CN109332577A - 一种湿型铸造中的湿型砂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿型铸造中的湿型砂及其制备方法，原料组分如下：淀粉、煤粉、渣油、膨润土、蒸馏水、铬铁砂矿、石灰石砂、镁砂、普通新砂、回用砂、型砂粘合剂，具体步骤如下：1）将淀粉、煤粉、渣油、膨润土，混合后浸泡在蒸馏水，经搅拌后制得混合液A；2）将铬铁砂矿、石灰石砂、镁砂混合研磨后加入到混合液A中，搅拌后制得混合液B；3）将普通新砂、回用砂、型砂粘合剂，干混后加入到混合液B中，高速分散搅拌后经过滤即可制得湿型砂。本发明制备的湿型砂，不仅具有优异的流动性，而且还具有优异的可塑性、透气性和稳定性，可以有效的降低铸件出现粘砂、夹砂等现象，从而提高铸件的质量。

Description

一种湿型铸造中的湿型砂及其制备方法

技术领域

本发明属于湿型铸造技术领域，具体涉及一种湿型铸造中的湿型砂及其制备方法。

背景技术

湿型铸造是指将砂型造好后不烘干就直接进行浇注的铸造方式，湿型铸造具有成本低、生产率高，劳动条件得到改善，易于实现机械化和自动化。湿型砂是使用最广泛的、最方便的造型方法，大约占所有砂型使用量的60~70%，可节省烘炉，节约燃料和电力，缩短生产周期和节约成本。

湿型砂是由原砂、黏土、附加物及水按一定配比组成的。型砂在铸造过程中的作用十分重要，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%以上。对型砂的通常要求为：良好的流动性、一定的可塑性、较好的透气性和出砂性。目前，湿型铸造的中所使用湿型砂普遍存在流动性差、透气性差，粘合度低的现象，导致铸件出现夹砂、粘砂、气孔、砂眼等缺陷，严重影响铸件的质量。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种湿型铸造中的湿型砂及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种湿型铸造中的湿型砂，按重量份组分如下：淀粉3-4份、煤粉4-5份、渣油3-4份、膨润土3-4份、蒸馏水30-40份、铬铁砂矿4-7份、石灰石砂4-5份、镁砂5-6份、普通新砂20-25份、回用砂5-8份、型砂粘合剂6-8份。

优选地，一种湿型铸造中的湿型砂，其中膨润土为有机膨润土。

优选地，一种湿型铸造中的湿型砂，其中型砂粘合剂的制备方法如下：

1）取累托石20-30份，倒入粉碎机中粉碎至粒径≤6mm，移至烘干炉中加热至80-100℃进行干燥1-2h，然后再经磨粉机研磨后过100目筛，制得累托石粉；

2）取去离子水30-40份，加入累托石粉，在400-500W超声波下振荡分散20-25min，然后加入十二烷基磺酸钠3-4份，加热至80-90℃，恒温反应3-4h，待反应结束后，再加入纳米二氧化钛2-3份，在转速为300-400r/min下搅拌1-2h，然后经抽滤后移至60-70℃烘箱中干燥至恒重，最后加热至400-500℃，煅烧2-2.5h，研磨后过100目筛，即可制得纳米二氧化钛交联累托石；

3）取甲壳素15-25份，研磨后过50目筛，然后加入到40-45份由6-8%的氢氧化钠和4-6%的尿素做成的混合溶液中，混合搅拌后制得甲壳素溶液；

4）取环氧树脂5-7份、聚氧化丙烯二醇3-5份，混合后在转速为300-350r/min下搅拌40-50min，然后加热至60-80℃恒温反应1-1.5h，待反应结束后再加入丙烯酸4-5份，混合后在转速为400-450r/min下搅拌30-40min，然后升温至90-110℃，继续反应2-3h，即可制得聚醚多元醇改性环氧丙烯酸树脂；

5）将4）中的聚醚多元醇改性环氧丙烯酸树脂加入到3）中的甲壳素溶液中，加入过硫酸铵2-3份、过氧化二异丙苯3-4份、2）中的纳米二氧化钛交联累托石，混合后再加入氢氧化钠调节pH为8-9，在转速为500-600r/min下搅拌1-1.5h，然后升温至70-80℃，恒温反应2-3h，然后经抽滤后移至烘箱中，加热至60-70℃，干燥至恒重，研磨后过100目筛，即可制得改性甲壳素/纳米二氧化钛交联累托石复合粘结剂，即为型砂粘合剂。

优选地，一种湿型铸造中的湿型砂制备方法，具体步骤如下：

1）取淀粉3-4份、煤粉4-5份、渣油3-4份、膨润土3-4份，混合后加入蒸馏水30-40份，浸泡1-2h，然后在转速为300-350r/min下搅拌40-60min，制得混合液A；

2）取铬铁砂矿4-7份、石灰石砂4-5份、镁砂5-6份，混合后经研磨过50目筛，然后加入到混合液A中，在400-500r/min下搅拌30-50min，制得混合液B；

3）取普通新砂20-25份、回用砂5-8份、型砂粘合剂6-8份，干混1-2min，然后加入到混合液B中，在3000-4000r/min进行高速分散10-15min，过滤后即可制得湿型砂。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1.本发明制备的湿型砂，其中的型砂粘结剂，首先，将累托石粉碎后加入十二烷基磺酸钠进行反应，生成有机累托石，然后再加入纳米二氧化钛，混合搅拌后进行高温煅烧，使得纳米二氧化钛进入遇水膨胀后的累托石间层中，增大累托石间层的层间距，从而提高累托石的吸附性及其增强累托石的稳定性，使得生成的纳米二氧化钛交联累托石具有很强的吸附性、耐候性以及稳定性；其次，将环氧树脂和聚氧化丙烯二醇进行反应，使得环氧树脂中一端的环氧基团开环与聚氧化丙烯二醇中的-OH基结合，再与丙烯酸进行反应，使得环氧树脂另一端的环氧基团与丙烯酸反应，使得聚氧化丙烯二醇的分子结构排列有序，提高结晶度，增加透明性，增强粘度，从而提高改性环氧丙烯酸树脂的胶黏性；最后，聚醚多元醇改性环氧丙烯酸树脂与甲壳素在过硫酸铵为引发剂，过氧化二异丙苯为交联剂的作用下发生交联反应，形成网状共聚物，由于纳米二氧化钛交联累托石具有很强的吸附性，可以将共聚物吸附至表面或层间中，不仅可以填充累托石的间层，缩小层间距，而且还可以增大共聚物的比表面积，从而使得形成的复合粘结剂具有很好的粘结性。

2.本发明制备的湿型砂，首先，由淀粉、煤粉、渣油、膨润土混合形成的混合液A，可以提高型砂的性能，改善铸件的表面质量；其次，加入铬铁砂矿、石灰石砂、镁砂，可以提高型砂的耐火度、导热率、热扩散率和蓄热系数，降低型砂的热膨胀系数；最后，加入普通新砂、回用砂、型砂粘合剂，不仅有利于循环利用，降低成本，而且添加的型砂粘合剂与砂粒混合后可以迅速的包覆砂粒形成粘结膜，使得砂粒相互粘连起来，从而提高型砂的强度，使得型砂在浇注过程中不易变形和破碎。

3.本发明制备的湿型砂，不仅具有优异的流动性，而且还具有优异的可塑性、透气性和稳定性，可以有效的降低铸件出现粘砂、夹砂等现象，从而提高铸件的质量。

具体实施方式

下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。

实施例1

一种湿型铸造中的湿型砂，按重量份组分如下：淀粉3份、煤粉4份、渣油3份、膨润土3份、蒸馏水30份、铬铁砂矿4份、石灰石砂4份、镁砂5份、普通新砂20份、回用砂5份、型砂粘合剂6份。

作为优选，其中膨润土为有机膨润土。

作为优选，其中型砂粘合剂的制备方法如下：

1）取累托石20份，倒入粉碎机中粉碎至粒径≤6mm，移至烘干炉中加热至80℃进行干燥1h，然后再经磨粉机研磨后过100目筛，制得累托石粉；

2）取去离子水30份，加入累托石粉，在400W超声波下振荡分散20min，然后加入十二烷基磺酸钠3份，加热至80℃，恒温反应3h，待反应结束后，再加入纳米二氧化钛2份，在转速为300r/min下搅拌1h，然后经抽滤后移至60℃烘箱中干燥至恒重，最后加热至400℃，煅烧2h，研磨后过100目筛，即可制得纳米二氧化钛交联累托石；

3）取甲壳素15份，研磨后过50目筛，然后加入到40份由6%的氢氧化钠和4%的尿素做成的混合溶液中，混合搅拌后制得甲壳素溶液；

4）取环氧树脂5份、聚氧化丙烯二醇3份，混合后在转速为300r/min下搅拌40min，然后加热至60℃恒温反应1h，待反应结束后再加入丙烯酸4份，混合后在转速为400r/min下搅拌30min，然后升温至90℃，继续反应2h，即可制得聚醚多元醇改性环氧丙烯酸树脂；

5）将4）中的聚醚多元醇改性环氧丙烯酸树脂加入到3）中的甲壳素溶液中，加入过硫酸铵2份、过氧化二异丙苯3份、2）中的纳米二氧化钛交联累托石，混合后再加入氢氧化钠调节pH为8，在转速为500r/min下搅拌1h，然后升温至70℃，恒温反应2h，然后经抽滤后移至烘箱中，加热至60℃，干燥至恒重，研磨后过100目筛，即可制得改性甲壳素/纳米二氧化钛交联累托石复合粘结剂，即为型砂粘合剂。

一种湿型铸造中的湿型砂制备方法，具体步骤如下：

1）取淀粉3份、煤粉4份、渣油3份、膨润土3份，混合后加入蒸馏水30份，浸泡1h，然后在转速为300r/min下搅拌40min，制得混合液A；

2）取铬铁砂矿4份、石灰石砂4份、镁砂5份，混合后经研磨过50目筛，然后加入到混合液A中，在400r/min下搅拌30min，制得混合液B；

3）取普通新砂20份、回用砂5份、型砂粘合剂6份，干混1min，然后加入到混合液B中，在3000r/min进行高速分散10min，过滤后即可制得湿型砂。

实施例2

一种湿型铸造中的湿型砂，按重量份组分如下：淀粉3份、煤粉4份、渣油3份、膨润土3份、蒸馏水35份、铬铁砂矿5份、石灰石砂4份、镁砂5份、普通新砂23份、回用砂7份、型砂粘合剂7份。

作为优选，其中膨润土为有机膨润土。

作为优选，其中型砂粘合剂的制备方法如下：

1）取累托石25份，倒入粉碎机中粉碎至粒径≤6mm，移至烘干炉中加热至90℃进行干燥1.5h，然后再经磨粉机研磨后过100目筛，制得累托石粉；

2）取去离子水35份，加入累托石粉，在400W超声波下振荡分散23min，然后加入十二烷基磺酸钠3份，加热至85℃，恒温反应3h，待反应结束后，再加入纳米二氧化钛2份，在转速为350r/min下搅拌1.5h，然后经抽滤后移至65℃烘箱中干燥至恒重，最后加热至450℃，煅烧2.3h，研磨后过100目筛，即可制得纳米二氧化钛交联累托石；

3）取甲壳素20份，研磨后过50目筛，然后加入到42份由7%的氢氧化钠和5%的尿素做成的混合溶液中，混合搅拌后制得甲壳素溶液；

4）取环氧树脂6份、聚氧化丙烯二醇4份，混合后在转速为300r/min下搅拌45min，然后加热至70℃恒温反应1.2h，待反应结束后再加入丙烯酸4份，混合后在转速为400r/min下搅拌350min，然后升温至100℃，继续反应2.5h，即可制得聚醚多元醇改性环氧丙烯酸树脂；

5）将4）中的聚醚多元醇改性环氧丙烯酸树脂加入到3）中的甲壳素溶液中，加入过硫酸铵2份、过氧化二异丙苯3份、2）中的纳米二氧化钛交联累托石，混合后再加入氢氧化钠调节pH为8.5，在转速为550r/min下搅拌1.2h，然后升温至75℃，恒温反应2.5h，然后经抽滤后移至烘箱中，加热至65℃，干燥至恒重，研磨后过100目筛，即可制得改性甲壳素/纳米二氧化钛交联累托石复合粘结剂，即为型砂粘合剂。

一种湿型铸造中的湿型砂制备方法，具体步骤如下：

1）取淀粉3份、煤粉4份、渣油3份、膨润土3份，混合后加入蒸馏水35份，浸泡1.5h，然后在转速为300r/min下搅拌50min，制得混合液A；

2）取铬铁砂矿5份、石灰石砂4份、镁砂5份，混合后经研磨过50目筛，然后加入到混合液A中，在450r/min下搅拌40min，制得混合液B；

3）取普通新砂23份、回用砂7份、型砂粘合剂7份，干混1.5min，然后加入到混合液B中，在3500r/min进行高速分散12min，过滤后即可制得湿型砂。

实施例3

一种湿型铸造中的湿型砂，按重量份组分如下：淀粉4份、煤粉5份、渣油4份、膨润土4份、蒸馏水40份、铬铁砂矿7份、石灰石砂5份、镁砂6份、普通新砂25份、回用砂8份、型砂粘合剂8份。

作为优选，其中膨润土为有机膨润土。

作为优选，其中型砂粘合剂的制备方法如下：

1）取累托石30份，倒入粉碎机中粉碎至粒径≤6mm，移至烘干炉中加热至100℃进行干燥2h，然后再经磨粉机研磨后过100目筛，制得累托石粉；

2）取去离子水40份，加入累托石粉，在500W超声波下振荡分散25min，然后加入十二烷基磺酸钠4份，加热至90℃，恒温反应4h，待反应结束后，再加入纳米二氧化钛3份，在转速为400r/min下搅拌2h，然后经抽滤后移至70℃烘箱中干燥至恒重，最后加热至500℃，煅烧2.5h，研磨后过100目筛，即可制得纳米二氧化钛交联累托石；

3）取甲壳素25份，研磨后过50目筛，然后加入到45份由8%的氢氧化钠和6%的尿素做成的混合溶液中，混合搅拌后制得甲壳素溶液；

4）取环氧树脂7份、聚氧化丙烯二醇5份，混合后在转速为350r/min下搅拌50min，然后加热至80℃恒温反应1.5h，待反应结束后再加入丙烯酸5份，混合后在转速为450r/min下搅拌40min，然后升温至110℃，继续反应3h，即可制得聚醚多元醇改性环氧丙烯酸树脂；

5）将4）中的聚醚多元醇改性环氧丙烯酸树脂加入到3）中的甲壳素溶液中，加入过硫酸铵3份、过氧化二异丙苯4份、2）中的纳米二氧化钛交联累托石，混合后再加入氢氧化钠调节pH为9，在转速为600r/min下搅拌1.5h，然后升温至80℃，恒温反应3h，然后经抽滤后移至烘箱中，加热至70℃，干燥至恒重，研磨后过100目筛，即可制得改性甲壳素/纳米二氧化钛交联累托石复合粘结剂，即为型砂粘合剂。

一种湿型铸造中的湿型砂制备方法，具体步骤如下：

1）取淀粉4份、煤粉5份、渣油4份、膨润土4份，混合后加入蒸馏水40份，浸泡2h，然后在转速为350r/min下搅拌60min，制得混合液A；

2）取铬铁砂矿7份、石灰石砂5份、镁砂6份，混合后经研磨过50目筛，然后加入到混合液A中，在500r/min下搅拌50min，制得混合液B；

3）取普通新砂25份、回用砂8份、型砂粘合剂8份，干混2min，然后加入到混合液B中，在4000r/min进行高速分散15min，过滤后即可制得湿型砂。

对比例1：去除步骤1）中的淀粉和煤粉，其余与实施例1相同。

对比例2：去除步骤2）中的镁砂，其余与实施例1相同。

对比例3：去除型砂粘合剂制备过程中的步骤2），其余与实施例1相同。

对比例4：去除型砂粘合剂制备过程中的步骤4），其余与实施例1相同。

实验例：分别检测实施例1和对比例1-4制备的湿型砂性能，以及使用湿型砂铸造法兰，对法兰铸件进行测试，结果如表一所示：

表一

从表一可以看出，实施例1中的湿型砂性能最优，同时浇注的法兰铸件无明显的缺陷，由此可见，本发明制备的湿型砂不仅具有性能优异，而且还具有优异的流动性、可塑性、透气性和稳定性，可以有效的降低铸件出现粘砂、夹砂等现象，从而提高铸件的质量。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种湿型铸造中的湿型砂，其特征在于，按重量份组分如下：淀粉3-4份、煤粉4-5份、渣油3-4份、膨润土3-4份、蒸馏水30-40份、铬铁砂矿4-7份、石灰石砂4-5份、镁砂5-6份、普通新砂20-25份、回用砂5-8份、型砂粘合剂6-8份。

2.如权利要求1所述的一种湿型铸造中的湿型砂，其特征在于，膨润土为有机膨润土。

3.如权利要求1所述的一种湿型铸造中的湿型砂，其特征在于，型砂粘合剂的制备方法如下：

1）取累托石20-30份，倒入粉碎机中粉碎至粒径≤6mm，移至烘干炉中加热至80-100℃进行干燥1-2h，然后再经磨粉机研磨后过100目筛，制得累托石粉；

2）取去离子水30-40份，加入累托石粉，在400-500W超声波下振荡分散20-25min，然后加入十二烷基磺酸钠3-4份，加热至80-90℃，恒温反应3-4h，待反应结束后，再加入纳米二氧化钛2-3份，在转速为300-400r/min下搅拌1-2h，然后经抽滤后移至60-70℃烘箱中干燥至恒重，最后加热至400-500℃，煅烧2-2.5h，研磨后过100目筛，即可制得纳米二氧化钛交联累托石；

3）取甲壳素15-25份，研磨后过50目筛，然后加入到40-45份由6-8%的氢氧化钠和4-6%的尿素做成的混合溶液中，混合搅拌后制得甲壳素溶液；

4）取环氧树脂5-7份、聚氧化丙烯二醇3-5份，混合后在转速为300-350r/min下搅拌40-50min，然后加热至60-80℃恒温反应1-1.5h，待反应结束后再加入丙烯酸4-5份，混合后在转速为400-450r/min下搅拌30-40min，然后升温至90-110℃，继续反应2-3h，即可制得聚醚多元醇改性环氧丙烯酸树脂；

5）将4）中的聚醚多元醇改性环氧丙烯酸树脂加入到3）中的甲壳素溶液中，加入过硫酸铵2-3份、过氧化二异丙苯3-4份、2）中的纳米二氧化钛交联累托石，混合后再加入氢氧化钠调节pH为8-9，在转速为500-600r/min下搅拌1-1.5h，然后升温至70-80℃，恒温反应2-3h，然后经抽滤后移至烘箱中，加热至60-70℃，干燥至恒重，研磨后过100目筛，即可制得改性甲壳素/纳米二氧化钛交联累托石复合粘结剂，即为型砂粘合剂。

4.一种如权利要求1所述的湿型铸造中的湿型砂制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

1）取淀粉3-4份、煤粉4-5份、渣油3-4份、膨润土3-4份，混合后加入蒸馏水30-40份，浸泡1-2h，然后在转速为300-350r/min下搅拌40-60min，制得混合液A；

2）取铬铁砂矿4-7份、石灰石砂4-5份、镁砂5-6份，混合后经研磨过50目筛，然后加入到混合液A中，在400-500r/min下搅拌30-50min，制得混合液B；

3）取普通新砂20-25份、回用砂5-8份、型砂粘合剂6-8份，干混1-2min，然后加入到混合液B中，在3000-4000r/min进行高速分散10-15min，过滤后即可制得湿型砂。