CN112872293A - 一种用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺 - Google Patents

一种用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于机械制造技术领域，具体涉及一种用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺。它包括如下步骤：（S1）用清水将型砂洗净；（S2）将水洗后的型砂用酸液进行超声清洗；（S3）用清水洗去残留的酸液后烘干；（S4）将烘干后的型砂与复合粘结剂置于混砂机中混合均匀得混砂；（S5）使用射芯机将混砂射入模具中成型；（S6）将成型的砂模放入烘箱中加热固化，取出冷却至室温；（S7）将钢水浇注入固化后的砂模内，冷却后得到铸件。通过对砂模制造工艺的改进，尤其是对粘结剂的深度优化，显著提高的砂模的稳定性，满足深孔轴类件的铸造要求。此外，本发明提供的工艺对型砂的要求较低，除了可以使用原砂制造砂模，也可以使用旧砂制造砂模。

Description

一种用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺
技术领域
本发明属于机械制造技术领域，具体涉及一种用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺。
背景技术
覆膜砂铸造工艺是生产金属件常用的铸造工艺之一。但是，受到砂模稳定性的影响，深孔轴类件常不采用覆膜砂铸造工艺进行生产，而更多地采用机加工的方式生产，材料利用率较低。因此，如何提高砂模的稳定性是相关工程技术人员所面临的一项重要的课题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺，包括如下步骤：
(S1)用清水将型砂洗净；
(S2)将水洗后的型砂用酸液进行超声清洗；
(S3)用清水洗去残留的酸液后烘干；
(S4)将烘干后的型砂与复合粘结剂按重量计100:1.0-1.5置于混砂机中混合均匀，得混砂；
(S5)使用射芯机将混砂射入模具中成型，模具表面事先涂一层水溶性硅油；
(S6)将成型的砂模放入烘箱中加热固化，取出冷却至室温；
(S7)将钢水浇注入固化后的砂模内，冷却后得到铸件；
步骤(S4)中，所述复合粘结剂按重量计包括以下组分：
聚醋酸乙烯酯100份；
酚醛树脂25-35份；
钛白粉20-40份；
聚丙烯酰胺15-18份；
羧甲基纤维素钠5-10份；
三聚氰胺4-6份；
乌洛托品4-5份；
碳酸钠3-9份；
1-乙基乙基醚-3-甲基咪唑四氟硼酸盐1-2份；
0.1mol/L的环己六醇六磷酸水溶液3-5份；
HK560硅烷偶联剂1-2份；
加入一定量的水使复合粘结剂中的水分含量在3±0.5％范围内。
进一步地，步骤(S2)中，酸洗时使用的酸液为3-5mmol/L的盐酸溶液。
进一步地，步骤(S2)中，酸洗是将型砂置于3-5mmol/L的稀盐酸溶液中超声清洗2-5min。
进一步地，步骤(S4)中，混砂机混砂时，控制砂温为50-60℃。
进一步地，步骤(S6)中，固化温度为180-260℃。
进一步地，步骤(S6)中，固化时间为4-6h。
进一步地，步骤(S7)中，所述钢水按重量计包括以下组分：C0.3-0.4％，Si 0.5-0.8％，Mn 0.7-0.9％，S≤0.15％，P≤0.18％，Ni 1.2-2.0％、Nd 0.5-0.6％、Co 0.15-0.20％、Fe余量。
进一步地，步骤(S7)中，钢水浇注温度为1370-1390℃。
本发明提供的用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺，通过对砂模制造工艺的改进，尤其是对粘结剂的深度优化，显著提高的砂模的稳定性，满足深孔轴类件的铸造要求。此外，本发明提供的工艺对型砂的要求较低，除了可以使用原砂制造砂模，也可以使用旧砂制造砂模。
附图说明
图1为砂模的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步阐明本发明，这些实施例是示例性的，旨在说明问题和解释本发明，并不是一种限制。
实施例1
一种用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺，包括如下步骤：
(S1)用清水将型砂洗净；
(S2)将水洗后的型砂用酸液进行超声清洗；
(S3)用清水洗去残留的酸液后烘干；
(S4)将烘干后的型砂与复合粘结剂按重量计100:1.3置于混砂机中混合均匀，得混砂；
(S5)使用射芯机将混砂射入模具中成型，模具表面事先涂一层水溶性硅油；
(S6)将成型的砂模放入烘箱中加热固化，取出冷却至室温；
(S7)将钢水浇注入固化后的砂模内，冷却后得到铸件；
步骤(S4)中，所述复合粘结剂按重量计包括以下组分：
聚醋酸乙烯酯100份；
酚醛树脂30份；
钛白粉28份；
聚丙烯酰胺15份；
羧甲基纤维素钠8份；
三聚氰胺5份；
乌洛托品4份；
碳酸钠7份；
1-乙基乙基醚-3-甲基咪唑四氟硼酸盐1份；
0.1mol/L的环己六醇六磷酸水溶液4份；
HK560硅烷偶联剂1份；
加入一定量的水使复合粘结剂中的水分含量在3±0.5％范围内。
本实施例步骤(S2)中，酸洗是将型砂置于5mmol/L的稀盐酸溶液中超声清洗3min。
本实施例步骤(S4)中，混砂机混砂时，控制砂温为55℃。
本实施例步骤(S6)中，固化温度为220℃；固化时间为5h。
本实施例步骤(S7)中，所述钢水按重量计包括以下组分：C 0.35％，Si 0.5-0.8％，Mn 0.8％，S≤0.15％，P≤0.18％，Ni 1.6％、Nd 0.5％、Co 0.18％、Fe余量；浇注时钢水温度为1380℃。
实施例2
一种用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺，包括如下步骤：
(S1)用清水将型砂洗净；
(S2)将水洗后的型砂用酸液进行超声清洗；
(S3)用清水洗去残留的酸液后烘干；
(S4)将烘干后的型砂与复合粘结剂按重量计100:1.0置于混砂机中混合均匀，得混砂；
(S5)使用射芯机将混砂射入模具中成型，模具表面事先涂一层水溶性硅油；
(S6)将成型的砂模放入烘箱中加热固化，取出冷却至室温；
(S7)将钢水浇注入固化后的砂模内，冷却后得到铸件；
步骤(S4)中，所述复合粘结剂按重量计包括以下组分：
聚醋酸乙烯酯100份；
酚醛树脂25份；
钛白粉20份；
聚丙烯酰胺15份；
羧甲基纤维素钠5份；
三聚氰胺4份；
乌洛托品4份；
碳酸钠3份；
1-乙基乙基醚-3-甲基咪唑四氟硼酸盐1份；
0.1mol/L的环己六醇六磷酸水溶液3份；
HK560硅烷偶联剂1份；
加入一定量的水使复合粘结剂中的水分含量在3±0.5％范围内。
本实施例步骤(S2)中，酸洗是将型砂置于3mmol/L的稀盐酸溶液中超声清洗2min。
本实施例步骤(S4)中，混砂机混砂时，控制砂温为50℃。
本实施例步骤(S6)中，固化温度为180℃；固化时间为4h。
本实施例步骤(S7)中，所述钢水按重量计包括以下组分：C 0.3％，Si 0.5-0.8％，Mn 0.7％，S≤0.15％，P≤0.18％，Ni 1.2％、Nd 0.5％、Co 0.15％、Fe余量；浇注时钢水温度为1370℃。
实施例3
一种用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺，包括如下步骤：
(S1)用清水将型砂洗净；
(S2)将水洗后的型砂用酸液进行超声清洗；
(S3)用清水洗去残留的酸液后烘干；
(S4)将烘干后的型砂与复合粘结剂按重量计100:1.5置于混砂机中混合均匀，得混砂；
(S5)使用射芯机将混砂射入模具中成型，模具表面事先涂一层水溶性硅油；
(S6)将成型的砂模放入烘箱中加热固化，取出冷却至室温；
(S7)将钢水浇注入固化后的砂模内，冷却后得到铸件；
步骤(S4)中，所述复合粘结剂按重量计包括以下组分：
聚醋酸乙烯酯100份；
酚醛树脂35份；
钛白粉40份；
聚丙烯酰胺18份；
羧甲基纤维素钠10份；
三聚氰胺6份；
乌洛托品5份；
碳酸钠3-9份；
1-乙基乙基醚-3-甲基咪唑四氟硼酸盐2份；
0.1mol/L的环己六醇六磷酸水溶液5份；
HK560硅烷偶联剂2份；
加入一定量的水使复合粘结剂中的水分含量在3±0.5％范围内。
本实施例步骤(S2)中，酸洗是将型砂置于5mmol/L的稀盐酸溶液中超声清洗5min。
本实施例步骤(S4)中，混砂机混砂时，控制砂温为60℃。
本实施例步骤(S6)中，固化温度为260℃；固化时间为6h。
本实施例步骤(S7)中，所述钢水按重量计包括以下组分：C 0.4％，Si 0.8％，Mn0.9％，S≤0.15％，P≤0.18％，Ni 2.0％、Nd0.6％、Co 0.20％、Fe余量；浇注时钢水温度为1390℃。
对比例1
省去粘结剂中的三聚氰胺，其余操作与实施例1相同。
对比例2
省去粘结剂中的1-乙基乙基醚-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，其余操作与实施例1相同。
对比例3
省去粘结剂中的环己六醇六磷酸水溶液，其余操作与实施例1相同。
对比例4
同时省去粘结剂中的1-乙基乙基醚-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和环己六醇六磷酸水溶液，其余操作与实施例1相同。
砂模稳定性测试
将各实施例和对比例步骤(S6)制得的砂模粘在振动台上，分别在测试条件1和测试条件2下进行测试。
测试条件1：振动台纵向振动1min，振幅6cm，频率1Hz；然后横向振动1min，振幅6cm，频率1Hz。
测试条件2：振动台纵向振动1min，振幅10m，频率3Hz；然后横向振动1min，振幅10cm，频率3Hz。
在砂模稳定性测试中，型砂均使用原砂，测试结果如表1所示。
型砂复用性测试
将各实施例和对比例的工艺循环多次，其中第轮工艺使用原砂作为型砂，之后每一轮工艺中的型砂均为上一轮工艺中浇注后的型砂经破碎筛分后得到。过程中，每一轮均制造多个砂模，随机选取一部分上振动台测试(按照测试条件1进行测试)，另一部分进行浇注。测试结果如表2所示。
上述两项测试过程中制造的砂模均为同一种结构和尺寸的砂模，包括下模和上模，如图1所示。
表1砂模稳定性测试结果
Figure BDA0002870311890000091
表2型砂复用性测试结果
Figure BDA0002870311890000092
由表1和表2可见，本发明提供的工艺能够得到结构非常稳定可靠的砂模，能够满足深孔轴类件的铸造要求，并且，本发明提供的工艺能够对型砂进行很好地循环利用。进一步对比分析表明，在粘结剂中添加适量的1-乙基乙基醚-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和环己六醇六磷酸水溶液，能够显著提高砂模的结构强度和稳定性；此外三聚氰胺在首轮测试中并未对砂模结构造成明显的影响，但其对型砂的复用性能具有至关重要的作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺，其特征在于：包括如下步骤：
（S1）用清水将型砂洗净；
（S2）将水洗后的型砂用酸液进行超声清洗；
（S3）用清水洗去残留的酸液后烘干；
（S4）将烘干后的型砂与复合粘结剂按重量计100:1.0-1.5置于混砂机中混合均匀，得混砂；
（S5）使用射芯机将混砂射入模具中成型，模具表面事先涂一层水溶性硅油；
（S6）将成型的砂模放入烘箱中加热固化，取出冷却至室温；
（S7）将钢水浇注入固化后的砂模内，冷却后得到铸件；
步骤（S4）中，所述复合粘结剂按重量计包括以下组分：
聚醋酸乙烯酯100份；
酚醛树脂25-35份；
钛白粉20-40份；
聚丙烯酰胺15-18份；
羧甲基纤维素钠5-10份；
三聚氰胺4-6份；
乌洛托品4-5份；
碳酸钠3-9份；
1-乙基乙基醚-3-甲基咪唑四氟硼酸盐1-2份；
0.1mol/L的环己六醇六磷酸水溶液3-5份；
HK560硅烷偶联剂1-2份；
加入一定量的水使复合粘结剂中的水分含量在3±0.5%范围内。
2.根据权利要求1所述的用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺，其特征在于：步骤（S2）中，酸洗时使用的酸液为3-5mmol/L的盐酸溶液。
3.根据权利要求2所述的用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺，其特征在于：步骤（S2）中，酸洗是将型砂置于3-5mmol/L的稀盐酸溶液中超声清洗2-5min。
4.根据权利要求1所述的用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺，其特征在于：步骤（S4）中，混砂机混砂时，控制砂温为50-60℃。
5.根据权利要求1所述的用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺，其特征在于：步骤（S6）中，固化温度为180-260℃。
6.根据权利要求5所述的用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺，其特征在于：步骤（S6）中，固化时间为4-6h。
7.根据权利要求1所述的用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺，其特征在于：步骤（S7）中，所述钢水按重量计包括以下组分： C 0.3-0.4%，Si 0.5-0.8%，Mn 0.7-0.9%，S≤0.15%，P≤0.18%，Ni 1.2-2.0%、Nd 0.5-0.6%、Co 0.15-0.20%、Fe余量。
8.根据权利要求7所述的用于制造深孔轴的覆膜砂铸造工艺，其特征在于：步骤（S7）中，钢水浇注温度为1370-1390℃。
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