一种CO₂气体硬化的“双相”砂型芯制芯方法

专利名称：一种CO₂气体硬化的“双相”砂型芯制芯方法
技术领域：
本发明涉及一种CO2气体硬化的“双相”砂型芯制芯方法，属于铸造工业中砂芯制 芯领域。
背景技术：
目前国内外CO2气体硬化的砂种主要有水玻璃砂、碱性酚醛树脂砂和水溶性树脂 砂，其基本工艺是将混好的型芯砂充填芯盒，然后吹CO2气体使其硬化成型，由于先硬化后 脱模，使型芯尺寸精度准确。CO2气硬水玻璃砂生产成本低，但却存在着溃散性差、型芯砂 不好清理、浇注后铸件表面粘砂等问题，严重制约着其应用；而CO2气硬碱性酚醛树脂砂存 在吹气不好控制，且对CO2气体的压力和流量要求苛刻，以及强度低、成本高、气味大，铸件 浇注后苯酚、甲醛扩散，造成环境污染的问题，也极大地限制了该工艺的推广等。其它型芯 (制芯)工艺经济性欠缺，以及技术复杂等因素的制约也妨碍了其工程化。

发明内容
本发明的目的是为了克服CO2气硬水玻璃砂和CO2气硬碱性酚醛树脂砂各自的的 缺点，并将二者的缺点相互补变成优点，提供一种CO2气体硬化的“双相”砂型芯制芯方法。本发明的方法是以CO2气硬水玻璃砂作为制作型芯的一相型芯砂原料，以CO2气硬水溶性树脂砂 作为制作型芯的另一相型芯砂原料，将CO2气硬水玻璃砂相作为型芯内部本体、将CO2气硬 水溶性树脂砂相作为型芯的表面填充到芯盒内，砂型芯表面的CO2树脂砂相厚度在15mm 25mm，填砂完毕后，向芯盒内通入CO2气体，通入CO2气体的压力控制在0. 3MPa 0. 5Mpa，直 至水玻璃砂相完全硬化为止，使型芯砂整体硬化成型为一体；其中=CO2水玻璃砂按重量比， 以100份石英砂、4 6份水玻璃为组份混制而成；CO2树脂砂按重量比，以100份石英砂、 3. 5 4. 5份树脂，再加入占树脂重量30 44%的促硬剂为组份混制而成。上述原料砂中石英砂粒度为50 100目，粒型为圆形或椭圆；水玻璃模数为 2. 0 2. 45 ；密度1. 45g/cm3 1. 55g/cm3 ；树脂为聚丙烯酸酯密度1. lg/cm3 1. 2g/cm3 ； 粘度600 SOOmpas;促硬剂采用中国船舶重工集团第十二研究所生产的促硬剂产品，其成 分为以氢氧化钙的超细粉为主加入微量的有机盐混合物。在上述方法中，混制出的CO2水玻璃砂、CO2树脂砂基本物理性能如下CO2水玻璃砂即时抗压强度彡1. 2Mpa, 24h抗压强度3. OMpa,残留强度 彡 4. OMpa ；CO2树脂砂即时抗压强度彡0. 9Mpa，24h抗压强度6. OMpa，残留强度彡0. 25Mpa。本发明解决了 CO2气硬水玻璃砂溃散性差、型芯砂不好清理、浇注后铸件表面粘 砂，铸件清理靠人工用大锤砸或用风稿清理，劳动强度大、生产效率低，极易损伤铸件等问 题；CO2气硬碱性酚醛树脂砂吹气不好控制，并要求有一定的背压，对CO2气体的压力和流量 要求苛刻，且型芯强度低、成本高、气味大，铸件浇注后苯酚、甲醛扩散，污染环境，环保效果差等问题。同时解决了酚醛树脂砂型芯铸件浇注后基本溃散，铸件落砂时混入型砂回收系 统，湿型粘土砂中的粘土膜很难包覆在其砂粒表面，破坏和割裂了粘土砂的粘土 “膜”和粘 土粘结“桥”，而湿型粘土砂的强度取决于粘土膜的厚度和粘土 “桥”的数量，为不使粘土砂 的强度下降，不得不增加膨润土的加入量，膨润土加入量的增加也要求了水的加入量增加， 水的加入量增加反过来又影响、恶化了湿型粘土砂的其它工艺性能；在湿型粘土砂中酚醛 树脂砂属于有害物质，应杜绝类似于酚醛树脂砂等憎水材料的混入，以保持湿型粘土砂性 能的稳定；另一方面CO2酚醛树脂砂生产成本高，气味大，铸件浇注后苯酚、甲醛扩散，造成 污染环境问题，环保效果差等问题。本发明的“双相”砂型芯制芯方法，发挥了 CO2树脂砂相溃散性好和水溶性的优势， 同时也正好利用了水玻璃砂残留强度高、溃散性差缺点，变为优点，铸件浇注后，与铸件表 面接触部位的CO2树脂砂相全部溃散，隔开了铸件与型芯内部(本体)部位CO2水玻璃砂， 使铸件与型芯内部(本体)部位CO2水玻璃砂相脱落；型芯内部(本体)部位的CO2水玻璃 砂残留强度高、溃散性差缺点，使型芯内部(本体)部位CO2水玻璃砂相不易被破碎，保持 了型芯内部(本体)部位CO2水玻璃砂的完整性和大砂块，难以进入型砂回收系统，被整体 排出；而与铸件表面接触部位的CO2树脂砂溃散后进入型砂回收系统，CO2树脂砂的水溶性， 与型砂回收系统的湿型粘土砂的粘土膜很好的融合一体，相当于补充了新砂。不仅解决了 上述生产手段存在的技术问题，同时在成本上有所降低。本发明的有益的效果本发明不仅解决了 CO2气硬水玻璃砂生产存在着的溃散性差、型芯砂不好清理、浇 注后铸件表面粘砂等问题；以及CO2气硬碱性酚醛树脂砂存在吹气不好控制且对CO2气体的 压力和流量要求苛刻，强度低、成本高、气味大，铸件浇注后苯酚、甲醛扩散，造成环境污染 等问题，并兼有CO2水玻璃砂的快速固化效果和CO2树脂砂溃散性好的优点，在制芯、浇注全 部生产过程不产生任何有害气体，使用方便。铸件清理效率比CO2气硬水玻璃砂提高4 6 倍；生产成本比CO2气硬碱性酚醛树脂砂、胺法冷芯盒树脂砂、呋喃自硬树脂砂和单一的CO2 树脂砂降低6 10倍；并且降低了劳动强度，提高了生产效率。
具体实施例方式实施例1 (a) CO2水玻璃砂的配方100重量份石英砂+6重量份水玻璃；(b) CO2树脂砂的配方100重量份石英砂+4. 5重量份树脂+占树脂重量40 %的硬促剂。“双相”砂型芯表面的CO2树脂砂相厚度在20mm 25mm。通入CO2气体压力控制 在0. 5Mpa，吹气时间60s。以该方案制成的铁路车辆后从板座“双相”砂型芯，表面光洁，轮廓清晰，铸件浇注 后，内部的“双相”砂型芯经落砂机震击后全部脱落，铸件清理效率比CO2气硬水玻璃砂提高 6倍，铸件表面不粘砂，铸件表面质量明显好于CO2气硬水玻璃砂。实施例2:(a) CO2水玻璃砂的配方
100重量份石英砂+5重量份水玻璃；(b) CO2树脂砂的配方100重量份石英砂+4重量份树脂+占树脂重量30 %的硬促剂。“双相”砂型芯表面的CO2树脂砂相厚度在15mm 20mm。通入CO2气体压力控制 在0. 3Mpa，吹气时间40s。以该方案制成的北奔重卡小齿轮壳体“双相”砂型芯，表面光洁，轮廓清晰，铸件浇 注后，内部的“双相”砂型芯经落砂机震击后全部脱落，铸件清理效率比CO2气硬水玻璃砂提 高5倍，铸件表面不粘砂，铸件表面质量明显好于CO2气硬水玻璃砂。
权利要求
一种CO2气体硬化的“双相”砂型芯制芯方法，其特征是以CO2气硬水玻璃砂作为制作型芯的一相型芯砂原料，以CO2气硬水溶性树脂砂作为制作型芯的另一相型芯砂原料，将CO2气硬水玻璃砂相作为型芯内部本体、将CO2气硬水溶性树脂砂相作为型芯的表面填充到芯盒内，砂型芯表面的CO2树脂砂相厚度在15mm～25mm，填砂完毕后，向芯盒内通入CO2气体，通入CO2气体的压力控制在0.3MPa～0.5Mpa，直至水玻璃砂相完全硬化为止，使型芯砂整体硬化成型为一体。
2.根据权利要求1所述的CO2气体硬化的“双相”砂型芯制芯方法，其特征是C02水玻 璃砂按重量比，以100份石英砂、4 6份水玻璃为组份混制而成；CO2树脂砂按重量比，以 100份石英砂、3. 5 4. 5份树脂，再加入占树脂重量30 44%的促硬剂为组份混制而成。
3.根据权利要求2所述的CO2气体硬化的“双相”砂型芯制芯方法，其特征是树脂为 聚丙烯酸酯。
4.根据权利要求2所述的CO2气体硬化的“双相”砂型芯制芯方法，其特征是促硬剂 采用中国船舶重工集团第十二研究所生产的促硬剂产品。
全文摘要
本发明涉及一种CO2气体硬化的“双相”砂型芯制芯方法，其特征是将CO2气硬水玻璃砂相作为型芯内部本体、将CO2气硬水溶性树脂砂相作为型芯的表面填充到芯盒内，砂型芯表面的CO2树脂砂相厚度在15mm～25mm，填砂完毕后，向芯盒内通入CO2气体，通入CO2气体的压力控制在0.3MPa～0.5Mpa，直至水玻璃砂相完全硬化为止，使型芯砂整体硬化成型为一体。其优点是在制芯、浇注过程中不产生有害气体，使用方便，铸件清理效率高，生产成本低，并且降低了劳动强度，提高了生产效率。
文档编号B22C9/10GK101985157SQ20101053296
公开日2011年3月16日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者武玉平 申请人:内蒙古第一机械制造(集团)有限公司