CN108941439A - 一种铸造用砂芯材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铸造生产技术领域，具体涉及一种铸造用砂芯材料。所述砂芯材料由如下重量份的原料组成：73~119份石英砂、13~23份铬铁矿砂、15~23份地开石粉、2~7份粘合剂、13~26份蛭石粉、16~45份沸石粉、3~9份滑石粉、3~7份石棉、13~16份酚醛树脂、2~5份萜烯树脂、2~4份亚磷酸钾、4~8份苯并噁嗪树脂、4~6份正硅酸乙酯、5~9份醇酸树脂、2~3份硬脂酸锌、1~4份硬脂酸钙、2~6份硬脂酸钡、1~6份水；所述粘合剂包括如下重量份的原料：62~70环氧化聚丁二烯环氧树脂份，25~47份聚乙烯醇缩丁醛，10~15份3‑二甲氨基丙胺，2~6份丙酮。本发明提供的砂芯材料结构强度大，制备方法简单，工序少，能耗小；生产过程完全可实现流水线型工业化生产，工人劳动强度低。

Description

一种铸造用砂芯材料

技术领域

本发明涉及铸造砂芯技术领域，尤其涉及一种铸造用砂芯材料。

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。这些铸件的生成大多采用自硬砂造型、制芯，其中呋喃树脂自硬砂应用范围较广。尽管人工合成的有机树脂极大的推动了铸造技术的进步，但树脂自硬砂对生态环境、劳动条件的危害日益引起人们的关注，人工合成树脂给生态环境带来的不良影响越来越受到各国的重视。铸造生产中用于制造型芯的材料，一般由铸造砂、型砂粘结剂和辅加物等造型材料按一定的比例混合而成。型芯在铸型中大部分被高温的液态金属所包围，而支撑定位部分的尺寸一般较小，因此芯砂除应具有一般型砂的性能外，还要求有较高的强度、透气性、退让性和溃散性。因此，开发一种一种铸造用砂芯材料，以较好地提高粘土砂的力学性能，对粘土自硬砂推广应用具有长远意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种铸造用砂芯材料。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种铸造用砂芯材料，由如下重量份的原料组成：73~119份石英砂、13~23份铬铁矿砂、15~23份地开石粉、2~7份粘合剂、13~26份蛭石粉、16~45份沸石粉、3~9份滑石粉、3~7份石棉、13~16份酚醛树脂、2~5份萜烯树脂、2~4份亚磷酸钾、4~8份苯并噁嗪树脂、4~6份正硅酸乙酯、5~9份醇酸树脂、2~3份硬脂酸锌、1~4份硬脂酸钙、2~6份硬脂酸钡、1~6份水；所述粘合剂包括如下重量份的原料：62~70环氧化聚丁二烯环氧树脂份，25~47份聚乙烯醇缩丁醛，10~15份3-二甲氨基丙胺，2~6份丙酮。

进一步的，所述石英砂为粒径为50~400目的石英砂。

进一步的，所述醇酸树脂为顺丁烯二酸酐进行游离基聚合接枝并用丙烯酸预聚物对醇酸树脂进行共聚反应得到的改性醇酸树脂。

进一步的，所述酚醛树脂为苯胺和甲醛在盐酸催化下反应生成线型多胺,主链上接枝马来酰亚胺基团,然后多胺和顺丁烯二酸酐、正硅酸乙酯共聚反应得到的改性酚醛树脂。

进一步的，所述苯并噁嗪树脂为含醛基苯并噁嗪和二苯甲烷二胺型苯并噁嗪、邻苯二甲腈苯并嗯嗪与邻苯腈苯并噁嗪的一种或多种。

一种铸造用砂芯材料，其制备方法包括如下步骤：

1、按重量份数称取各原料，将所述环氧化聚丁二烯环氧树脂、3-二甲氨基丙胺、丙酮、聚乙烯醇缩丁醛和水搅拌混合，得混合物A；

2、将所述英砂、铬铁矿砂、地开石粉、蛭石粉、沸石粉、滑石粉、石棉、酚醛树脂、2萜烯树脂、亚磷酸钾、苯并噁嗪树脂、正硅酸乙酯、醇酸树脂、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡混合，静置5~10min，得混合物B；

3、将所述混合物A和混合物B在100~120℃的条件下搅拌固化12~34min即得。

本发明的有益效果为：

本发明将铬铁矿砂应用于砂芯中，能有效避免铸件生产加工过程中粘砂；采用石英砂，铬铁矿砂和地开石粉为砂芯主体材料，以环氧化聚丁二烯环氧树脂和其他固化剂，强化剂为粘合剂，能够赋予砂芯更大的强度，使得砂芯结构更加牢固，不易溃散。铬铁矿砂(FeO-Cr2O3)与锆砂一样,都不存在晶相转变。虽然它的膨胀率约为0.6%,并且比锆砂便宜得多，大幅度的降低成本。缺点颗粒形状不规则,覆膜砂更易溃散。配制的型砂、型砂的起模性能很好,即使模样上有深的凹部也易于脱出；不为金属液所润湿,也不与金属氧化物作用,可消除粘砂缺陷。

砂芯材料的制备方法简单，工序少，能耗小；生产过程完全可实现流水线型工业化生产，工人劳动强度低。酚醛树脂中,加入的乌洛托品量合适,则带入的氮量合适,但是残存的未交联成体型结构的酚醛树脂较多,型芯在浇注金属热的作用下,未成体型结构的树脂会重新软化或熔化,增大型芯变形量,抗开裂能力增强，型芯的线膨胀系数增大,变形量小,较易开促使壳型浇注，不会产生皮下气孔。硬脂酸钙均匀地分布在覆膜砂中,在制芯温度下树脂和硬脂酸钙先后软化熔融,形成相互贯穿的网络,增加了树脂的柔软性,增大壳型的挠度,从而导致热韧度的增加硬脂酸钙的润滑性能改善覆膜砂的流动性,使得砂芯的紧实度增加,从而提高了型的强度此外,硬脂酸钙的润滑作用导致砂子排列更为紧密,从空间上使得砂子难以沉降砂芯空隙率的减小导致热导率的提高,树脂的硬化速度加快。硬脂酸钙弥散于砂中尚未融化的硬脂酸钙在一定范围内起到了骨架作用,在树脂软化期间阻碍了砂粒的沉降,减轻了砂芯空隙的形成和扩展倾向。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，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1

一种铸造用砂芯材料，由如下重量份的原料组成：111份石英砂、18份铬铁矿砂、21份地开石粉、6份粘合剂、24份蛭石粉、43份沸石粉、7份滑石粉、6份石棉、15份酚醛树脂、2~54份萜烯树脂、3份亚磷酸钾、6份苯并噁嗪树脂、5份正硅酸乙酯、7份醇酸树脂、2份硬脂酸锌、2份硬脂酸钙、4份硬脂酸钡、3份水；所述粘合剂包括如下重量份的原料：65环氧化聚丁二烯环氧树脂份，35份聚乙烯醇缩丁醛，13份3-二甲氨基丙胺，5份丙酮。

进一步的，所述石英砂为粒径为50~400目的石英砂。

进一步的，所述醇酸树脂为顺丁烯二酸酐进行游离基聚合接枝并用丙烯酸预聚物对醇酸树脂进行共聚反应得到的改性醇酸树脂。

进一步的，所述酚醛树脂为苯胺和甲醛在盐酸催化下反应生成线型多胺,主链上接枝马来酰亚胺基团,然后多胺和顺丁烯二酸酐、正硅酸乙酯共聚反应得到的改性酚醛树脂。

进一步的，所述苯并噁嗪树脂为含醛基苯并噁嗪和二苯甲烷二胺型苯并噁嗪、邻苯二甲腈苯并嗯嗪与邻苯腈苯并噁嗪的一种或多种。

一种铸造用砂芯材料，其制备方法包括如下步骤：

1、按重量份数称取各原料，将所述环氧化聚丁二烯环氧树脂、3-二甲氨基丙胺、丙酮、聚乙烯醇缩丁醛和水搅拌混合，得混合物A；

2、将所述英砂、铬铁矿砂、地开石粉、蛭石粉、沸石粉、滑石粉、石棉、酚醛树脂、2萜烯树脂、亚磷酸钾、苯并噁嗪树脂、正硅酸乙酯、醇酸树脂、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡混合，静置5~10min，得混合物B；

3、将所述混合物A和混合物B在100~120℃的条件下搅拌固化12~34min即得。

实施例2

一种铸造用砂芯材料，由如下重量份的原料组成：113份石英砂、21份铬铁矿砂、18份地开石粉、5份粘合剂、15份蛭石粉、33份沸石粉、6份滑石粉、7份石棉、15份酚醛树脂、5份萜烯树脂、3份亚磷酸钾、7份苯并噁嗪树脂、7份正硅酸乙酯、8份醇酸树脂、3份硬脂酸锌、3份硬脂酸钙、4份硬脂酸钡、5份水；所述粘合剂包括如下重量份的原料：68环氧化聚丁二烯环氧树脂份，45份聚乙烯醇缩丁醛，13份3-二甲氨基丙胺，2~6份丙酮。

进一步的，所述石英砂为粒径为50~400目的石英砂。

进一步的，所述醇酸树脂为顺丁烯二酸酐进行游离基聚合接枝并用丙烯酸预聚物对醇酸树脂进行共聚反应得到的改性醇酸树脂。

进一步的，所述酚醛树脂为苯胺和甲醛在盐酸催化下反应生成线型多胺,主链上接枝马来酰亚胺基团,然后多胺和顺丁烯二酸酐、正硅酸乙酯共聚反应得到的改性酚醛树脂。

进一步的，所述苯并噁嗪树脂为含醛基苯并噁嗪和二苯甲烷二胺型苯并噁嗪、邻苯二甲腈苯并嗯嗪与邻苯腈苯并噁嗪的一种或多种。

一种铸造用砂芯材料，其制备方法包括如下步骤：

1、按重量份数称取各原料，将所述环氧化聚丁二烯环氧树脂、3-二甲氨基丙胺、丙酮、聚乙烯醇缩丁醛和水搅拌混合，得混合物A；

2、将所述英砂、铬铁矿砂、地开石粉、蛭石粉、沸石粉、滑石粉、石棉、酚醛树脂、2萜烯树脂、亚磷酸钾、苯并噁嗪树脂、正硅酸乙酯、醇酸树脂、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡混合，静置5~10min，得混合物B；

3、将所述混合物A和混合物B在100~120℃的条件下搅拌固化12~34min即得。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种铸造用砂芯材料，其特征在于，由如下重量份的原料组成：73~119份石英砂、13~23份铬铁矿砂、15~23份地开石粉、2~7份粘合剂、13~26份蛭石粉、16~45份沸石粉、3~9份滑石粉、3~7份石棉、13~16份酚醛树脂、2~5份萜烯树脂、2~4份亚磷酸钾、4~8份苯并噁嗪树脂、4~6份正硅酸乙酯、5~9份醇酸树脂、2~3份硬脂酸锌、1~4份硬脂酸钙、2~6份硬脂酸钡、1~6份水；所述粘合剂包括如下重量份的原料：62~70环氧化聚丁二烯环氧树脂份，25~47份聚乙烯醇缩丁醛，10~15份3-二甲氨基丙胺，2~6份丙酮。

2.如权利要求1所述的铸造用砂芯材料，其特征在于，所述石英砂为粒径为50~400目的石英砂。

3.如权利要求1所述的铸造用砂芯材料，其特征在于，所述醇酸树脂为顺丁烯二酸酐进行游离基聚合接枝并用丙烯酸预聚物对醇酸树脂进行共聚反应得到的改性醇酸树脂。

4.如权利要求1所述的铸造用砂芯材料，其特征在于，所述酚醛树脂为苯胺和甲醛在盐酸催化下反应生成线型多胺,主链上接枝马来酰亚胺基团,然后多胺和顺丁烯二酸酐、正硅酸乙酯共聚反应得到的改性酚醛树脂。

5.如权利要求1所述的铸造用砂芯材料，其特征在于，所述苯并噁嗪树脂为含醛基苯并噁嗪和二苯甲烷二胺型苯并噁嗪、邻苯二甲腈苯并嗯嗪与邻苯腈苯并噁嗪的一种或多种。

6.如权利要求1所述的铸造用砂芯材料，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：

1、按重量份数称取各原料，将所述环氧化聚丁二烯环氧树脂、3-二甲氨基丙胺、丙酮、聚乙烯醇缩丁醛和水搅拌混合，得混合物A；

2、将所述英砂、铬铁矿砂、地开石粉、蛭石粉、沸石粉、滑石粉、石棉、酚醛树脂、2萜烯树脂、亚磷酸钾、苯并噁嗪树脂、正硅酸乙酯、醇酸树脂、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸钡混合，静置5~10min，得混合物B；

3、将所述混合物A和混合物B在100~120℃的条件下搅拌固化12~34min即得。