CN107931573A - 一种复合金刚砂制备高强度高韧性高耐磨铸件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合金刚砂制备高强度高韧性高耐磨铸件的方法，以金刚砂为主要成分的多元混合粉粒料——高硬耐磨铸合料，把该铸合料加适量的水配制成可涂刷的膏状或可制芯造型的湿态芯砂状，即可直接涂敷在铸型表层，或以芯块的形式与铸型组合，通过一次性浇注而获得所需的既具有高强度、高韧性，又具高硬度、高耐磨性的铸件。本发明的优点是不仅可以得到高强度高韧性高耐磨的铸件，而且复合的金刚砂想铸在什么部位、铸什么形状、铸多少厚度和多大面积，就能铸在什么部位、铸出什么形状、多少厚度或多大面积。

Description

一种复合金刚砂制备高强度高韧性高耐磨铸件的方法
技术领域
本发明涉及铸造，特别是一种利用复合金刚砂制备高强度高韧性高耐磨铸件的方法。
背景技术
目前，把高强度、高耐磨的金刚砂(莫氏硬度9.5)均匀地以任意的厚度、宽度和形状铸合于高强度钢铁铸件基体的任意部位，从而获得高强度高韧高硬高耐磨的铸件，在国际铸造技术领域尚属空白。
发明内容
本发明的目的是要提供一种利用复合金刚砂制备高强度高韧性高耐磨铸件的方法。
实现本发明目的的技术方案是：
一种利用复合金刚砂制备高强度高韧性高耐磨铸件的方法，是利用以金刚砂为主要成分配以α木薯淀粉、羧甲基纤维素、植物类树脂、樟叶粉、聚丙烯酰胺、六偏磷酸钠、碳酸钠、锂基土制成多元混合粉粒料——高硬耐磨铸合料，把这种“铸合料”加适量的水配制成可涂刷的膏状或可制芯造型的湿态芯砂状，直接涂敷在铸型表层，或以芯块的形式与铸型组合，通过一次性浇注即可获得所需的既具有高强度、高韧性，又具高硬度、高耐磨性的铸件。
所述的铸型为消失模、砂型、V法等不同工艺的铸型。
所述的铸合料，其用料及用料重量份配比为：
金刚砂 10～150目 75～85
α木薯淀粉 200～270目 2～4
羧甲基纤维素 200～270目 2～4
植物类树脂 200～270目 2～4
樟叶粉 200～270目 4～6
聚丙烯酰胺 200～270目 0.25～0.5
六偏磷酸钠 200～270目 0.25～0.5
碳酸钠 200～270目 0.5～1
锂基土 200～270目 4～5
进一步地，金刚砂密度3.9～3.95g/cm3，可炭化组元混合物平均密度1.3～1.35，即单位重量的金刚砂与单位重量的可炭化组元的体积比≈1∶2.9～3，浇注高温钢铁液后，可炭化组元让位给钢铁液渗透。
由此推算，在铸件耐磨层中，钢-砂体积比约为30∶70～50∶50。
铸合料配方中所述的：
金刚砂具高硬度，高耐磨性；α木薯淀粉具高粘性，高干强度，高温易炭化挥发；羧甲基纤维素具有粘性，高湿强度，高悬浮性，高温易炭化；植物类树脂具高热敏性，易挥发并促其他有机物炭化；樟叶粉含脂油高温易炭化挥发并促其它有机物炭化；聚丙烯酰胺具高粘性，强絮凝性，悬浮防沉淀；六偏磷酸钠具高分散扩散性和或化学、渗透性；碳酸钠调节碱性，有一定高温强度；锂基土有良好的悬浮性，湿强度，高温强度，耐冲刷性。
本发明的优点是不仅可以得到高强度高韧性高耐磨的铸件，而且复合的金刚砂想铸在什么部位、铸什么形状、铸多少厚度和多大面积，就能铸在什么部位、铸出什么形状、多少厚度或多大面积。
附图说明
图1为金刚砂复合多种铸件示意图；
图2为消失模铸造金刚砂复合锤头示意图(刷涂式)；
图3为砂型铸造金刚砂复合锤头示意图(芯块式)；
图4为消失模铸造制芯组型法示意图；
图5为砂型铸造制芯组型法示意图。
具体实施方式
实施例1：
用涂敷法复合金刚砂制备高强度高韧性高耐磨铸件，具体包括如下步骤：
1)100kg高硬耐磨铸合料+70～80kg水搅拌成涂膏状；
2)将涂膏涂刷于泡沫消失模所需涂敷的表面或砂型已刷过涂料的型壁表面；
3)刷一层烘干一层，干一层再刷一层，直至达到所需的耐磨层厚度为止；
4)常规装箱浇注，砂型铸造不必再刷涂料即可浇注。消失模由需在涂敷层和所有泡沫露白的表面按消失模工艺的常规涂刷涂料并烘干(涂料层烘干厚度1～2mm)，之后按常规装箱浇注即成。如图2和图3所示。
实施例2
用制芯组型法复合金刚砂制备高强度高韧性高耐磨铸件，具体包括如下步骤：
1)100kg高硬耐磨铸合料+10kg水混制成湿型砂，以此制成所需要的芯块；
2)在50～100℃下烘干；
3)按需要与消失模的泡沫模组型，或与砂型之型腔组型；
4)组型完毕后浇注。如图4和图5所示。
本发明铸件经测试，试验结果如下：
1、复合耐磨层钢-砂铸合良好，有似于顽固性烧结性粘砂的结构，打磨表面光亮无痕，看不见有钢-砂分界的细微痕迹。
2、一块ZG45碳钢与50～100目金刚砂按钢-砂所占体积比约30～70，复合铸出的锤头(长×宽×厚＝150mm×100mm×50mm)，任由大锤重击而无法打裂或打断，也几乎无明显的锤击痕迹，在电动砂轮机上对着约30×50mm大的表层打磨10分钟之久，磨掉的深度仅0.5mm，说明达到了高强耐磨的极佳效果。

Claims (5)

1.一种复合金刚砂制备高强度高韧性高耐磨铸件的方法，其特征是：以金刚砂为主要成分配以α木薯淀粉、羧甲基纤维素、植物类树脂、樟叶粉、聚丙烯酰胺、六偏磷酸钠、碳酸钠、锂基土制成多元混合粉粒料——高硬耐磨铸合料，将该铸合料加适量的水配制成可涂刷的膏状或可制芯造型的湿态芯砂状，直接涂敷在铸型表层，或以芯块的形式与铸型组合，通过一次性浇注即可获得所需的既具有高强度、高韧性，又具高硬度、高耐磨性的铸件。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述的金刚砂铸合料，由下述按重量份配比的原料制成：
金刚砂 10～150目 75～85
α木薯淀粉 200～270目 2～4
羧甲基纤维素 200～270目 2～4
植物类树脂 200～270目 2～4
樟叶粉 200～270目 4～6
聚丙烯酰胺 200～270目 0.25～0.5
六偏磷酸钠 200～270目 0.25～0.5
碳酸钠 200～270目 0.5～1
锂基土 200～270目 4～5。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：金刚砂密度为3.9～3.95g/cm3。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：可炭化组元混合物平均密度为1.3～1.35，即单位重量的金刚砂与单位重量的可炭化组元的体积比≈1∶2.9～3。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：在铸件耐磨层中，钢-砂体积比约为30∶70～50∶50。
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