CN108787990A - 一种铝合金铸造型砂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种铝合金铸造型砂的制备方法，该方法包括如下步骤：1)铝渣粉料制备；2)研磨原纱：将石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、铬铁矿砂、核桃砂、陶瓷砂、空心微珠分别球磨至预设粒度后备用；3)型砂混制：在具有多个进料口的混料器中先加入石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、铬铁矿砂、陶瓷砂、核桃砂；然后加入粘结剂料浆；再加入助剂，最后加入铝渣粉料和空心微珠。采用本发明的铝合金铸造型砂的制备方法得到的铸造型砂颗粒细化而均匀，其透气性、分散性以及耐热性均相对于普通的铸造型砂有所提高，不粘结铝合金表面，提高了铸件的成品率。

Description

一种铝合金铸造型砂的制备方法

技术领域

本发明属于铝合金铸造技术领域，具体涉及一种铝合金铸造型砂的制备方法。

背景技术

型砂在铸造生产中的作用极为重要，因型砂的质量不好而造成的铸件废品约占铸件总废品的30-50份。通常对型砂的要求是：1、具有较高的强度和热稳定性，以承受各种外力和高温的作用。2、良好的流动性，即型砂在外力或本身重力作用下砂粒间相互移动的能力。3、一定的可塑性，即型砂在外力作用下变形，当外力去除后能保持所给予的形状的能力。4、较好的透气性，即型砂孔隙透过气体的能力。5、高的溃散性，又称出砂性，即在铸件凝固后型砂是否容易破坏，是否容易从铸件上清除的性能。

现有技术中铝合金铸造用型砂综合机械性能差，导致铸件质量大幅度下降。

因此，无论从传统铸造铝合金型砂自身的缺陷考虑还是从铝合金铸件降低铸造缺陷的角度考虑，均有必要提出一种铝合金铸造型砂制备方法。

发明内容

本发明提供一种铝合金铸造型砂的制备方法，旨在提供一种制备出综合机械性能优异的铝合金铸造型砂的制备方法。

本发明是这样实现的，提供一种铝合金铸造型砂的制备方法，该方法制备的铸造型砂以重量份计包括有下列原料：石英原砂新砂30～60份，石英原砂旧砂30～40份，铝渣粉料4～8份，铬铁矿砂8～10份、陶瓷砂4～5份、核桃砂2～4份、锆英砂4～8份，空心微珠1～6份，粘结剂料浆12～20份，助剂15～25份，水20～40份；

所述助剂由下列重量份的原料制成：氧化铝2～5份、二氧化硅3～7份、宝珠砂5～10份、粘土2～5份、硅烷偶联剂1～6份、氧化镁0.2～1.0份；

所述铸造型砂的制备方法包括如下步骤：

1)铝渣粉料制备：将铝渣或者铝壳通过除杂除污处理并清洗干净，烘干后将铝渣或者铝壳在粉碎机中进行粉碎，而后进行球磨，球磨后过300目标准筛，得到300目的铝渣粉料备用；

2)研磨原纱：将石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、铬铁矿砂、核桃砂、陶瓷砂、空心微珠分别球磨至预设粒度后备用；

3)型砂混制：在具有多个进料口的混料器中先加入石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、铬铁矿砂、陶瓷砂、核桃砂，并通过搅拌器搅拌均匀，混合30～50分钟；然后加入粘结剂料浆，混合60～120分钟；再加入助剂混合20～40分钟，最后加入铝渣粉料和空心微珠，然后再混合100～180分钟，出料即得铸造型砂。

优选地，所述粘结剂以重量百分数计由下列组分组成：淀粉36～40份，呋喃树脂6～8份，钙基膨润土14～16份，50～100目甘蔗渣纤维素粉3～5份，硬脂酸锌1～3份，三聚磷酸钠2～5份，余量为水。

优选地，所述粘结剂料浆的制备方法为：按重量配比分别称量粘结剂组分原料，然后在搅拌容器中加入水，然后加入淀粉并搅拌得悬混液，并在搅拌条件下依次加入呋喃树脂、钙基膨润土、硬脂酸锌、三聚磷酸钠，全部加完后以600～800r/min的速度搅拌10～15分钟，然后加入50～100目甘蔗渣纤维素粉，并以1000～1100r/min的速度搅拌15～20分钟，获得粘结剂料浆。

优选地，所述石英原砂新砂的粒度为100～200目，石英原砂旧砂的粒度为150～250目，铝渣粉料的粒度为100～300目，空心微珠的粒度为10～60μm，铬铁矿砂100～300目，陶瓷砂100～300目，核桃砂100～300目，锆英砂100～300目。

优选地，所述助剂的制备方法为：将氧化铝、氧化镁、二氧化硅混合后进行球磨，过300目筛，在1300～1600℃下煅烧2-3小时，加入冷水中激冷，再粉碎成粒径小于2mm的颗粒，加入宝珠砂，研磨30～40分钟，加入其他剩余成分，研磨20～30分钟，即得助剂。

优选地，所述铸造型砂的制备方法还包括：

在所述步骤3)中，搅拌器的搅拌速率为2000r/min～4000r/min，且搅拌器在搅拌的过程以间隔的正转和反转的方式搅拌。

优选地，所述铸造型砂的制备方法还包括：

在出料得到铸造型砂后，将得到的铸造型砂置于容器内并向其内冲入少量氮气密封。

本发明技术方案中，所述铝合金铸造型砂的制备方法制备的铸造型砂以重量份计包括有下列原料：石英原砂新砂30～60份，石英原砂旧砂30～40份，铝渣粉料4～8份，铬铁矿砂8～10份、陶瓷砂4～5份、核桃砂2～4份、锆英砂4～8份，空心微珠1～6份，粘结剂料浆12～20份，助剂15～25份，水20～40份；

所述助剂由下列重量份的原料制成：氧化铝2～5份、二氧化硅3～7份、宝珠砂5～10份、粘土2～5份、硅烷偶联剂1～6份、氧化镁0.2～1.0份；

所述铸造型砂的制备方法包括如下步骤：

1)铝渣粉料制备：将铝渣或者铝壳通过除杂除污处理并清洗干净，烘干后将铝渣或者铝壳在粉碎机中进行粉碎，而后进行球磨，球磨后过300目标准筛，得到300目的铝渣粉料备用；

2)研磨原纱：将石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、铬铁矿砂、核桃砂、陶瓷砂、空心微珠分别球磨至预设粒度后备用；

3)型砂混制：在具有多个进料口的混料器中先加入石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、铬铁矿砂、陶瓷砂、核桃砂，并通过搅拌器搅拌均匀，混合30～50分钟；然后加入粘结剂料浆，混合60～120分钟；再加入助剂混合20～40分钟，最后加入铝渣粉料和空心微珠，然后再混合100～180分钟，出料即得铸造型砂。

采用本发明的铝合金铸造型砂的制备方法得到的铸造型砂呈颗粒状，且颗粒细化而均匀，其透气性、分散性以及耐热性均相对于普通的铸造型砂有所提高，且本发明得到的铝合金铸造型砂不粘结铝合金表面，提高了铸件的成品率。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明一实施例中，铝合金铸造型砂的制备方法制备的铸造型砂以重量份计包括有下列原料：石英原砂新砂30～60份，石英原砂旧砂30～40份，铝渣粉料4～8份，铬铁矿砂8～10份、陶瓷砂4～5份、核桃砂2～4份、锆英砂4～8份，空心微珠1～6份，粘结剂料浆12～20份，助剂15～25份，水20～40份；

所述助剂由下列重量份的原料制成：氧化铝2～5份、二氧化硅3～7份、宝珠砂5～10份、粘土2～5份、硅烷偶联剂1～6份、氧化镁0.2～1.0份；

所述铸造型砂的制备方法包括如下步骤：

1)铝渣粉料制备：将铝渣或者铝壳通过除杂除污处理并清洗干净，烘干后将铝渣或者铝壳在粉碎机中进行粉碎，而后进行球磨，球磨后过300目标准筛，得到300目的铝渣粉料备用；

2)研磨原纱：将石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、铬铁矿砂、核桃砂、陶瓷砂、空心微珠分别球磨至预设粒度后备用；

3)型砂混制：在具有多个进料口的混料器中先加入石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、铬铁矿砂、陶瓷砂、核桃砂，并通过搅拌器搅拌均匀，混合30～50分钟；然后加入粘结剂料浆，混合60～120分钟；再加入助剂混合20～40分钟，最后加入铝渣粉料和空心微珠，然后再混合100～180分钟，出料即得铸造型砂。

本实施例中，铬铁矿砂：这种砂受热体积稳定、热导率高，与熔融金属接触时不仅具有很好的抗碱性渣的作用，不与氧化铁等起化学反应，而且本身也具有固相烧结的特点，能很好地防止熔融金属的渗透，避免产生粘砂缺陷

锆英砂：具有较低的热膨胀性、较高的导热性，而且较其他普通耐熔材料有较强的化学稳定性，因此优质锆英石和其他各种粘合剂一起有良好的粘结性。

陶瓷砂：具有非常好的抗冲击强度和韧性。具有特别高的硬度和表面光滑性，可以反复回收使用，利用率高。

核桃砂：有良好的韧性和弹性，且具有较强的硬度。

空心微珠：是一种松散、流动性好的粉体材料。隔音性、阻燃性、电绝缘性好，密度小，吸油率低，并且强度高。

优选地，选用一下成分配比的原料作为制备铸造型砂的原材料，其中，石英原砂新砂30份，石英原砂旧砂30份，铝渣粉料4份，铬铁矿砂8份、陶瓷砂4份、核桃砂2份、锆英砂4份，空心微珠1份，粘结剂料浆12份，助剂15份，水20份；助剂包括：氧化铝2份、二氧化硅3份、宝珠砂5份、粘土2份、硅烷偶联剂1份、氧化镁0.2份；粘结剂包括：淀粉36份，呋喃树脂6份，钙基膨润土14份，100目甘蔗渣纤维素粉3份，硬脂酸锌1份，三聚磷酸钠2份，余量为水；其中，所述粘结剂制备成粘结剂浆料的制备方法为：按重量配比分别称量粘结剂组分原料，然后在搅拌容器中加入水，然后加入淀粉并搅拌得悬混液，并在搅拌条件下依次加入呋喃树脂、钙基膨润土、硬脂酸锌、三聚磷酸钠，全部加完后以600r/min的速度搅拌10～15分钟，然后加入50～100目甘蔗渣纤维素粉，并以1000r/min的速度搅拌15～20分钟，获得粘结剂料浆；

所述铸造型砂的制备方法包括如下步骤：

1)铝渣粉料制备：将铝渣或者铝壳通过除杂除污处理并清洗干净，烘干后将铝渣或者铝壳在粉碎机中进行粉碎，而后进行球磨，球磨后过300目标准筛，得到300目的铝渣粉料备用；

2)研磨原纱：将石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、铬铁矿砂、核桃砂、陶瓷砂、空心微珠分别球磨至预设粒度后备用；

3)型砂混制：在具有多个进料口的混料器中先加入石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、铬铁矿砂、陶瓷砂、核桃砂，并通过搅拌器搅拌均匀，搅拌器的搅拌速度为2000r/min，且控制为正转和反转间隔搅拌，混合30分钟；然后加入粘结剂料浆，混合60分钟；再加入助剂混合20分钟，最后加入铝渣粉料和空心微珠，然后再混合100分钟，出料即得铸造型砂。

其中，所述助剂的制备方法为：将氧化铝、氧化镁、二氧化硅混合后进行球磨，过300目筛，在1300℃下煅烧2小时，加入冷水中激冷，再粉碎成粒径小于2mm的颗粒，加入宝珠砂，研磨30分钟，加入其他剩余成分，研磨20分钟，即得助剂。

最后将制备得到的铸造型砂放入固定容器内并通以少量的氮气以将铸造型砂中空气挤出，使铸造型砂更加密实，在使用时将铸造型砂取出备用即可。进而提高了铸造型砂的紧密度。

采用本发明实施例制备得到的铝合金铸造型砂，呈颗粒状，透气性好、分散性好，耐热性好。由于铬铁矿砂和陶瓷砂的加入，使所得到的铸造型砂不粘结铝合金表面，氧化夹渣现象少。而锆英砂的加入则进一步提高了各种砂料的粘结性，增加了型砂的可塑性、透气性、流动性、耐热性，防止粘土颗粒粘结，提高铸件的成品率。

在上一实施例的基础上更优的选择是上述各个砂料的粒度均经过反复试验以获取最优效果的铸造型砂，最终得到在所述石英原砂新砂的粒度为100～200目，石英原砂旧砂的粒度为150～250目，铝渣粉料的粒度为100～300目，空心微珠的粒度为10～60μm，铬铁矿砂100～300目，陶瓷砂100～300目，核桃砂100～300目，锆英砂100～300目时，所得到的铸造型砂的性能能达到较为优异的性能。而当所述石英原砂新砂的粒度为200目，石英原砂旧砂的粒度为250目，铝渣粉料的粒度为100目，空心微珠的粒度为450μm，铬铁矿砂～300目，陶瓷砂300目，核桃砂300目，锆英砂300目时，所得到的铸造型砂在其他制备条件相同的条件下，其性能最优。

而在上述试验的基础上，进一步优化试验条件，得到的铸造型砂的各个性能进一步得到提升。

选用一下成分配比的原料作为制备铸造型砂的原材料，其中，石英原砂新砂45份，石英原砂旧砂35份，铝渣粉料6份，铬铁矿砂9份、陶瓷砂5份、核桃砂3份、锆英砂4份，空心微珠2份，粘结剂料浆16份，助剂20份，水25份；助剂包括：氧化铝3份、二氧化硅4份、宝珠砂5份、粘土3份、硅烷偶联剂3份、氧化镁0.5份；粘结剂包括：淀粉38份，呋喃树脂8份，钙基膨润土15份，100目甘蔗渣纤维素粉5份，硬脂酸锌2份，三聚磷酸钠23份，余量为水；

所述铸造型砂的制备方法包括如下步骤：

1)铝渣粉料制备：将铝渣或者铝壳通过除杂除污处理并清洗干净，烘干后将铝渣或者铝壳在粉碎机中进行粉碎，而后进行球磨，球磨后过300目标准筛，得到300目的铝渣粉料备用；

2)研磨原纱：将石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、铬铁矿砂、核桃砂、陶瓷砂、空心微珠分别球磨至预设粒度后备用；各个原砂料的粒度分别为：所述石英原砂新砂的粒度为200目，石英原砂旧砂的粒度为250目，铝渣粉料的粒度为100目，空心微珠的粒度为450μm，铬铁矿砂～300目，陶瓷砂300目，核桃砂300目，锆英砂300目；

3)型砂混制：在具有多个进料口的混料器中先加入石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、铬铁矿砂、陶瓷砂、核桃砂，并通过搅拌器搅拌均匀，搅拌器的搅拌速度为3000r/min，且控制为正转和反转间隔搅拌，混合45分钟；然后加入粘结剂料浆，混合100分钟；再加入助剂混合30分钟，最后加入铝渣粉料和空心微珠，然后再混合140分钟，出料即得铸造型砂。

采用本实施例得到的铸造型砂在前一实施例的基础上，其各方面性能进一步得到提升，其颗粒更加细化而均匀，相对于常规的铸造型砂，本实施例得到的铸造型砂的颗粒细化了30％，透气性能提升，耐热性提高，其流动性以及耐高温性能均有提高，进而使得采用此铸造型砂制备得到的铸件的成品率大幅提升，产品的硬度提升，且产品出现孔隙、易开裂的现象减少。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种铝合金铸造型砂的制备方法，其特征在于，该方法制备的铸造型砂以重量份计包括有下列原料：石英原砂新砂30～60份，石英原砂旧砂30～40份，铝渣粉料4～8份，铬铁矿砂8～10份、陶瓷砂4～5份、核桃砂2～4份、锆英砂4～8份，空心微珠1～6份，粘结剂料浆12～20份，助剂15～25份，水20～40份；

所述助剂由下列重量份的原料制成：氧化铝2～5份、二氧化硅3～7份、宝珠砂5～10份、粘土2～5份、硅烷偶联剂1～6份、氧化镁0.2～1.0份；

所述铸造型砂的制备方法包括如下步骤：

1)铝渣粉料制备：将铝渣或者铝壳通过除杂除污处理并清洗干净，烘干后将铝渣或者铝壳在粉碎机中进行粉碎，而后进行球磨，球磨后过300目标准筛，得到300目的铝渣粉料备用；

2)研磨原纱：将石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、铬铁矿砂、核桃砂、陶瓷砂、空心微珠分别球磨至预设粒度后备用；

3)型砂混制：在具有多个进料口的混料器中先加入石英原砂新砂、石英原砂旧砂、锆英砂、铬铁矿砂、陶瓷砂、核桃砂，并通过搅拌器搅拌均匀，混合30～50分钟；然后加入粘结剂料浆，混合60～120分钟；再加入助剂混合20～40分钟，最后加入铝渣粉料和空心微珠，然后再混合100～180分钟，出料即得铸造型砂。

2.根据权利要求1所述的铝合金铸造型砂的制备方法，其特征在于，所述粘结剂以重量百分数计由下列组分组成：淀粉36～40份，呋喃树脂6～8份，钙基膨润土14～16份，50～100目甘蔗渣纤维素粉3～5份，硬脂酸锌1～3份，三聚磷酸钠2～5份，余量为水。

3.根据权利要求2所述的铝合金铸造型砂的制备方法，其特征在于，所述粘结剂料浆的制备方法为：按重量配比分别称量粘结剂组分原料，然后在搅拌容器中加入水，然后加入淀粉并搅拌得悬混液，并在搅拌条件下依次加入呋喃树脂、钙基膨润土、硬脂酸锌、三聚磷酸钠，全部加完后以600～800r/min的速度搅拌10～15分钟，然后加入50～100目甘蔗渣纤维素粉，并以1000～1100r/min的速度搅拌15～20分钟，获得粘结剂料浆。

4.根据权利要求1所述的铝合金铸造型砂的制备方法，其特征在于，所述石英原砂新砂的粒度为100～200目，石英原砂旧砂的粒度为150～250目，铝渣粉料的粒度为100～300目，空心微珠的粒度为10～60μm，铬铁矿砂100～300目，陶瓷砂100～300目，核桃砂100～300目，锆英砂100～300目。

5.根据权利要求1所述的铝合金铸造型砂的制备方法，其特征在于，所述助剂的制备方法为：将氧化铝、氧化镁、二氧化硅混合后进行球磨，过300目筛，在1300～1600℃下煅烧2～3小时，加入冷水中激冷，再粉碎成粒径小于2mm的颗粒，加入宝珠砂，研磨30～40分钟，加入其他剩余成分，研磨20～30分钟，即得助剂。

6.根据权利要求1所述的铝合金铸造型砂的制备方法，其特征在于，所述铸造型砂的制备方法还包括：

在所述步骤3)中，搅拌器的搅拌速率为2000r/min～4000r/min，且搅拌器在搅拌的过程以间隔的正转和反转的方式搅拌。

7.根据权利要求1～6任一项所述的铝合金铸造型砂的制备方法，其特征在于，所述铸造型砂的制备方法还包括：

在出料得到铸造型砂后，将得到的铸造型砂置于容器内并向其内冲入少量氮气密封。