CN109773120B - 树脂自硬砂混砂工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及树脂砂制造工艺，尤其涉及树脂自硬砂混砂工艺，包括原料准备及预处理、检查混砂装置的情况、预存原料、混砂和出砂几个步骤，通过在原料准备时对原料进行预处理，提升了原料的性能；同时还通过清洁球将干燥和除尘同步进行，从而减少了处理时间，提升了生产效率；所以本方案提升了原料的质量，增强了型芯的性能，解决了原料在运输或存储过程中质量受影响导致的型芯质量受影响的情况，避免了原料浪费的情况。

Description

树脂自硬砂混砂工艺

技术领域

本发明涉及树脂砂制造工艺，尤其涉及树脂自硬砂混砂工艺。

背景技术

自硬砂是在铸造过程中使用的型砂中添加树脂等固化剂，使砂型能够自行硬化的铸造用砂，主要应用于铸造行业。树脂自硬砂除具有树脂砂所具有的优点外，还具有适用范围广、生产组织灵活的特点，是树脂粘结剂砂中用量最大的有机化学粘结剂砂，因为树脂自硬砂填充于砂箱或芯盒后，不需再给型芯以诸如烘干或吹固化气等处理，铸型或型芯即可在砂箱或芯盒内自行固化。但是自硬砂对原材料以及制作时的环境要求都很高，通常要求干砂中水分的质量分数小于1％，原砂中的含泥量或干砂中的含尘量的质量分数为1％～3％，而且保存过程中也必须格外注意存储环境；但是空气中难免会有水蒸气和扬尘，而原料又不可能每次买多少就用多少，所以就会有很多原砂在保存的过程中吸收空气中的水分；而且原砂在运输、搬运等过程也会产生泥分，导致原砂的透气性下降，进而导致型芯以及铸件的质量受影响；而且现有的原砂都只能保存很短的时间，六个月就不能投入生产使用了，但是自硬砂只能随产随用，导致其只能适用于小批量生产，所以很容易导致原砂的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供树脂自硬砂混砂工艺,使得原砂的保存时间更长，而且投入使用时的含水量和含泥量均降低到最少的状态，从而提升型芯的质量，进而保证了铸件的质量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：树脂自硬砂混砂工艺，包括以下步骤：

A、原料准备：准备原砂、树脂、固化剂和偶联剂，原砂的质量份数为1份，树脂的质量占原砂质量的0.9％～1.1％，固化剂占原砂质量的30％～35％、偶联剂占原砂质量的0.5％；，并对原砂进行干燥处理，干燥的同时放入用于除尘的清洁球；

B、检查混砂装置的情况：检查出砂速度、以及树脂泵和固化剂泵的频率设置是否符合要求；

C、预存原料：将上述原料分别预存到混砂装置内预存原料的预存部，其中，预存原砂时，用10目的筛子将清洁球过滤出来；

D、混砂：启动混砂装置，使混碾开始运转；待混碾运行平稳后，再控制预存部将各原料加入混砂桶内；加入原料时，控制设备先将原砂加入混砂桶内，并在加入原砂的过程中，同时控制设备向原砂上喷洒树脂形成预混砂；然后再控制设备向混砂桶内喷洒固化剂和偶联剂，经过混砂桶搅拌混合后形成混合砂；混砂时长为28～33秒；

E、出砂：将混砂完成后的混合砂输送到芯盒内。

采用上述技术方案时，1)在原料使用之前对原砂进行干燥和除尘处理，保证了原砂投入使用的过程中含沙量和含水量均处于最低值，避免了含沙量和含水量对原砂透气性的影响，进而保证了原砂的透气性和最终铸件的质量；而且本方案利用干燥的过程，同时进行除尘，减少了加工时间，提升加工效率；

2)本方案还通过将原料预存到混砂装置内的方式，避免了混砂过程中操作工人近距离添加原料导致的操作工人工作强度大的问题；还避免了操作工人长期近距离接触上述原料对身体健康造成的威胁；同时也避免了操作工人人为添加原料时，加入速度不一导致的原料分布不均匀的情况，从而避免了混砂时间增长导致的混砂过程中出现硬化板结的情况；

3)本方案采用了在加入原砂的过程中喷入树脂形成预混砂的方式，使得树脂相对均匀地喷在原砂上，从而减少了混砂时间，而且也避免了树脂堆积的情况导致的树脂使用率较低的情况；其次本方案是形成预混砂后，再加入固化剂和偶联剂进行混合，使得各原料之间有序进行添加和混合，使得混砂过程高效而有序，而且还提升了混砂均匀性；

4)本方案避免了树脂堆积导致的树脂使用率低的情况，从而降低了树脂的质量比，即减少了树脂的使用量，从而大幅度降低了成本；同时，降低树脂使用量还能减少混砂、浇铸过程中生成的有毒有害气体，从而保护了操作工人的身体健康，还降低了环境的污染。

进一步，进行步骤A之前，将橡泥放入空心金属球内制成用于除尘的清洁球，并在空心金属球的周壁上钻取若干通孔；对原砂进行干燥处理时，将清洁球放到原砂上即可，干燥处理的过程中，定时对原砂进行搅拌混合，使原砂受热均匀。

采用本方案时，初始时清洁球位于原砂的上方，所以干燥原砂时产生的水蒸气向上蒸腾到原砂表面时，便被清洁球内的橡皮泥吸入，从而使得原砂上方的水蒸气减少，进而避免了水蒸气再次凝结后回到原砂内的情况，因为原砂在生产过程中已经进行干燥等处理，目前原砂中的水分主要来源为空气中的水蒸气，所以原砂中的含水量本身是比较少的，只是因为自硬砂对原砂的质量要求很高，所以才需要对原砂进行再次处理，所以橡皮泥的吸水性足以将原砂中挥发出来的水蒸气吸收干净；同时，因为水蒸气被吸收了，所以原砂上方的空气里，水蒸气的含量并无明显增加，所以原砂内较后挥发出来的水蒸气向上挥发的过程中，不会因为上面空气湿度明显增加而受阻，所以本方案还有利于加快水蒸气的挥发速度，进而提升原砂的干燥效率；当原砂被加热到一定程度后，对原砂进行搅拌时，会使得清洁球混入原砂内，而此时清洁球已经吸收了一定热量，所以能对处于较上层的原砂进行保温，避免较上层的原砂受热不足导致的干燥不充分的情况；同时，原砂里的泥分会通过通孔进入到空心金属球内，而空心金属球内的橡皮泥因为吸收了热能以及从原砂中挥发出来的水蒸气而变得很柔软，所以这些泥分进入空心金属球后便粘附在橡皮泥上，从而实现了对原砂里的泥分进行清洁的目的。若采用吸水性很强的硅胶来吸收水蒸气时，因为硅胶的吸水性很强，而原砂中的水分并不很多，会很容易出现硅胶未能软化，硅胶无法吸附原砂里的泥分的情况，而且原砂中的水分含量并不是很多，没有必要使用硅胶。

进一步，所述清洁球的直径为1cm～3cm，清洁球上的通孔直径小于0.02mm。

本方案可以最大程度地将能原砂里的泥分筛入到清洁球内进行统一收集和处理，同时避免原砂进入清洁球内导致浪费。

进一步，步骤E中，将混合砂输送到芯盒内之前，在芯盒内涂抹脱模剂。

本方案避免了铸件成型后进行脱模时，铸件与芯盒发生粘连导致的脱模失败的情况，而且还使得脱模过程简洁容易，进而加快了脱模速度，提升了脱模效率，进而降低了生产成本。

进一步，所述脱模剂包括铝银粉和工业酒精；其中铝银粉使用前应通过76目的筛网过滤，工业酒精的纯度大于95％。

本方案的脱模剂遮盖力极好，耐气候性良好，还具有良好的耐高温性能。

进一步，制作脱模剂时，先将铝银粉倒入准备好的容器中，然后一边以8～14转/秒的速度搅拌铝银粉，一边将工业酒精倒入装有铝银粉的容器内，铝银粉与工业酒精的质量份数比例为1:88～93；倒入适量工业酒精并搅拌均匀后，再加入少许悬浮剂和粘接剂，悬浮剂和粘接剂的总的质量份数与铝银粉的质量份数比为6～11:1。

本方案有效提升了脱模剂的悬浮性能和粘连性能，避免了脱模剂涂覆效果不佳的情况。

进一步，所述树脂的水分小于9％、糖醇大于80％、含氮量小于2％。

本方案的树脂含氮量很小，从而大幅度降低了铸造壁厚不匀的铸钢件时出现热烈现象的概率，减少了铸造厚大铸钢件时造成气孔的情况。

进一步，所述固化剂的固体物含量大于60％，游离硫酸小于1.8％。

本方案的固化剂含硫量很低，从而降低了释放二氧化硫等有害气体的概率，同时也降低了铸造时在铸件上形成气孔，进而影响铸件质量的情况。

进一步，步骤E中混合砂进入芯盒之前，先用松砂机将硬化结块的混合砂进行松砂。

因为硬化结块的混合砂进入芯盒会直接影响到型芯的质量，使得铸件的外表面质量不佳；而且混砂时间是极短的，此时硬化程度并不高，所以直接用松砂机对其进行松散即可，所以本方案使得混合砂进入芯盒后能充分反应，提升型芯的强度质量。

进一步，要求步骤B中，出砂速度设定为每30秒出砂74Kg，树脂泵的频率设定为19Hz～20Hz，固化剂泵的频率设定为19Hz～21Hz。

本方案能使得树脂和固化剂更均匀地喷洒在混砂机里，从而还能降低混合难度，从而减少混砂的耗时。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一：

树脂自硬砂混砂工艺，包括以下步骤：

A、原料准备：原料包括原砂、树脂、固化剂和偶联剂，原砂的质量份数为1份，树脂的质量占原砂质量的0.9％，固化剂占原砂质量的30％、偶联剂占原砂质量的0.5％；并对原砂进行干燥处理，此处选用烘烤的方式进行干燥，干燥的同时放入用于除尘的清洁球，以降低原砂的含水量和含泥量；本实施例中，树脂选用红棕色的半透明液体，且树脂的水分小于9％、糖醇大于80％、含氮量小于2％；固化剂选用深棕色油状液体，且固化剂的固体物含量大于60％，游离硫酸小于1.8％；偶联剂为KH550。而且，进行步骤A之前，将橡皮泥放入空心金属球内制成用于除尘的清洁球，并在空心金属球的周壁上均匀钻取若干通孔；对原砂进行烘烤干燥时，将清洁球放到原砂上即可，烘烤干燥的过程中，定时对原砂进行搅拌混合，使原砂受热更均匀。本实施例中，清洁球的直径为3cm，清洁球上的通孔直径为0.02mm。本方案中，干燥处理完后，待原砂冷却到砂温为20℃后方可使用。

B、检查混砂装置的情况：混砂前操作人员必须检查所有设备运行状态是否良好，各项参数设置是否符合规定，比如出砂速度，以及树脂泵和固化剂泵的频率；本实施例中，步骤B的出砂速度设定为每30秒出砂74Kg，树脂泵的频率设定为19Hz～20Hz，固化剂泵的频率设定为19Hz～21Hz。检测时，若发现参数有问题，则操作人员重新设置参数；若发现设备有问题，则立即通知操纵室取掉保险，然后进行清理或维修；若步骤B检查后发现设备良好、其他一切正常，则进入步骤C。

C、预存原料：将上述原料分别预存到混砂装置内预存原料的预存部，其中，预存原砂时，用10目的筛子将清洁球过滤出来；

D、混砂：启动混砂装置，使混碾开始运转；然后将原砂加入混砂桶内；加入原砂的过程中，同时向原砂上喷洒树脂形成预混砂；然后再向混砂桶内喷洒固化剂和偶联剂，经过混砂桶搅拌混合后形成混合砂；混砂时长为28秒；本实施例中，原砂入口的阀门每隔33秒打开一次，混砂出口的阀门在原砂入口的阀门关闭后28秒打开。

E、出砂：将混砂完成后的混合砂输送到芯盒内；本实施例中，将混合砂输送到芯盒内之前，在芯盒内涂抹脱模剂。脱模剂包括铝银粉和工业酒精，铝银粉通过76目的筛网过滤筛选，工业酒精的纯度为95％；制作脱模剂时，先将铝银粉倒入准备好的容器中，然后一边以8～14转/秒的速度搅拌铝银粉，一边将工业酒精倒入装有铝银粉的容器内，铝银粉与工业酒精的质量份数比例为1:93；倒入适量工业酒精并搅拌均匀后，再加入少许悬浮剂和粘接剂，悬浮剂和粘接剂的总的质量份数与铝银粉的质量份数比为6:1。本实施例中，混合砂进入芯盒之前，先用松砂机将硬化结块的混合砂进行松砂。

采用本方案时，在原料使用之前对原砂进行干燥和除尘处理，保证了原砂投入使用的过程中含沙量和含水量均处于最低值，避免了含沙量和含水量对原砂透气性的影响，进而保证了原砂的透气性和最终铸件的质量；而且本方案利用干燥是过程，同时进行除尘，减少了加工时间，提升加工效率。

本方案还通过将原料预存到混砂装置内的方式，避免了混砂过程中操作工人近距离添加原料导致的操作工人工作强度大的问题；还避免了操作工人长期近距离接触上述原料对身体健康造成的威胁；同时也避免了操作工人人为添加原料时，加入速度不一导致的原料分布不均匀的情况，从而避免了混砂时间增长导致的混砂过程中出现硬化板结的情况。

本方案采用了在加入原砂的过程中喷入树脂形成预混砂的方式，使得树脂相对均匀地喷在原砂上，从而减少了混砂时间，而且也避免了树脂堆积的情况导致的树脂使用率较低的情况；其次本方案是形成预混砂后，再加入固化剂和偶联剂进行混合，使得各原料之间有序进行添加和混合，使得混砂过程高效而有序，而且还提升了混砂均匀性。

本方案避免了树脂堆积导致的树脂使用率低的情况，从而降低了树脂的质量比，即减少了树脂的使用量，从而大幅度降低了成本；同时，降低树脂使用量还能减少混砂、浇铸过程中生成的有毒有害气体，从而保护了操作工人的身体健康，还降低了环境的污染。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于清洁球的直径为1cm，通孔的直径为0.01mm；树脂的质量占原砂质量的1.1％，固化剂占原砂质量的35％；原砂经过干燥处理后，待原砂冷却到砂温为30℃后方可使用，混砂时间为33秒。原砂入口的阀门每隔36秒打开一次，混砂出口的阀门在原砂入口的阀门关闭后33秒打开；铝银粉与酒精的质量份数比例为1:88，悬浮剂和粘接剂的总的质量份数与铝银粉的质量份数比为11:1。

实施例三

本实施例与实施例一的区别在于清洁球的直径为2cm，通孔的直径为0.015mm；树脂的质量占原砂质量的1.0％，固化剂占原砂质量的33％。原砂经过干燥处理后，待原砂冷却到砂温为30℃后方可使用，混砂时间为30秒。原砂入口的阀门每隔38秒打开一次，混砂出口的阀门在原砂入口的阀门关闭后30秒打开；铝银粉与酒精的质量份数比例为1:91，悬浮剂和粘接剂的总的质量份数与铝银粉的质量份数比为8:1。

三个实施例中空心金属球上通孔的直径小于等于0.02mm，使得原砂无法进入空心金属球内，但直径小于0.02mm的部分均可以进入空心金属球内，而且空心金属球内的橡皮泥能将进入的泥分粘附住，避免其再次混入原砂内，所以本发明构思能减少原砂中的泥分。实施例一中通孔的直径最大，能进入空心金属球内的泥分最多，而且空心金属球的直径也最大，使得进入空心金属球内的泥分均能被粘附在空心金属球内，所以实施例一中得到的原砂含泥量和含水量均是最小，原砂质量最好；实施例二中通孔的直径最小，同时空心金属球的直径也最小，所以实施例二的空心金属球在搅拌的过程中，更容易进入原砂的底部，使得泥分更容易进入空心金属球内，但是空心金属球对原砂上层的保温效果有所降低，所以实施例二中含泥量和含水量均比实施例一高，但是因为实施例二中未能除去的部分，直径较大，所以对原砂中的间隙填充作用较小，对原砂的透气性影响也很低；实施例三得到的原砂含泥量和含水量与实施例一的相同，而且其空心金属球比实施例一更深入地落入原砂内部，但也不像实施例二那样过多地落入原砂内部，所以其空心金属球对原砂上层的保温效果更佳，使得实施例三的原砂含水量更均匀，更不容易出现原砂干燥不均匀的情况。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本发明所省略描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (9)

1.树脂自硬砂混砂工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A、原料准备：准备原砂、树脂、固化剂和偶联剂，原砂的质量份数为1份，树脂的质量占原砂质量的0.9％～1.1％，固化剂占原砂质量的30％～35％、偶联剂占原砂质量的0.5％，并对原砂进行干燥处理，干燥的同时放入用于除尘的清洁球；

B、检查混砂装置的情况：检查出砂速度、以及树脂泵和固化剂泵的频率设置是否符合要求；

C、预存原料：将上述原料分别预存到混砂装置内预存原料的预存部内，其中，预存原砂时，用10目的筛子将清洁球过滤出来；

D、混砂：启动混砂装置，使混碾开始运转；待混碾运行平稳后，再控制预存部将各原料加入混砂桶内；加入原料时，控制设备先将原砂加入混砂桶内，并在加入原砂的过程中，同时控制设备向原砂上喷洒树脂形成预混砂；然后再控制设备向混砂桶内喷洒固化剂和偶联剂，经过混砂桶搅拌混合后形成混合砂；混砂时长为28～33秒；

E、出砂：将混砂完成后的混合砂输送到芯盒内；

进行步骤A之前，将橡皮 泥放入空心金属球内制成用于除尘的清洁球，并在空心金属球的周壁上钻取若干通孔；对原砂进行干燥处理时，将清洁球放到原砂上即可，干燥处理的过程中，定时对原砂进行搅拌混合，使原砂受热均匀。

2.根据权利要求1所述的树脂自硬砂混砂工艺，其特征在于：所述清洁球的直径为1cm～3cm，清洁球上的通孔直径小于0.02mm。

3.根据权利要求1所述的树脂自硬砂混砂工艺，其特征在于：进行步骤E时，将混合砂输送到芯盒内之前，在芯盒内涂抹脱模剂。

4.根据权利要求3所述的树脂自硬砂混砂工艺，其特征在于：所述脱模剂包括铝银粉和工业酒精；其中铝银粉使用前应通过76目的筛网过滤，工业酒精的纯度大于95％。

5.根据权利要求4所述的树脂自硬砂混砂工艺，其特征在于：制作脱模剂时，先将铝银粉倒入准备好的容器中，然后一边以8～14转/秒的速度搅拌铝银粉，一边将工业酒精倒入装有铝银粉的容器内，铝银粉与工业酒精的质量份数比例为1:88～93；倒入适量工业酒精并搅拌均匀后，再加入少许悬浮剂和粘接剂，悬浮剂和粘接剂的总的质量份数与铝银粉的质量份数比为6～11:1。

6.根据权利要求1所述的树脂自硬砂混砂工艺，其特征在于：所述树脂的水分小于9％、糖醇大于80％、含氮量小于2％。

7.根据权利要求6所述的树脂自硬砂混砂工艺，其特征在于：所述固化剂的固体物含量大于60％，游离硫酸小于1.8％。

8.根据权利要求1所述的树脂自硬砂混砂工艺，其特征在于：步骤E中混合砂进入芯盒之前，先用松砂机将硬化结块的混合砂进行松砂。

9.根据权利要求1所述的树脂自硬砂混砂工艺，其特征在于：步骤B中，出砂速度设定为每30秒出砂74Kg，树脂泵的频率设定为19Hz～20Hz，固化剂泵的频率设定为19Hz～21Hz。