CN108746479A - 一种易填充易溃散覆膜砂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种易填充易溃散覆膜砂的制备方法，原料包含原砂、酚醛树脂、羧甲基纤维素、固化剂、润滑剂以及添加剂，制备方法包括：原砂微波处后加热到120~160℃放入酚醛树脂、羧甲基纤维素，加入固化剂、润滑剂，混合，最后卸料，然后破碎、筛分和包装。本发明通过原料成分和制备工艺上的改进，使覆膜砂成型强度高、高温强度高、变形量小、流动性好，能够生产出复杂的砂芯、型砂表面光洁度好、溃散性优、铸件容易震动落砂清理，降低了覆膜砂发气量，改善覆膜砂的溃散性能和填充性能。

Description

一种易填充易溃散覆膜砂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于铸造领域中的覆膜砂，尤其是一种易填充易溃散覆膜砂的制备方法。
背景技术
铸件是装备制造业的基础件，因此铸造业的发展标志着一个国家的生产实力。据2008年统计，我国年产铸件3350万吨，是世界铸造第一大国。在造型、制芯前，将砂粒表面上已覆有一层固态树脂膜的型砂、芯砂称为覆膜砂，也称壳型（芯）砂。它最早是一种热固性树脂砂。其工艺过程是将粉状的热固性酚醛树脂与原砂机械混合，加热时固化，现已发展成用热塑性酚醛树脂加潜伏性固化剂（如乌洛托品）与润滑剂（如硬脂酸钙）通过一定的覆膜工艺配制成覆膜砂。覆膜砂受热时，包覆在砂粒表面的树脂熔融，在乌洛托品分解出的亚甲基作用下，熔融的树脂由线性结构迅速转变成不熔不溶的体型结构，从而使覆膜砂固化成型。覆膜砂除一般的干态颗粒状外，还有湿态和黏稠状的覆膜砂。
易溃散覆膜砂是针对非铁金属(特别是铝合金)铸件不易清砂而开发的一种覆膜砂。该砂在具有较好强度的同时具有优异的低温溃散性。用它生产非铁合金(铝合金、铜合金等)铸件,不需要将铸件重新加热来清砂,只需将浇注后的铸件冷却一段时间后,即可振动落砂。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种一种易填充易溃散覆膜砂的制备方法。
一种易填充易溃散覆膜砂的其制备方法，包含以下原料：原砂、酚醛树脂、固化剂、羧甲基纤维素、润滑剂以及添加剂,包括以下步骤：
1)先将100份原砂微波处理15min后放入混砂机中，加热到120~160℃；
2)再向原砂中放入酚醛树脂、羧甲基纤维素，加入时间控制在15~30s内，混制60s后，加入一半量的润滑剂，混制100s，加入添加剂；
3)砂温降低至100~110℃加入固化剂；
4)加入剩下一半量的润滑剂，混制40~50s；
5)砂温降低到60℃以下卸料，然后破碎、筛分；
6)砂温降低到25~35℃包装。
进一步的，所述的酚醛树脂添加量为原砂质量的0.75％，润滑剂的加入量为原砂质量的0.05~0.1％，羟甲基纤维素的加入量为为原砂质量的0.1~0.3％，固化剂加入量为酚醛树脂加入量的8％，添加剂的加入量为原砂质量的0.9~3.1％。
进一步的，所述的原砂为25％的莫来石陶粒砂、20%顽辉石砂、10%碳粒砂和45％的擦洗砂。
进一步的，所述的酚醛树脂为腰果壳油改性酚醛树脂。
进一步的，所述的润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸钡的一种或多种。
进一步的，所述的添加剂的物料组成按重量份数计为木质磺酸钙0.3~2.1份、阳离子淀粉2.3~3.5份、田菁胶1.1~3.7份、萜烯树脂2.1~3.7份、海藻酸钠1.1~3.9份、硅溶胶2.4~3.8份、聚乙烯醇缩丁醛2.3~4.5份、糖浆0.1~1.1份。
进一步的，所述的原砂为粒度50~140目。
本发明的有益效果：
本发明采用的原砂为莫来石陶粒砂、顽辉石砂、碳粒砂、擦洗砂的复配使用。莫来石陶粒砂、顽辉石砂热膨胀小，可以和锆英砂媲美，用其配制型砂，铸件不会产生膨胀缺陷。颗粒为球形，型砂的流动性好，易于舂实，易于填充，而且透气性好；表面清洁；无矽粉尘危害；颗粒不易破碎，回用率高于硅砂。而且混入碳粒砂使配制的型砂、型砂的起模性能更好，可消除粘砂缺陷；莫来石陶粒砂的加入使耐火度进一步提高。加入含有木质木质磺酸钙、阳离子淀粉、田菁胶、萜烯树脂、海藻酸钠、硅溶胶、聚乙烯醇缩丁醛、糖浆的添加剂，进一步提高粘结强度，降低酚醛树脂的使用量，进一步降低成本，各组分间协同配合，互相促进，原砂微波处理比传统的焙烧工艺所得的结果好得多，并且微波处理作用时间短，具有明显的节能降耗效果，产生电磁震荡效应，使得分子之间发生了部分交联，小分子聚集成大分子，而且交联部位很可能集中于疏水基团，透气性提高。
相比现有技术，本发明具有如下优点：
本发明公开易填充易溃散覆膜砂的其制备方法在具有较好的强度的同时具有优异的低温溃散性。用它生产有色金属（铝合金、铜合金等）铸件，不需要将铸件重新加热来清砂，只需将浇注后的铸件冷却24小时后，即可振动落砂。本发明所述铸造用易填充易溃散覆膜砂的制备方法，采用特定的步骤及加料顺序，制备工艺操作简单，制备所得的覆膜砂在耐高温性能和常温性能不受影响的同时，溃散性得到大幅提高，使树脂用量大幅下降，发气量显著降低，并能延缓发气速度。该覆膜砂具有高强度、低膨胀、低发气、慢发气等特点。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。
实施例1
一种易填充易溃散覆膜砂的其制备方法，包含以下原料：原砂、酚醛树脂、固化剂、羧甲基纤维素、润滑剂以及添加剂,包括以下步骤：
1)先将100份原砂微波处理15min后放入混砂机中，加热到120~160℃；
2)再向原砂中放入酚醛树脂、羧甲基纤维素，加入时间控制在15~30s内，混制60s后，加入一半量的润滑剂，混制100s，加入添加剂；
3)砂温降低至100~110℃加入固化剂；
4)加入剩下一半量的润滑剂，混制40~50s；
5)砂温降低到60℃以下卸料，然后破碎、筛分；
6)砂温降低到25~35℃包装。
进一步的，所述的酚醛树脂添加量为原砂质量的0.75％，润滑剂的加入量为原砂质量的0.05％，羟甲基纤维素的加入量为为原砂质量的0.2％，固化剂加入量为酚醛树脂加入量的8％，添加剂的加入量为原砂质量的2.3％。
进一步的，所述的原砂为25％的莫来石陶粒砂、20%顽辉石砂、10%碳粒砂和45％的擦洗砂。
进一步的，所述的酚醛树脂为腰果壳油改性酚醛树脂。
进一步的，所述的润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸钡的一种或多种。
进一步的，所述的添加剂的物料组成按重量份数计为木质磺酸钙2.1份、阳离子淀粉2.3份、田菁胶1.7份、萜烯树脂2.7份、海藻酸钠1.9份、硅溶胶2.8份、聚乙烯醇缩丁醛2.5份、糖浆0.6份。
进一步的，所述的原砂为粒度50~140目。
实施例2
一种易填充易溃散覆膜砂的其制备方法，包含以下原料：原砂、酚醛树脂、固化剂、羧甲基纤维素、润滑剂以及添加剂,包括以下步骤：
1)先将100份原砂微波处理15min后放入混砂机中，加热到120~160℃；
2)再向原砂中放入酚醛树脂、羧甲基纤维素，加入时间控制在15~30s内，混制60s后，加入一半量的润滑剂，混制100s，加入添加剂；
3)砂温降低至100~110℃加入固化剂；
4)加入剩下一半量的润滑剂，混制40~50s；
5)砂温降低到60℃以下卸料，然后破碎、筛分；
6)砂温降低到25~35℃包装。
进一步的，所述的酚醛树脂添加量为原砂质量的0.75％，润滑剂的加入量为原砂质量的0.1％，羟甲基纤维素的加入量为为原砂质量的0.3％，固化剂加入量为酚醛树脂加入量的8％，添加剂的加入量为原砂质量的2.1％。
进一步的，所述的原砂为25％的莫来石陶粒砂、20%顽辉石砂、10%碳粒砂和45％的擦洗砂。
进一步的，所述的酚醛树脂为腰果壳油改性酚醛树脂。
进一步的，所述的润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸钡的一种或多种。
进一步的，所述的添加剂的物料组成按重量份数计为木质磺酸钙0.6份、阳离子淀粉2.6份、田菁胶1.5份、萜烯树脂2.6份、海藻酸钠2.5份、硅溶胶2.7份、聚乙烯醇缩丁醛3.9份、糖浆0.4份。
进一步的，所述的原砂为粒度50~140目。
对比例1
本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去添加剂成分，除此外的方法步骤均相同。
对比例2
本对比例与实施例2相比，在原料称取步骤中，省去羧甲基纤维素成分，除此外的方法步骤均相同。
对比例3
本对比例与实施例2相比，在步骤2)中，省去微波处理，除此外的方法步骤均相同。
表1各实施例和对比例易填充易溃散覆膜砂的性能测试结果

Claims (7)

1.一种易填充易溃散覆膜砂的其制备方法，其特征在于，包含以下原料：原砂、酚醛树脂、固化剂、羧甲基纤维素、润滑剂以及添加剂,包括以下步骤：
1)先将100份原砂微波处理15min后放入混砂机中，加热到120~160℃；
2)再向原砂中放入酚醛树脂、羧甲基纤维素，加入时间控制在15~30s内，混制60s后，加入一半量的润滑剂，混制100s，加入添加剂；
3)砂温降低至100~110℃加入固化剂；
4)加入剩下一半量的润滑剂，混制40~50s；
5)砂温降低到60℃以下卸料，然后破碎、筛分；
6)砂温降低到25~35℃包装。
2.根据权利要求1所述的易填充易溃散覆膜砂的其制备方法，其特征在于，所述的酚醛树脂添加量为原砂质量的0.75％，润滑剂的加入量为原砂质量的0.05~0.1％，羟甲基纤维素的加入量为为原砂质量的0.1~0.3％，固化剂加入量为酚醛树脂加入量的8％，添加剂的加入量为原砂质量的0.9~3.1％。
3.根据权利要求1所述的易填充易溃散覆膜砂的其制备方法，其特征在于，所述的原砂为25％的莫来石陶粒砂、20%顽辉石砂、10%碳粒砂和45％的擦洗砂。
4.根据权利要求1所述的易填充易溃散覆膜砂的其制备方法，其特征在于，所述的酚醛树脂为腰果壳油改性酚醛树脂。
5.根据权利要求1所述的易填充易溃散覆膜砂的其制备方法，其特征在于，所述的润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸钡的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的易填充易溃散覆膜砂的其制备方法，其特征在于，所述的添加剂的物料组成按重量份数计为木质磺酸钙0.3~2.1份、阳离子淀粉2.3~3.5份、田菁胶1.1~3.7份、萜烯树脂2.1~3.7份、海藻酸钠1.1~3.9份、硅溶胶2.4~3.8份、聚乙烯醇缩丁醛2.3~4.5份、糖浆0.1~1.1份。
7.根据权利要求1所述的易填充易溃散覆膜砂的其制备方法，其特征在于，所述的原砂为粒度50~140目。
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