CN110357493A - 复合纤维新型矿物铸造材料及铸造方法 - Google Patents

复合纤维新型矿物铸造材料及铸造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了复合纤维新型矿物铸造材料及铸造方法，铸造材料按重量份数，包括以下原料：鹅卵石100‑150份，增重材料60‑100份，环氧树脂25‑30份，固化剂5‑10份，碳纤维0.02‑0.05份，聚乙烯纤维0.02‑0.05份，钢筋预埋件15‑20份。本发明的铸造材料制得的铸件具有超强的机械性能，在低温和高温状态下变形小，尺寸稳定，可广泛应用于机床设备的机座和床身，代替传统的铸铁铸造的机座和床身等，且铸造方法简单，周期短，环保无污染，成本低。

Description

复合纤维新型矿物铸造材料及铸造方法
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，尤其是涉及一种复合纤维新型矿物铸造材料及铸造方法。
背景技术
用树脂混凝土做机械配件使用的报道，最早是50年代欧美，苏联等国家，近十年，由于我国机加工行业对机床精度的静动态性能有较高要求，使传统的机床结构材料的性能不能满足要求。同时，由于金属材料的制造成本较高，生产周期长，且生产过程不环保，排放大量有害气体，严重污染环境。近十年常以树脂混凝土人造石材制作机床基础件，尤以机身最多，也有在常温下制作的机身，称为复合纤维矿物铸造，从公开的资料可知，目前复合纤维矿物铸造做机床基础件中最常见的问题是产生开裂，断裂，影响机床加工精度，且铸件机械性能强度低，重量轻，脆性大，在较大重量的撞击下易产生破损。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合纤维新型矿物铸造材料及铸造方法，通过该铸造材料在常温状态下制作的新型材料具有超强的机械性能，在低温和高温状态下变形小，尺寸稳定，可广泛应用于机床设备的机座和床身，代替传统的铸铁铸造的机座和床身等，以解决现有技术存在的上述问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
复合纤维新型矿物铸造材料，按重量份数，包括以下原料：鹅卵石100-150份，增重材料60-100份，环氧树脂25-30份，固化剂5-10份，碳纤维0.02-0.05份，聚乙烯纤维0.02-0.05份，钢筋预埋件15-20份。
进一步地，按重量份数，还包括0.8-1.2份的添加剂，所述添加剂为邻苯二甲酸二丁酯。
进一步地，所述增重材料包括铸铁粉和钢纤维，所述铸铁粉和钢纤维的质量比例为1.5-2:1；钢纤维的粒径为0.5-1.2mm，长度为20-25mm。
进一步地，按重量份数，包括以下原料：鹅卵石100份，增重材料60份，环氧树脂25份，固化剂8份，邻苯二甲酸二丁酯1.0份，碳纤维0.03份，聚乙烯纤维0.03份，钢筋预埋件15份；其中，增重材料中铸铁粉和钢纤维的质量比例为2:1。
进一步地，所述鹅卵石的粒径为8-15mm。
进一步地，所述碳纤维和聚乙烯纤维的长度均为20-30mm。
进一步地，所述钢筋预埋件为直径10-16mm的Q235圆钢。
本发明的复合纤维新型矿物铸造材料的铸造方法，包括如下步骤：
(1)将钢筋预埋件按铸件尺寸预制定作，并放入金属模具中；
(2)将鹅卵石、增重材料、碳纤维和聚乙烯纤维按配比混合，搅拌均匀；
(3)将环氧树脂、固化剂、添加剂按配比混合，搅拌均匀；
(4)将步骤(3)中的混合物与步骤(2)中的混合物进行混合后搅拌均匀，倒入步骤(1)中的金属模具中，在常温下自然凝固10-20小时后脱模。
本发明的复合纤维新型矿物铸造材料与金属铸造相比有以下优点：
(1)制造出的机器设备消震性好，故切削精度高，设备精度不受温度的影响而变化，复合纤维矿物铸件在铸造时为常温铸造，几乎没有内应力，可长期保证生产出的设备保持很高的精度。
(2)生产制造成本低，铸造工艺简单，不需要高技术工人，模具制造简单，对环境没有任何污染，其直接生产成本只有铸铁件的30％—50％，基本上没有后续再加工。
(3)生产周期短，复合纤维矿物铸造一般在10天以内就可成型。
(4)环保，机床底座是采取常温铸造，不需任何燃煤和加热，无任何排放，是真正的绿色生产技术。
(5)产品合格率高，由于复合纤维矿物铸件采用常温模具生产，只要模具没有问题，复合纤维矿物铸件能保证达到100％合格率。
本发明的复合纤维新型矿物铸造材料与现有的复合纤维矿物铸造相比，其有益效果在于：以鹅卵石作为铸造的主原料，辅以优化性能的配方，增重材料、碳纤维和聚乙烯纤维能够优化机械性能，钢筋预埋件对铸件起到加固作用，在常温状态下制作的新型材料具有超强的机械性能，在-20～150℃状态下，变形小，尺寸稳定，可广泛应用于机床设备的机座和床身，代替传统的铸铁铸造的机座和床身等。另外，本发明的铸造方法简单，周期短，环保无污染，尤其是成本低。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的一较为典型的具体实施方案之中，复合纤维新型矿物铸造材料，按重量份数，包括以下原料：鹅卵石100-150份，增重材料60-100份，环氧树脂25-30份，固化剂5-10份，邻苯二甲酸二丁酯0.8-1.2份，碳纤维0.02-0.05份，聚乙烯纤维0.02-0.05份，钢筋预埋件15-20份。其中，所述增重材料包括铸铁粉和钢纤维，所述铸铁粉和钢纤维的质量比例为1.5-2:1；钢纤维的粒径为0.5-1.2mm，长度为20-25mm；所述鹅卵石的粒径为8-15mm。；所述碳纤维和聚乙烯纤维的长度均为20-30mm；所述钢筋预埋件为直径10-16mm的Q235圆钢。
该复合纤维新型矿物铸造材料的铸造方法，包括如下步骤：
(1)将钢筋预埋件按铸件尺寸预制定作，并放入金属模具中；
(2)将鹅卵石、增重材料、碳纤维和聚乙烯纤维按配比混合，搅拌均匀；
(3)将环氧树脂、固化剂、添加剂按配比混合，搅拌均匀；
(4)将步骤(3)中的混合物与步骤(2)中的混合物进行混合后搅拌均匀，倒入步骤(1)中的金属模具中，在常温下自然凝固10-20小时后脱模。
实施例1
本实施例中的复合纤维新型矿物铸造材料，按重量份数，包括以下原料：鹅卵石100份，增重材料60份，环氧树脂25份，固化剂8份，邻苯二甲酸二丁酯1.0份，碳纤维0.03份，聚乙烯纤维0.03份，钢筋预埋件15份。其中，所述增重材料包括铸铁粉和钢纤维，所述铸铁粉和钢纤维的质量比例为2:1；钢纤维的粒径为0.8mm，长度为20mm；所述鹅卵石的粒径为8-15mm。；所述碳纤维和聚乙烯纤维的长度为20mm；所述钢筋预埋件为直径10mm的Q235圆钢。
实施例2
本实施例中的复合纤维新型矿物铸造材料，按重量份数，包括以下原料：鹅卵石120份，增重材料80份，环氧树脂28份，固化剂6份，邻苯二甲酸二丁酯0.8份，碳纤维0.02份，聚乙烯纤维0.02份，钢筋预埋件18份。其中，所述增重材料包括铸铁粉和钢纤维，所述铸铁粉和钢纤维的质量比例为1.5:1；钢纤维的粒径为1.0mm，长度为23mm；所述鹅卵石的粒径为8-15mm。；所述碳纤维和聚乙烯纤维的长度为25mm；所述钢筋预埋件为直径10mm的Q235圆钢。
实施例3
本实施例中的复合纤维新型矿物铸造材料，按重量份数，包括以下原料：鹅卵石150份，增重材料100份，环氧树脂30份，固化剂10份，邻苯二甲酸二丁酯1.2份，碳纤维0.05份，聚乙烯纤维0.05份，钢筋预埋件20份。其中，所述增重材料包括铸铁粉和钢纤维，所述铸铁粉和钢纤维的质量比例为1.8:1；钢纤维的粒径为1.2mm，长度为25mm；所述鹅卵石的粒径为8-15mm。所述碳纤维和聚乙烯纤维的长度为30mm；所述钢筋预埋件为直径16mm的Q235圆钢。
将实施例1-3中的铸造材料，采用本发明的铸造方法分别铸造成不同的铸件，并对铸件的机械性能进行测试，从测试结果得到，采用本发明的铸造材料以及铸造方法得到的铸件，其铸件密度范围为2.6～3.6g/cm；抗拉强度大于24MPa；抗压强度大于30MPa；抗剪切强度大于36MPa。
另外，采用实施例1的铸造材料分别铸造成不同的铸件，对其铸造成本和生产周期与现有技术进行对比，对比可知，采用本发明的原料和方法铸造的铸件其成本低、生产周期短、年产值高，以下是对比例。
对比例1、常用普通单板机线切割机床
目前市场上销售的普通单板机线切割机床机座、机身都是铸铁铸造而成，其销售价为3.5万元/每台，利润大约0.05万元/每台，每年全国大约销售在2万台左右，每台设备制造周期大约60天。
采用实施例1中的原料和方法生产普通单板机线切割机床，其直接生产成本大约为2万元/每台左右，如果按3万元/每台销售，利润大约0.3万元/每台，争取实现市场需求量的年销售15％，即3000台，年产值900万元。制造周期为20天。
对比例2、常用高端单板机线切割机床
该机床目前市场销售价为8万元/每台，利润大约万0.5万元/每台，每年全国大约销售1万台左右，每台设备制造周期大约90天。
采用实施例1中的原料和方法生产高端单板机线切割机床，其直接生产成本大约为3.5万元/每台左右，如果按7万元/每台销售，利润大约1万元/每台，争取实现市场需求量的年销售15％，即1500台，年产值1500万元，生产周期为30天。
对比例3、中走丝数控线切割机床
该机床目前市场销售价为10万元/每台，利润大约1万元/每台，每年全国大约销售5000台左右，每台设备制造周期大约90天。
采用实施例1中的原料和方法生产中走丝数控线切割机床，其直接生产成本大约为5.5万元/每台左右，如果按9万元/每台销售，利润大约3.5万元/每台，争取实现市场需求量的年销售10％，即500台，年产值1750万元，生产周期为30天。
对比例4、CKP360斜床身数控车床
该数控车床为各个企业最常用的设备，其设备销售价在8万元/每台左右(国内控制系统)，厂家利润低，大约为0.2万元/每台左右，但销售量大，全年大约销售量为5万台左右，且该设备使用率高，更换周期短，而现在设备生产厂家制造周期大约为90天。
采用实施例1中的原料和方法来生产CKP360斜床身数控车床(国内控制系统)，其直接生产成本大约为4.5万元/每台左右，将机床按6.5万元/每台销售，还有2万元/每台的利润，争取实现市场需求量的年销售5％，即2500台，年产值5000万。
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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.复合纤维新型矿物铸造材料，其特征在于：按重量份数，包括以下原料：鹅卵石100-150份，增重材料60-100份，环氧树脂25-30份，固化剂5-10份，碳纤维0.02-0.05份，聚乙烯纤维0.02-0.05份，钢筋预埋件15-20份。
2.根据权利要求1所述的复合纤维新型矿物铸造材料，其特征在于：按重量份数，还包括0.8-1.2份的添加剂，所述添加剂为邻苯二甲酸二丁酯。
3.根据权利要求2所述的复合纤维新型矿物铸造材料，其特征在于：所述增重材料包括铸铁粉和钢纤维，所述铸铁粉和钢纤维的质量比例为1.5-2:1；钢纤维的粒径为0.5-1.2mm，长度为20-25mm。
4.根据权利要求3所述的复合纤维新型矿物铸造材料，其特征在于：按重量份数，包括以下原料：鹅卵石100份，增重材料60份，环氧树脂25份，固化剂8份，邻苯二甲酸二丁酯1.0份，碳纤维0.03份，聚乙烯纤维0.03份，钢筋预埋件15份；其中，增重材料中铸铁粉和钢纤维的质量比例为2:1。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的复合纤维新型矿物铸造材料，其特征在于：所述鹅卵石的粒径为8-15mm。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的复合纤维新型矿物铸造材料，其特征在于：所述碳纤维和聚乙烯纤维的长度均为20-30mm。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的复合纤维新型矿物铸造材料，其特征在于：所述钢筋预埋件为直径10-16mm的Q235圆钢。
8.如权利要求1至7任意一项所述的复合纤维新型矿物铸造材料的铸造方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将钢筋预埋件按铸件尺寸预制定作，并放入金属模具中；
(2)将鹅卵石、增重材料、碳纤维和聚乙烯纤维按配比混合，搅拌均匀；
(3)将环氧树脂、固化剂、添加剂按配比混合，搅拌均匀；
(4)将步骤(3)中的混合物与步骤(2)中的混合物进行混合后搅拌均匀，倒入步骤(1)中的金属模具中，在常温下自然凝固10-20小时后脱模。
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