟气体的砂芯主要只是水套芯与副水套芯，水套芯产生的气体主要由上平面的排气冒口排出，副水套芯产生气体主要由芯内排气通道排出，顶部排气冒口总面积0.0045m²，少量渣和部分气孔上浮至上平面排气冒口内。

通过观察DK4缸体的气孔，发现气孔主要集中在铸件上平面，气孔的数量、形状、内壁状态、体积等符合侵入性气孔特征。

DK4缸体主水套芯重达3.1kg，浇注后完全被铁液包围，会产生大量气体，而现有的覆膜砂以50/100目硅砂为原砂，砂粒间隙较小，透气性低，导致水套排气针等排气措施作用范围较小，浇铸时产生的气体不能及时通过砂芯内有限的排气通道排出，这些气体累计在型腔内的铁液界面形成较大的压强。

综上，发明人得出：

DK4缸体主水套芯浇铸时产生气体的速度快、总量大，这些气体不能被顶面的排气冒口和内部排气通道及时导出，在同铁水接触界面形成了较大压强，满足侵入性气孔形成临界条件，即P气＞P液+P腔+P阻，导致气体进入铁水中并滞留其内，形成侵入性气孔。

从侵入性气孔形成的原因着手，本发明提供了一种DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂及其制备方法，DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂用来制造DK4缸体主水套芯，降低浇铸过程中型芯发气产生气体进入铁液的倾向，从而减少气孔缺陷。

第一实施例

本实施例提供了一种DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂。DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂包括硅砂、快聚速酚醛树脂、高强度酚醛树脂、乌洛托品水溶液、硅烷、二丁酯以及硬脂酸钙。

其中，硅砂的重量为120kg～180kg，硅砂为再生砂，快聚速酚醛树脂占硅砂重量的0.35％～0.55％，高强度酚醛树脂占硅砂重量的0.7％～0.9％，乌洛托品水溶液为1800ml～1900ml，硅烷为40ml～60ml，硅烷可作为增强剂，二丁酯为80ml～120ml，二丁酯可作为增塑剂，硬脂酸钙的重量为340g至380g，硬脂酸钙可作为润滑剂。

具体的，硅砂的重量为150kg，快聚速酚醛树脂的重量为0.7kg，高强度酚醛树脂的重量为1.2kg。乌洛托品水溶液为1850ml，硅烷为50ml，二丁酯为100ml以及硬脂酸钙的重量为360g。，乌洛托品水溶液中，乌洛托品与水的体积比为1:3。

本实施例提供的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂(TL-D1)的工艺参数如下表：

可见，本实施例提供的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂(TL-D1)的热态抗弯强度不小于1.5MPa，常温抗弯强度不小于3.0MPa，灼减量不高于2.5％，发气量不高于14ml/g，发气时间较短，浇铸后期和浇铸结束后砂芯产生的气体不会进入铁液中。

选用的原砂为硅砂，硅砂为热法再生砂，硅砂的粒度为40/70目，且集中度在85％以上。粒度较粗一方面可以降低树脂加入量，另一方面可以增强砂芯透气性，从而降低浇铸中液面气体压强。热法再生砂作为原砂，能够满足较低的膨胀率和降低成本，为企业带来经济效益和社会效益。

从上表的工艺参数可以得出，本实施例提供的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂在粒度、发气量、发气时间方面均有优势。上述性能特性能够有效降低浇铸时型芯产生气体在铁液面的压强，减少气体进入铁水的倾向。

本实施例提供的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂，拥有更低的发气量，满足热膨胀低、成本较低的要求，而且强度足够，使得DK4缸体毛坯的气孔缺陷有较大幅度的降低，产品的合格率有了明显的提高，取得了较为显著的效果。

使用本实施例提供的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂铸造的DK4缸体质量统计，如下表所示：

根据批量使用统计结果可以判断：本实施例提供的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂能够有效降低DK4缸体的气孔缺陷发生率，且其他废品率也略有下降(由4.12％降到3.11％)。

综上，本实施例提供的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂拥有发气量小、酌减量低、发气时间短、透气性好等优点，各项性能均可满足DK4缸体毛坯的生产需要，且由于选用了热法再生砂为原砂，制造成本较低，对保护环境也有利。也大幅度降低了气孔缺陷的发生，创造了极大的经济效益。

第二实施例

本实施例提供一种DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂的制备方法，DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂的制备方法包括以下步骤：

A步骤：将硅砂混合预热。

其中，硅砂的重量为120kg～180kg。优选，硅砂的重量为150kg，

B步骤：在A步骤之后，将预热后的硅砂加入混砂机，并将快聚速酚醛树脂、高强度酚醛树脂、乌洛托品水溶液和二丁酯加入混砂机，并同时开始覆膜。

其中，预热温度为130℃～150℃。快聚速酚醛树脂占硅砂重量的0.35％～0.55％、高强度酚醛树脂占硅砂重量的0.7％～0.9％、乌洛托品水溶液为1800ml～1900ml、二丁酯为80ml～120ml。

优选，快聚速酚醛树脂的重量为0.7kg，高强度酚醛树脂的重量为1.2kg，乌洛托品水溶液为1850ml，二丁酯为100ml。乌洛托品水溶液中，乌洛托品与水的体积比为1:3。

C步骤：在B步骤之后，将硅烷加入混砂机。

其中，硅烷为40ml～60ml，优选，硅烷为50ml。

D步骤：在C步骤之后，将硬脂酸钙加入混砂机。

其中，硬脂酸钙的重量为340g至380g，优选，硬脂酸钙的重量为360g。

本实施例提供的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂的制备方法中的其他技术特征与第一实施例中对应的相同，这里不再赘述。

本实施例提供的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂的制备方法能够获得第一实施例中相同的技术效果，这里不再赘述。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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

1.一种DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂，其特征在于，所述DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂包括硅砂、快聚速酚醛树脂、高强度酚醛树脂、乌洛托品水溶液、硅烷、二丁酯以及硬脂酸钙；

2.根据权利要求1所述的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂，其特征在于，所述硅砂的重量为150kg，所述快聚速酚醛树脂的重量为0.7kg，所述高强度酚醛树脂的重量为1.2kg。

3.根据权利要求1所述的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂，其特征在于，所述乌洛托品水溶液为1850ml、所述硅烷为50ml、所述二丁酯为100ml以及所述硬脂酸钙的重量为360g。

4.根据权利要求1所述的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂，其特征在于，所述乌洛托品水溶液中，乌洛托品与水的体积比为1:3。

5.一种DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂的制备方法，其特征在于，所述DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂的制备方法包括以下步骤：

A步骤：将硅砂混合预热，其中，硅砂的重量为120kg～180kg；

6.根据权利要求5所述的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂的制备方法，其特征在于，所述DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂的制备方法包括步骤：

7.根据权利要求5所述的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂的制备方法，其特征在于，硅砂的重量为150kg，快聚速酚醛树脂的重量为0.7kg，高强度酚醛树脂的重量为1.2kg。

8.根据权利要求5所述的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂的制备方法，其特征在于，乌洛托品水溶液为1850ml、硅烷为50ml、二丁酯为100ml以及硬脂酸钙的重量为360g。

9.根据权利要求5所述的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂的制备方法，其特征在于，乌洛托品水溶液中，乌洛托品与水的体积比为1:3。

10.根据权利要求5所述的DK4缸体毛坯水套芯所用的覆膜砂的制备方法，其特征在于，在A步骤中，预热温度为130℃～150℃。