CN111451484A - 一种铸造用不定形发热补贴及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种铸造用不定形发热补贴及其制备方法，属于铸造技术领域。本发明的发热补贴包括发热剂、石英砂、碱性酚醛树脂、固化剂，所述发热剂的重量份数为80份，石英砂的的重量份数为20份，所述碱性酚醛树脂的重量为发热剂与石英砂重量份数总和的8％，所述固化剂的重量为碱性酚醛树脂的25％。通过将事先称量好各组分混匀后加入芯盒中，对其进行捣紧；之后，将其静置，使其固化、成型。本发明通过精确控制各组分含量，保证发热补贴持续供热，增强补缩冒口补缩功能，同时，精确控制碱性酚醛树脂、固化剂的量，将各组分粘连在一起，构成一整体，便于后续发热补贴与铸件的直接分离，无需进行切削打磨等操作。

Description

一种铸造用不定形发热补贴及其制备方法

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，更具体地说，涉及一种铸造用不定形发热补贴及其制备方法。

背景技术

铸造是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，以获得零件或毛坯的方法。随着科学技术的飞速发展，各种装置、设备不断涌现，在进行生产铸造的工艺过程中，经常遇到所需铸件的尺寸大小不一问题，铸件在成型过程中，由于尺寸大小的不同，钢液在冷凝时，其尺寸较大的区域内部凝固速度较慢，导致该区域内部极容易出现缩孔、缩松等缺陷，从而严重影响铸件的质量，无法适应市场的需求。

如图1所示，在方框区域极容易出现缩孔、缩松等缺陷。为了解决上述问题，一般在铸件上的相应位置设有实样补贴，如图2所示，该实样补贴的原料与铸件的材料一致，通过实样补贴打开铸件的补缩通道，但是铸件出来后，其补贴部位需要通过碳刨和人工打磨将其除去，从而增加材料消耗和人工成本，且增加的实样补贴降低了产品的出品率。

经检索，中国专利申请号：CN 201420573623.3，授权公告日：2015年2月25日，发明创造名称：一种随形发热补贴座，该申请案通过在发热冒口与心盘轮缘之间增设有发热材料制作而成的随形发热补贴座，当随形发热补贴座在接触钢水时其发热材料会燃烧，从而产生大量的热量使得心盘轮缘的环状窄小区域较长时间处于高温状态，使得通过随形发热补贴座的钢液加热到较高温度，可以保障钢液较长时间保持液体状态，当心盘内腔热节内的钢液冷却凝固后，随形发热补贴座内部的钢液才会凝固，最后是发热冒口中的钢液凝固，补缩效果良好。虽然通过增加该发热补贴座能够在原有基础减少73％的切割气刨面积，但是浇铸完后，仍然需要切除掉发热补贴座以及发热冒口部分的冷却钢液，并对其进行打磨等操作。因此，需进一步改进。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中铸件采用发热补贴时需对接触处进行切割打磨等问题，提供一种铸造用不定形发热补贴；本发明的发热补贴替换原先实样补贴的位置，同时精确控制发热补贴中发热剂、石英砂、碱性酚醛树脂和固化剂的含量，保证发热补贴能够为接触区域持续供热，从而增强补缩冒口补缩功能，保证铸件成品的质量，此外，精确控制固化剂的量，将各组分粘连在一起，构成一整体，便于后续发热补贴与铸件的直接分离，无需进行切削打磨等操作，提高铸件产品的质量和工作效率，降低生产成本。

本发明还提供一种铸造用不定形发热补贴的制备方法，其目的在于控制发热补贴中各组分的均匀性的同时，使各组分成为具有一定强度的整体，从而保证发热补贴在使用时能持续供热，以及后续发热补贴与铸件的直接分离。

2、技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种铸造用不定形发热补贴，包括发热剂、石英砂、碱性酚醛树脂和固化剂，所述发热剂的重量份数为80份，石英砂的的重量份数为20份，所述碱性酚醛树脂的重量为发热剂与石英砂重量份数总和的8％，所述固化剂的重量为碱性酚醛树脂的25％。

作为本发明的更进一步改进，所述发热剂包括铝、氧化铁、空心微珠、硝酸钾以及高铝矾土。

作为本发明的更进一步改进，按重量百分比，所述铝的含量为发热剂含量的26％-32％，氧化铁的含量为发热剂含量的15％-18％，空心微珠的含量为发热剂含量的10％-16％，硝酸钾的含量为发热剂含量的21％-25％，高铝矾土的含量为发热剂含量的16％-23％。

作为本发明的更进一步改进，还包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂的重量为碱性酚醛树脂的1％。

作为本发明的更进一步改进，所述硅烷偶联剂采用型号为KH-560。

作为本发明的更进一步改进，所述石英砂的粒度控制在2-4mm。

一种铸造用不定形发热补贴的制备方法，利用上述的一种铸造用不定形发热补贴，其过程为：将实现称量好的发热剂、石英砂、碱性酚醛树脂、固化剂以及硅烷偶联剂在混砂机中混匀搅拌，搅拌后，加入预先制好的芯盒中，对其进行捣紧；之后，将其静置，使其固化、成型。

作为本发明的更进一步改进，在混砂机中搅拌混匀时间控制在3min-5min；静置时间控制8min-12min。

3、有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种铸造用不定形发热补贴，通过精确控制发热补贴中发热剂、石英砂、碱性酚醛树脂和固化剂的含量，保证发热补贴能够为接触区域持续供热，从而增强补缩冒口补缩功能，保证铸件成品的质量，此外，精确控制固化剂的量，将各组分粘连在一起，构成一整体，便于后续发热补贴与铸件的直接分离，无需进行切削打磨等操作，提高铸件产品的质量和工作效率，降低生产成本；

(2)本发明的一种铸造用不定形发热补贴，其发热剂中的硝酸钾作为供氧源，在高温的条件下释放氧，铝与释放的氧发生反应，为发热补贴接触区域持续供热，此外，为了保证所释放的热量不会快速散失，空心微珠对部分热量进行存储，进一步提高热量供应的持续性；

(3)本发明的一种铸造用不定形发热补贴，通过控制发热剂中各组分的含量，一方面，保证拥有充足的热源，使得与发热补贴接触区域的铸件内的钢水处于液态，从而便于冒口对缺陷区域进行补缩，改善铸件成品的质量；另一方面，有效延长发热剂所产生的热量的逸散时间，保证供应的持续性，避免出现供热的断层，保证铸件产品的质量；

(4)本发明的一种铸造用不定形发热补贴，通过添加硅烷偶联剂能改善发热剂以及石英砂在碱性酚醛树脂中分散性的均匀性，从而进一步保证发热剂供热的均匀性，有利于提高铸件成品的质量；此外，硅烷偶联剂能够提高整个发热补贴的粘接力，从而进一步提高发热补贴的抗冲刷能力，同时，便于后续发热补贴的直接分离；

(5)本发明的一种铸造用不定形发热补贴，石英砂作为后续发热补贴的骨料，通过石英砂的粒度，能够有效保证发热补贴的整体强度，在浇铸过程中，有效避免钢水对发热补贴的冲刷而造成发热补贴的溃散。

(6)本发明的一种铸造用不定形发热补贴的制备方法，通过将事先称量好的发热剂、3#石英砂、碱性酚醛树脂、固化剂以及硅烷偶联剂混匀后加入预先制好的芯盒中，对其进行捣紧并静置，使得发热补贴中各组分的均匀性的同时，各组分成为具有一定强度的整体，从而保证发热补贴在使用时能持续供热，以及后续发热补贴与铸件的直接分离。

附图说明

图1为现有技术中铸件的局部区域结构示意图；

图2为现有技术中实样补贴在铸件上使用的结构示意图；

图3为本发明中的一种铸造用不定形发热补贴在铸件上使用的结构示意图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

现有技术对于铸造过程中采用金属补贴对铸件进行补缩，从而改善铸件的质量，但是，后期所生产出的铸件其表面需要对其进行切削打磨等处理，即将金属补贴部位所形成的多余部分去除，从而保证产品的生产质量以及尺寸。

由于上述方式对于所加工出的产品进行切削打磨处理，对于影响产品的质量造成一定的影响，同时，也严重降低生产效率，因此，解决该问题是现有铸造技术中的重中之中。随着科学技术的不断发展，开始出现发热补贴，如中国专利申请号：CN 201420573623.3，通过发热补贴替代金属补贴，虽然能够减少后续铸件切削量以及打磨量，但是在该申请案中也提到后续仍然需要对其进行切削操作，需进一步改进。

本实施例的一种铸造用不定形发热补贴，包括发热剂、石英砂，其中，发热剂的主要作用是为了保证发热补贴在使用过程中，当发热剂与钢水接触后，使得发热补贴接触部位持续发热，从而增强冒口补缩。本实施例中的发热剂的重量份数为80份，石英砂的的重量份数为20份。

值得说明的是，发热剂中含有铝、氧化铁、空心微珠、硝酸钾以及高铝矾土，其中，铝的含量控制在发热剂含量的26％-32％，氧化铁的含量为发热剂含量的15％-18％，空心微珠的含量为发热剂含量的10％-16％，硝酸钾的含量为发热剂含量的21％-25％，高铝矾土的含量为发热剂含量的16％-23％，上述发热剂中各组分的含量为重量百分比。

通过发热剂中铝的氧化进行放热，从而为发热补贴接触区域进行供热，同时，由于空心微珠的存在，铝氧化放出的热量部分能够存储在空心微珠中，对该部分热量进行保温，从而保证发热补贴能够持续供热，增强补缩冒口补缩功能，保证铸件成品的质量。

优选的，本实施例中铝的含量控制在发热剂含量的26％，氧化铁的含量为发热剂含量的16％，空心微珠的含量为发热剂含量的13％，硝酸钾的含量为发热剂含量的25％，高铝矾土的含量为发热剂含量的20％。

此外，本实施例中的石英砂采用3#石英砂，且该石英砂的粒度控制在2-4mm。通过石英砂作为后续发热补贴的骨料，提高整体的强度。

本实施例的发热剂在使用过程中，需要在指定部位进行添加，如图3所示，其发热补贴在替换原先实样补贴的位置；由于发热剂中的各组分，以及石英砂为粉末状，在浇铸钢水时，如果采用粉状，钢水会将发热剂、石英砂冲散，从而严重影响铸件的质量。本实施例中增加了碱性酚醛树脂以及固化剂，其中，碱性酚醛树脂的重量为发热剂与石英砂重量份数总和的8％，且固化剂的重量为碱性酚醛树脂的25％。

优选的，本实施例中的固化剂采用碱性酚醛树脂固化剂，通过碱性酚醛树脂固化剂增强粘结性能，从而将发热剂、石英砂粘连在一起，保证发热补贴为一整体。此外，碱性酚醛树脂中含有多个羟甲基，常温下没有完全交联，但是在高温下可实现继续缩合，进行二次硬化，从而进一步增强发热补贴的抗钢水冲刷能力。

值得说明的是，经过碱性酚醛固化剂将各组分粘连成一整体，其中，石英砂作为粘连后的骨架，从而为发热补贴提供良好的支撑环境，保证拥有足够的强度，在钢水浇铸时，拥有更好的抗冲刷能力；同时，也有效避免各组分进入到钢水中而影响后续铸件的质量。此外，通过精确控制碱性酚醛固化剂的含量，使得当铸件固定成型后，其发热补贴仍然为一整体，从而便于后续发热补贴的直接分离。

本实施例的碱性酚醛树脂固化剂的含量添加过多，虽然能够保证进一步加强整个发热补贴的粘结强度，以及抗冲刷能力，但是，由于过多的碱性酚醛树脂固化剂会阻碍发热补贴中发热剂的发热性能，即钢水在浇铸时，钢水与发热补贴表面的发热剂相接触，为发热剂提供反应条件，从而进行发热，为发热补贴部位提供热量，由于发热补贴为一整体，钢水是无法与内部的发热剂相接触，因此，只能通过热传递的作用进行传递，过多的碱性酚醛树脂固化剂会阻碍这一过程，影响发热剂的发热性能，从而影响冒口的补缩能力，造成铸件较厚的区域补缩不够充分，仍然存在缩孔、缩松等缺陷，铸件产品的质量并不能满足要求。

值得说明的是，虽然碱性酚醛树脂固化剂的阻碍的程度并不是很高，但是整个发热补贴在发热的过程中，其持续供热能力会出现断层，铸件在冷却过程中，一旦出现供热的断层之后，除非后续提供更加多的热量，补充断层所缺少的热量，否则与该发热补贴相接触的部位的温度会下降，从而加快该区域的凝固速度，使得铸件中的补缩通道越来越小，降低冒口的补缩能力，使得生产出的铸件质量下降。

此外，如果碱性酚醛树脂固化剂的含量添加较小，发热补贴的各成分的混合粘结时，其粘接程度较差，导致钢水在浇铸的过程中，容易被钢水冲散，使得发热补贴完全失去作用，起不到相应补缩的能力，同时，冲散后的发热补贴材料会分布在各个区域，严重影响成品逐渐的质量。另外，发热补贴在发挥作用时，其碱性酚醛树脂和碱性酚醛树脂固化剂会消耗一部分，铸件在冷却过程中，已成整体的发热补贴的局部区域仍然会成为松散的粉体状态，可能会随的液态钢水流动，达不到相应的补缩效果，同时也对铸件成品的质量造成影响。

综上所述，需严格控制发热补贴中碱性酚醛树脂固化剂的加入量，保证发热补贴在发挥作用时，能够持续的提供热量，同时，在铸件的凝固过程中，保证发热补贴始终为一整体，避免发热补贴影响铸件的质量，从而便于铸件冷凝结束后，将仍为一整体的发热补贴与铸件直接分离，从而避免切削打磨工序，提高铸件产品的质量和工作效率，降低生产成本。

本实施例的一种铸造用不定形发热补贴，当铸件完全凝固后，其发热补贴仍然为一整体，且发热补贴与铸件表面不会粘紧在一起，从而便于发热补贴与铸件的直接分离，一般能够自动脱落。值得说明的是，有时，铸件冷凝结束后，发热补贴会粘在铸件表面，需要人为用工具敲击几下，将发热补贴与铸件相分离。此外，发热补贴为一整体，也有利于发热补贴与型砂相分离，保证后续型砂能够重复直接利用，节省中间分离操作，提高工作效率。

实施例2

本实施例的一种铸造用不定形发热补贴，基本同实施例1，其不同之处在于：按重量百分比计算，所述发热剂中铝的含量控制在发热剂含量的28％，氧化铁的含量为发热剂含量的15％，空心微珠的含量为发热剂含量的11％，硝酸钾的含量为发热剂含量的23％，高铝矾土的含量为发热剂含量的23％。

实施例3

本实施例的一种铸造用不定形发热补贴，基本同实施例1，其不同之处在于：按重量百分比计算，所述发热剂中铝的含量控制在发热剂含量的32％，氧化铁的含量为发热剂含量的17％，空心微珠的含量为发热剂含量的10％，硝酸钾的含量为发热剂含量的24％，高铝矾土的含量为发热剂含量的17％。

实施例4

本实施例的一种铸造用不定形发热补贴，基本同实施例1，其不同之处在于：按重量百分比计算，所述发热剂中铝的含量控制在发热剂含量的31％，氧化铁的含量为发热剂含量的15％，空心微珠的含量为发热剂含量的14％，硝酸钾的含量为发热剂含量的22％，高铝矾土的含量为发热剂含量的18％。

实施例5

本实施例的一种铸造用不定形发热补贴，基本同实施例1，其不同之处在于：按重量百分比计算，所述发热剂中铝的含量控制在发热剂含量的27％，氧化铁的含量为发热剂含量的17％，空心微珠的含量为发热剂含量的15％，硝酸钾的含量为发热剂含量的21％，高铝矾土的含量为发热剂含量的20％。

更进一步的，本实施例的发热补贴中还添加有硅烷偶联剂，该硅烷偶联剂的重量为碱性酚醛树脂的1％，通过该硅烷偶联剂能改善发热剂以及石英砂在碱性酚醛树脂中分散性的均匀性，从而进一步保证发热剂供热的均匀性，有利于提高铸件成品的质量；此外，硅烷偶联剂能够提高整个发热补贴的粘接力，从而进一步提高发热补贴的抗冲刷能力，同时，便于后续发热补贴的直接分离。

优选的，本实施例的硅烷偶联剂采用型号为KH-560。

通过对碱性酚醛树脂固化剂以及硅烷偶联剂的添加量进行控制，整个铸件凝固过程中，能够充分的为相接触区域提供持续的热量，从而有利于冒口对铸件的补缩，提高铸件的质量；同时，保证整个过程中，发热补贴始终为一整体，从而便于后续发热补贴与铸件、型砂的分离。

本实施的一种铸造用不定形发热补贴的制备方法，采用上述的发热补贴，其过程为：

首先，操作人员需要根据实际铸件，确定发热补贴的安装位置以及所需发热补贴的形状；

其次，将事先称量好的发热剂、3#石英砂、碱性酚醛树脂、碱性酚醛树脂固化剂以及硅烷偶联剂加入混砂机中，对各组分进行搅拌混匀，其搅拌混匀时间控制在3min-5min，从而保证各组分混合的均匀性，后续发热补贴在使用时，为接触部位持续供热；经搅拌后将其放入预先制好的芯盒中，对其进行捣紧。上述搅拌时间为一范围值，根据发热补贴的总量进行决定，总量越高，控制搅拌时间越长，可以为3min、3.5min、……4min……4.5min或5min。

值得说明的是，由于添加的成分基本为粉末状，需要根据铸件的现状以及所需发热补贴的形状，事先将芯盒制作完成，所以后续所加工出的发热补贴形状并不是固定的，需根据实际使用情况进行决定，因此，发热补贴的形状可变，提高发热补贴的使用灵活性，从而适应更多不同形状的铸件。

经过混匀捣紧后，将其静置8min-12min，优选的，静置10min，使其固化、成型，从而使发热补贴为一整体，保证发热补贴具有一定的强度，以及较高的抗冲刷能力。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种铸造用不定形发热补贴，其特征在于：包括发热剂、石英砂、碱性酚醛树脂和固化剂，所述发热剂的重量份数为80份，石英砂的的重量份数为20份，所述碱性酚醛树脂的重量为发热剂与石英砂重量份数总和的8％，所述固化剂的重量为碱性酚醛树脂的25％。

2.根据权利要求1所述的一种铸造用不定形发热补贴，其特征在于：所述发热剂包括铝、氧化铁、空心微珠、硝酸钾以及高铝矾土。

3.根据权利要求2所述的一种铸造用不定形发热补贴，其特征在于：按重量百分比，所述铝的含量为发热剂含量的26％-32％，氧化铁的含量为发热剂含量的15％-18％，空心微珠的含量为发热剂含量的10％-16％，硝酸钾的含量为发热剂含量的21％-25％，高铝矾土的含量为发热剂含量的16％-23％。

4.根据权利要求3所述的一种铸造用不定形发热补贴，其特征在于：还包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂的重量为碱性酚醛树脂的1％。

5.根据权利要求4所述的一种铸造用不定形发热补贴，其特征在于：所述硅烷偶联剂采用型号为KH-560。

6.根据权利要求5所述的一种铸造用不定形发热补贴，其特征在于：所述石英砂的粒度控制在2-4mm。

7.一种铸造用不定形发热补贴的制备方法，其特征在于，利用权利要求4-6中任一项所述的一种铸造用不定形发热补贴，其过程为：将实现称量好的发热剂、石英砂、碱性酚醛树脂、固化剂以及硅烷偶联剂在混砂机中混匀搅拌，搅拌后，加入预先制好的芯盒中，对其进行捣紧；之后，将其静置，使其固化、成型。

8.根据权利要求7所述的一种铸造用不定形发热补贴的制备方法，其特征在于：在混砂机中搅拌混匀时间控制在3min-5min；静置时间控制8min-12min。

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