CN113695513B - 水玻璃钢砂铸型的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铸造，特别是一种水玻璃钢砂铸型及制备方法。一种水玻璃钢砂铸型，原砂为钢砂，钢砂通过水玻璃粘结定型。水玻璃钢砂铸型的制备方法，包括如下步骤：A、配砂；B、模型和砂箱准备；C、混砂；D、造型；D、铸型硬化；E、脱模。本发明铸型的钢砂蓄热和导热系数高，增强了激冷能力，所获铸件结晶组织细小、质地致密、力学性能优异，生产效率高、生产成本低；钢砂循环利用，与矿物砂相比减少了自然资源的消耗，也避免了大量固体废弃砂子的产生，节能环保。

Description

水玻璃钢砂铸型的制备方法
技术领域
本发明涉及铸造，特别是一种水玻璃钢砂铸型的制备方法。
背景技术
目前，铸造厂家普遍采用石英砂等矿物砂作为铸型的主材，具有耐火度高、来源广泛等优点，然而，矿物砂导热性差，在金属液体凝固过程中，由于冷却速度不足，不易获得细晶组织，根据 hall-petch 公式，多晶体金属的强度与晶粒直径的平方根成反比，就是欲获得高强度的铸件需要细化铸件组织，采用矿物砂制作铸型不易获得高度细化的组织。为了提高冷却速度，往往采用在型砂中局部加冷铁块或者直接采用金属铸型的办法，加冷铁虽然可在接近冷铁的铸件表面获得细晶粒，但是，一般是为了控制凝固顺序，继而控制缩孔和缩松缺陷的出现，以获得完整的铸件之目的，不能实现铸件整体的细晶化；而金属型铸造，由于金属液直接浇入金属型腔，直接接触金属型内壁，内壁上仅有薄薄的一层涂料，反复浇注高温金属液，铸型会发生热熔损、疲劳、龟裂等，寿命有限，运行成本高昂，特别是只适合那些形状简单、批量大、单重小的铸件，因此有局限性。此外在壳型铸造和消失模磁型铸造中也有填充钢丸的做法，但是，添加的是松散的钢丸，并没有附着粘结剂，壳型的冷却速度低， 消失模磁型需要外加磁场，现场生产条件复杂。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题，而提供一种水玻璃钢砂铸型的制备方法，以高铸件的品质。
本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：
一种水玻璃钢砂铸型，其特征在于：原砂为钢砂，钢砂通过水玻璃粘结定型；钢砂与水玻璃的质量分数比为 100：（1.0-1.5）；钢砂的成分为含碳量为 0.1%—2.0%，含铁量大于或等于97%，硫和磷的含量均小于或等于 0.1%；钢砂为多角形、椭圆形或圆形，钢砂的粒度为 16-70 目，每种目数的钢砂的比例不同。
一种水玻璃钢砂铸型的制备方法，包括如下步骤：
A 、配砂
选取市售钢砂，钢砂的粒度在 16 目至 70 目之间，将不同粒度的钢砂以不同的比例配好；
B、模型和砂箱准备
在模型表面涂脱模剂，在模型上预制转移涂料，转移涂料为两层，内层为耐火层，耐火层为耐火涂料，外层为隔热层，隔热层为隔热涂料，每喷涂一遍耐火涂料，紧接着就要在其表面再喷覆一次促凝剂，耐火层转移涂料的耐高温骨料为锆英粉、镁橄榄石粉和高铝矾土粉，耐火层转移涂料的悬浮剂为膨润土；隔热层转移涂料的骨料为硅藻土和高铝矾土粉，隔热层转移涂料的悬浮剂为膨润土；
C、混砂
将配好的钢砂加入混砂机，并加入占钢砂 1.0-1.5wt%的水玻璃，混合均匀后出砂待用；
D、造型
将混好后的水玻璃钢砂加入准备好的砂箱内，水玻璃钢砂紧实刮平，将模型放入水玻璃钢砂；
E、铸型硬化
将造型后的砂箱置于水玻璃钢砂 VRH-CO2硬化设备的真空箱内，进行硬化；
F、脱模
将硬化后的砂箱内的模型取出，将上砂箱和下砂箱组合为完整的铸型砂箱。
采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，有益效果是：
铸型的钢砂蓄热和导热系数高，增强了激冷能力，所获铸件结晶组织细小、质地致密、力学性能优异，生产效率高、生产成本低；钢砂循环利用，与矿物砂相比减少了自然资源的消耗， 也避免了大量固体废弃砂子的产生，节能环保。
进一步的，本发明的优化方案是：
铸造大截面铸件时，步骤 B 中的砂箱内的底部设置冷却管栅，冷却管栅内通入水、雾或空气以调整砂箱温度；砂箱为移动暗箱梁砂箱，移动暗箱梁砂箱的上箱口和下箱口均设有箱梁。
附图说明
图 1 是本发明实施例的砂箱示意图；
图 2 是本发明实施例的移动暗箱梁砂箱与第一冷却管栅示意图；
图 3 是本发明实施例的第一冷却管栅示意图；
图 4 是本发明实施例的移动暗箱梁砂箱与第二冷却管栅示意图；
图 5 是本发明实施例的第二冷却管栅示意图；
图中：模型板 1；砂箱 2；转移涂料 3；钢砂铸型 4；钢砂 4-1；型腔 5；移动暗箱梁砂箱 6； 箱梁 6-1；第一冷却管栅 7；冷却管 7-1；主冷却进管 7-2；主冷却出管 7-3；第二冷却管栅8；弯头 8-1。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步详述本发明。
参见图 1，一种水玻璃钢砂铸型，砂箱 2 内设有模型板 1，砂箱 2 内的原砂为钢砂4-1，钢砂 4-1 通过水玻璃粘结定型，形成钢砂铸型 4，钢砂 4-1 与水玻璃的质量分数比为 100：（1.0-1.5）。钢砂 4-1 的成分为含碳量为 0.1%—2.0%，含铁量大于或等于 97%，硫和磷的含量均小于或等于 0.1%。钢砂 4-1 的粒度为 16-70 目，每种目数的钢砂的比例不同，钢砂 4-1 的为多角形、椭圆形或圆形。模型的材质为木质、钢质或树脂，造型前在模型上涂转移涂料3，转移涂料 3 为两层，内层为耐火层，耐火层为耐火涂料，外层为隔热层，隔热层为隔热涂料，耐火层转移涂料的耐高温骨料为锆英粉、镁橄榄石粉和高铝矾土粉，悬浮剂为膨润土； 隔热层转移涂料的骨料为硅藻土和高铝矾土粉，悬浮剂为膨润土。砂箱 2的型腔内涂转移涂料 3，转移涂料 3 的隔热层和耐火层与模型相反，需要预先考虑涂料厚度对铸件尺寸的影响。转移涂料 3 含有固化剂，以便快速建立涂层强度。在喷涂过程中，每喷涂一遍耐火涂料，紧接着就要在其表面再喷覆一次促凝剂，这样避免涂料加厚时流淌和缩短涂料喷涂时间，如此使涂料逐步加厚，当涂料到一定厚度时（约 1.5-2.0mm），紧接着再涂刷一层“隔热涂料”，但这层涂料的厚度并不是均匀的，它要根据铸件各个局部不同截面大小等特点确定。
水玻璃钢砂铸型的制备方法（实施例一）
A 、配砂
选取 100 公斤市售钢砂 4-1，粒度配比：18 目/10wt%、30 目/20wt%、40 目/wt50%、70 目 20wt%；
B、模型和砂箱准备
在涂有硝基漆的木模型上预制转移涂料 3，转移涂料 3 为两层，内层为耐火层，外层为隔热层；在模型的试样部分 220mm 段喷涂总厚度 1.5mm 耐火涂料，上部 120mm 浇冒部分在1.5mm 厚的耐火涂料上再喷涂 2.5mm 隔热涂料，涂料总度 4mm；砂箱为梅花试块专用砂箱；
C、混砂
将配好的 100 公斤钢砂 4-1 加入混砂机内，启动混砂机，并加入 1.5 公斤的水玻璃，水玻璃模数为 2.0，密度 1.4g/ml3混合均匀后出砂待用；也可采用改性水玻璃或其他无机粘结剂。当采用改性水玻璃时，在前述水玻璃中加入水玻璃质量的 20-30%质量比的增强剂。
D、造型
将混好后的水玻璃钢砂加入准备好的砂箱 2 内，水玻璃钢砂手工紧实刮平；
E、铸型硬化
将造型后的砂箱 2 置于水玻璃钢砂 VRH-CO2硬化设备的真空箱内，进行硬化；
F、脱模
将硬化后的砂箱 2 内的模型取出，将上砂箱和下砂箱组合为完整的铸型砂箱。
在造好的铸型的型腔 5 中浇入 ZG200-400H 成分碳钢水，凝固后落砂，去除浇冒口系统，加工拉伸试样和冲击试样各 8 根，按照 GB/T228-2202（金属材料室温拉伸试验方法） 进行测试，测试结果（8 根平均值）：屈服强度 Rp0.2246MPa，抗拉强度 Rm573MPa，冲击吸收能 KV251J。
水玻璃钢砂铸型的制备方法（实施例二）
A 、配砂
选取 100 公斤市售钢砂 4-1，粒度配比：18 目/10wt%、30 目/20wt%、40 目/50wt%、70 目 20wt%；
B、模型和砂箱准备
模型为鄂破齿板（图 2 所示），鄂破齿板为大截面铸件，在涂有硝基漆的木模型上再涂转移涂料 3，转移涂料 3 为两层，内层为耐火层，外层为隔热层；具体做法是：在模型整体喷涂 2mm 耐火涂料，然后在上部冒口部分与浇道部分再覆盖 2mm 隔热涂料，此处涂层总度 4mm。砂箱为移动暗箱梁砂箱 6（图 3 所示），移动暗箱梁砂箱 6 的上下箱口都有箱梁 6-1，箱梁 6-1 能随意调整位置、对砂型起撑吊并用的强固作用。移动暗箱梁砂箱 6的底部设置第一冷却管栅 7，第一冷却管栅 7 由多根平行的冷却管 7-1 构成，冷却管 7-1 并联，相邻的冷却管 7-1两两并联后与主冷却进管 7-2 和主冷却出管 7-3 连通；
C、混砂
将配好的 100 公斤钢砂 4-1 加入混砂机内，启动混砂机，并加入 1.5 公斤的水玻璃，水玻璃模数在 2.6，密度 1.5g/ml3混合均匀后出砂待用；
D、造型
将混好后的水玻璃钢砂加入准备好的砂箱 2 内，将水玻璃钢砂手工紧实刮平；
E、铸型硬化
将造型后的砂箱 2 置于水玻璃钢砂 VRH-CO2硬化设备的真空箱内，进行硬化；
F、脱模
将硬化后的砂箱 2 内的模型取出，将上砂箱和下砂箱组合为完整的铸型砂箱。在造好的铸型型腔 5 中浇入 QT500-7 成分铁水，凝固后落砂，敲落分离试棒，加工拉伸试样4 根，进行测试，测试结果（取平均值）：Rp356MPa，Rm613MPa，断后延伸率 A为 8%。
水玻璃钢砂铸型的制备方法（实施例三）
A 、配砂
选取 200 公斤市售钢砂 4-1，粒度配比：18 目/10wt%、30 目/20wt%、40 目/wt50%、70 目 20wt%；
B、模型和砂箱准备
模型为高铬铸铁耐磨螺套（图 4 所示），螺套外形轮廓尺寸Ф120*200，中空结构，内径60mm，螺套材质牌号 BTMCr20 （GB/T8263-2010）。模型的材料是树脂，在模型上预制转移涂料 3，转移涂料 3 为两层，内层为耐火层，外层为隔热层；在模型外周和侧面喷涂1.5mm 耐火涂料，然后再覆盖 2mm 隔热涂料，总厚度 3.5mm，准备好砂芯。砂箱为移动暗箱梁砂箱6（图 4 所示），移动暗箱梁砂箱 6 的底部和两侧分别设置第二冷却管栅 8（图 5所示），第二冷却管栅 8 由多根平行的冷却管 7-1 构成，冷却管 7-1 通过弯头 8-1 串联；
C、混砂
将配好的 200 公斤钢砂 4-1 加入混砂机内，启动混砂机，并加入 3 公斤的水玻璃，水玻璃模数在 2.6，密度 1.5g/ml3混合均匀后出砂待用；
D、造型
将混好后的水玻璃钢砂加入准备好的砂箱 2 内手工紧实刮平；
E、铸型硬化
将造型后的砂箱 2 置于水玻璃钢砂 VRH-CO2硬化设备的真空箱内，进行硬化；
F、脱模与浇铸
将硬化后的砂箱 2 内的模型取出，将上砂箱和下砂箱组合为完整的铸型砂箱。
在造好的铸型型腔 5 中浇入 BTMCr20 成分铁水,凝固后落砂去除浇冒系统，进行热处理，然后用线切割机从本体取样进行硬度、冲击韧性测试，耐磨性测试、测试结果：硬度： HRC62，冲击吸收能量 KN2/4.5J，按 ASTM G65 标准测试磨损失重，失重 0.185g。
本发明使用钢砂作铸型主材，采用水玻璃作粘结剂，以此制得的铸型蓄热和导热系数高，增强了激冷能力，所获铸件结晶组织细小、质地致密、力学性能优异、生产效率高、生产成本低；本方法所用钢砂能循环利用，与矿物砂相比减少了自然资源的消耗，也避免了大量固体废弃砂子的产生。本发明避免消耗大量的石英砂，避免继续向大自然的索取、破坏自然生态环境以及由此而产生的大量固体废弃物问题，是绿色环保自然友好型的造型方法。

Claims (2)

1.一种水玻璃钢砂铸型的制备方法，包括如下步骤：
A 、配砂
选取市售钢砂，钢砂的粒度在16目至70目之间，将不同粒度的钢砂以不同的比例配好；
B、模型和砂箱准备
在模型表面涂脱模剂，在模型上预制转移涂料，转移涂料为两层，内层为耐火层，外层为隔热层，耐火层为耐火涂料，隔热层为隔热涂料，每喷涂一遍耐火涂料，紧接着就要在其表面再喷覆一次促凝剂，耐火层转移涂料的耐高温骨料为锆英粉、镁橄榄石粉和高铝矾土粉，耐火层转移涂料的悬浮剂为膨润土；隔热层转移涂料的骨料为硅藻土和高铝矾土粉，隔热层转移涂料的悬浮剂为膨润土；
C、混砂
将配好的钢砂加入混砂机，并加入占钢砂1.0-1.5wt%的水玻璃，混合均匀后出砂待用；
D、造型
将混好后的水玻璃钢砂加入准备好的砂箱内，水玻璃钢砂紧实刮平；
E、铸型硬化
将造型后的砂箱置于水玻璃钢砂VRH-CO2硬化设备的真空箱内，进行硬化；
F、脱模
将硬化后的砂箱内的模型取出，将上砂箱和下砂箱组合为完整的铸型砂箱。
2.根据权利要求1所述的水玻璃钢砂铸型的制备方法，其特征在于：铸造大截面铸件时，步骤B中的砂箱内的底部设置冷却管栅，冷却管栅内通入水、雾或空气以调整砂箱温度；砂箱为移动暗箱梁砂箱，移动暗箱梁砂箱的上箱口和下箱口均设有箱梁。
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CN102825211A (zh) * 2012-09-19 2012-12-19 中北大学 一种非占位涂料及其应用
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CN104801659B (zh) * 2015-04-16 2016-08-24 西南大学 一种自硬转移涂料及其使用方法
CN110834069A (zh) * 2018-08-16 2020-02-25 湖北谷城锐丰机械有限公司 一种砂型铸造方法

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