CN108213322A - 一种溃散型覆膜砂 - Google Patents

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陈旭
施晓峰
郑章雷
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds

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Abstract

本发明公开了一种溃散型覆膜砂，该溃散型覆膜砂只包括以下质量百分比的原料，原砂30‑50％、宝珠砂20‑40％、不锈钢丸20‑40％、酚醛树脂0.3‑1％，所述不锈钢丸直径大于等于0.1毫米且小于等于2毫米。溃散型覆膜砂的物理性质改变后提升了热传导率，从而可以缩短砂芯中心部位温度上升所需的时间，热量传递速度加快，溃散性能由此得到提升。

Description

一种溃散型覆膜砂
技术领域
本发明涉及一种溃散型覆膜砂。
背景技术
针对有色金属特别是铝合金铸件不易清砂而研制的覆膜砂属于一种溃散型覆膜砂。该覆膜砂在具有较好的强度同时具有优异的低温溃散性。用它生产铝合金铸件时不需要将铸件重新加热来清砂，只需要将浇铸后的铸件冷却二十四小时即可振动落砂。现有技术中溃散型覆膜砂的溃散机理基于酚醛树脂结构中的联建发生断裂，使砂粒之间无相互约束而自由流动。也就是溃散型覆膜砂的溃散性能源于覆膜砂中含有的酚醛树脂的分解过程。酚醛树脂作为粘结剂使用在覆膜砂中，起到将砂粒连接在一起的作用，使覆膜砂具有可塑性。溃散剂是促使覆膜砂具有溃散性的根本原因。若要覆膜砂中酚醛树脂彻底分解则需要提供四百多摄氏度以上的温度，并且能持续两分钟作用。
实际生产中，从浇铸开始到铸件凝固取出大约需要三分钟左右，在取出铸件时砂芯已经没有散砂存在，砂芯的强度达到了最佳值。铸件取出后，砂芯还将继续受到余热的作用，故砂芯的强度仍然在发生变化。浇铸后五分钟左右，砂芯温度变化给砂芯传热带来的扰动，不足以实现余热传递至砂芯中心部位，原因在于砂芯在随铸件一同取出时，温度开始急剧下降，砂芯内温度由升高逐渐转为降低。此时，砂芯内部能够受热达到酚醛树脂分解的深度不超过一厘米，对于型腔狭窄的薄壁件来说，这是不足以使砂芯产生溃散特性，因而，造成现有的适用于铝合金铸造的溃散型覆膜砂溃散性能差的技术问题。
目前世界上通用的解决有色金属铸造覆膜砂溃散性的方法有三种：第一种是通过降低树脂添加量，以牺牲强度来实现溃散。这种方法只适合砂芯要求较低的铸件，无法满足薄壁复杂铸件的生产要求。第二种是采用高温加热或者高强度机械震动的物理方法实现砂芯溃散。这种方法虽然可以解决薄壁复杂铸件的生产问题，却需要消耗大量的能源，也不利于提升生产效率和保护环境，尤其严重的是高温加热对铸件的组织和成型精度产生不良影响。第三种是通过研制一种高强度易溃散的树脂生产易溃散覆膜砂，但是对化工技术要求很高，目前只有少数工业发达国家掌握技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何通过提高覆膜砂的热传导率来提高溃散性能的技术问题，获得一种溃散性能好、绿色环保的溃散型覆膜砂。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：该溃散型覆膜砂只包括以下质量百分比的原料，原砂30-50％、宝珠砂20-40％、不锈钢丸20-40％、酚醛树脂0.3-1％，所述不锈钢丸直径大于等于0.1毫米且小于等于2毫米。原砂为石英砂，富含二氧化硅，这是覆膜砂的主要原料；宝珠砂是以优质铝钒土为原料，经煅烧、电熔、造粒、分筛等工艺而制成的，它具有与石英砂相同的使用目的，也是覆膜砂的主要原料，本技术方案通过使用宝珠砂可以克服现有技术中纯粹使用石英砂而存在的膨胀系数大、粘砂的问题，同时又能像石英砂一样起到塑造模型的作用。酚醛树脂起到粘结剂的作用。不锈钢丸的作用在于当该溃散型覆膜砂成为砂芯后能够将铸件的热量迅速传导至砂芯各个部位，这是显著提高该溃散型覆膜砂的热传导率的直接技术手段。由于铝合金的熔点远低于不锈钢的熔点，故可以实现传导铸件成形前的最高温度；不锈钢丸不仅可以提升溃散型覆膜砂的热传导率，还能够提升溃散型覆膜砂在成型后的支撑强度；使用时可以在浇铸后五分钟内将砂芯中心部位的温度提升至实现酚醛树脂分解的程度。
由于本申请中的溃散型覆膜砂只包含了四种原料，通过物理方法来提升溃散性，不仅可以避免使用化学添加剂存在的危害、而且可以实现回收重复利用、制取过程只需混合搅拌均匀即可，因此具有明显的绿色环保作用。
通过长期的模型测算和实验验证，得出本申请的技术方案在以下优选的方案在解决技术问题时所带来的技术效果最为明显。
本发明的优选，所述溃散型覆膜砂中原砂39.87％、宝珠砂29.77％、不锈钢丸29.53％、酚醛树脂0.83％，所述不锈钢丸直径等于1.5毫米。
本发明的优选，所述溃散型覆膜砂中原砂38.51％、宝珠砂37.95％、不锈钢丸22.54％、酚醛树脂1.00％，所述不锈钢丸直径等于0.1毫米。
本发明的优选，所述溃散型覆膜砂中原砂34.35％、宝珠砂35.24％、不锈钢丸30.00％、酚醛树脂0.41％，所述不锈钢丸直径等于1.7毫米。
本发明的优选，所述溃散型覆膜砂中原砂34.35％、宝珠砂35.24％、不锈钢丸30.11％、酚醛树脂0.30％，所述不锈钢丸直径等于2毫米。
本发明采用上述技术方案：溃散型覆膜砂的物理性质改变后提升了热传导率，从而可以缩短砂芯中心部位温度上升所需的时间，热量传递速度加快，溃散性能由此得到提升。
具体实施方式
本发明第一种实施。
溃散型覆膜砂只包括以下质量百分比的原料，原砂39.87％、宝珠砂29.77％、不锈钢丸29.53％、酚醛树脂0.83％，不锈钢丸直径等于1.5毫米。制取时，只需要混合上述四种物料即可。
本发明第二种实施。
溃散型覆膜砂只包括以下质量百分比的原料，原砂38.51％、宝珠砂37.95％、不锈钢丸22.54％、酚醛树脂1.00％，不锈钢丸直径等于0.1毫米。制取时，只需要混合上述四种物料即可。
本发明第三种实施。
溃散型覆膜砂只包括以下质量百分比的原料，原砂34.35％、宝珠砂35.24％、不锈钢丸30.00％、酚醛树脂0.41％，不锈钢丸直径等于1.7毫米。制取时，只需要混合上述四种物料即可。
本发明第四种实施。
溃散型覆膜砂只包括以下质量百分比的原料，原砂34.35％、宝珠砂35.24％、不锈钢丸30.11％、酚醛树脂0.30％，不锈钢丸直径等于2毫米。制取时，只需要混合上述四种物料即可。
本发明第五种实施。
溃散型覆膜砂只包括以下质量百分比的原料，原砂39.87％、宝珠砂29.77％、不锈钢丸29.53％、酚醛树脂0.83％，不锈钢丸为直径为0.1毫米、直径为1.5毫米、直径为1.7毫米、直径为2毫米的四种不锈钢丸混合而成。制取时，只需要混合上述四种物料即可。
本发明第六种实施。
溃散型覆膜砂只包括以下质量百分比的原料，原砂38.51％、宝珠砂37.95％、不锈钢丸22.54％、酚醛树脂1.00％，不锈钢丸为直径为0.1毫米、直径为1.5毫米、直径为1.7毫米、直径为2毫米的四种不锈钢丸混合而成。制取时，只需要混合上述四种物料即可。
本发明第七种实施。
溃散型覆膜砂只包括以下质量百分比的原料，原砂34.35％、宝珠砂35.24％、不锈钢丸30.00％、酚醛树脂0.41％，不锈钢丸为直径为0.1毫米、直径为1.5毫米、直径为1.7毫米、直径为2毫米的四种不锈钢丸混合而成。制取时，只需要混合上述四种物料即可。
本发明第八种实施。
溃散型覆膜砂只包括以下质量百分比的原料，原砂34.35％、宝珠砂35.24％、不锈钢丸30.11％、酚醛树脂0.30％，不锈钢丸为直径为0.1毫米、直径为1.5毫米、直径为1.7毫米、直径为2毫米的四种不锈钢丸混合而成。制取时，只需要混合上述四种物料即可。

Claims (5)

1.一种溃散型覆膜砂，其特征在于：该溃散型覆膜砂只包括以下质量百分比的原料，原砂30-50％、宝珠砂20-40％、不锈钢丸20-40％、酚醛树脂0.3-1％，所述不锈钢丸直径大于等于0.1毫米且小于等于2毫米。
2.根据权利要求1所述溃散型覆膜砂，其特征在于：所述溃散型覆膜砂中原砂39.87％、宝珠砂29.77％、不锈钢丸29.53％、酚醛树脂0.83％，所述不锈钢丸直径等于1.5毫米。
3.根据权利要求1所述溃散型覆膜砂，其特征在于：所述溃散型覆膜砂中原砂38.51％、宝珠砂37.95％、不锈钢丸22.54％、酚醛树脂1.00％，所述不锈钢丸直径等于0.1毫米。
4.根据权利要求1所述溃散型覆膜砂，其特征在于：所述溃散型覆膜砂中原砂34.35％、宝珠砂35.24％、不锈钢丸30.00％、酚醛树脂0.41％，所述不锈钢丸直径等于1.7毫米。
5.根据权利要求1所述溃散型覆膜砂，其特征在于：所述溃散型覆膜砂中原砂34.35％、宝珠砂35.24％、不锈钢丸30.11％、酚醛树脂0.30％，所述不锈钢丸直径等于2毫米。
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