专利名称：铸钢件铸造中能防止型砂烧结的复合型砂材料及制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铸钢件铸造中能防止型砂烧结的复合型砂材料及制作方法，该材 料经浇注高温煅烧后，其型砂形成蜂巢状松散结构、而不形成坚硬的烧结块，属铸钢生产的 铸造工艺方法制造领域。
背景技术：
目前在石英自硬型砂铸造(包括呋喃树脂、酚醛树脂、水玻璃有机脂石英自硬型 砂)生产中，对大型铸钢件因结构原因散热不畅而产生的石英砂型砂烧结的解决方案通常 在局部使用铬矿砂、锆矿砂、宝珠砂和镁橄榄石砂等特种砂，特种砂具有一定的储热功能及 相对石英砂更高的耐火度，对局部型砂过热不是太严重的能起到防粘砂抗烧结的效果，但 对壁厚较厚或坭芯较深的细长部位因高温特种砂超过耐火度而照样烧结，而且清砂更加困 难，而且特种砂不仅资源稀少，价格昂贵，工人劳动生产率低下，生产条件恶劣。为此，在大 型铸钢件铸造生产中需要一种生产成本低，原料易得，劳动生产率高的解决方法。
发明内容
设计目的避免背景技术中的不足之处，设计一种型砂在经浇注高温煅烧后，其型 砂形成蜂巢状松散结构、而不形成坚硬的烧结块，一种在铸造生产中能防止型砂砂烧结的 复合型砂材料及制作方法。设计方案由于不论使用单一石英砂还是单一特种砂烧结后型砂都是局部整体结 块且坚硬，因此本发明的设计方案是使用石英砂为基的复合型砂材料，让铸型型砂易烧结 的局部成为蜂巢状结构，破坏其烧结块的结构(见附图1)。这样就能使工人清砂容易，提高 劳动生产率，还要求材料成本低廉，操作方便，也可称作蜂巢法。为此本发明材料的选择选 择石英砂和七零砂的混合砂作为复合型砂材料，这是由于单一石英砂做型砂在经受过饱和 高温(通常在1350°c以上)后既有产生烧结的不利一面，也有在高温铸型型腔尺寸变化小， 铸件表面质量好的特点；而用单一七零砂(石灰石)做型砂在经受过饱和高温后不会产生烧 结，清砂容易，七零砂在700°C以上就开始煅烧分解为生石灰CaO和气体C02，而且生石灰是 粉状物，不存在烧结问题，而且是吸热反应；在达到900°C以上时七零砂(石灰石)快速分解 并吸收大量热能起到激冷的作用，同时也会产生缩沉，气孔、蚯裂、铸型型腔尺寸变化大和 铸件表面差等缺点。两种材料可以取长补短，这种型砂既具有铬矿砂等特种砂的吸热功能， 也能满足部分铸件表面质量要求，符合选材要求。为此，选择石英砂作为蜂窝的骨架，以七 零砂作为蜂巢成空材料，达到破坏石英砂型砂烧结整体结块的目的。且也符合生产成本低， 原料易得的原则。技术方案该复合型砂材料，原砂以石英砂为例，其重量百分比为石英砂40 65%、七零砂35 60%。以呋喃树脂为粘结剂，苯磺酸为固化剂时，粘结剂、固化剂加入量百 分比不变，由于固化剂(苯磺酸)是酸性材料，原砂中加入七零砂后酸耗值会大幅增加，加入 量可适当增加，混砂工艺也须调整；粘结剂为酚醛树脂、水玻璃等材料时，由于固化剂为非酸性材料，因此混砂工艺可以不变。对呋喃树脂自硬砂的混砂工艺方案如下方案(1)将石英砂与固化剂混合2 3分 钟混勻，然后加入呋喃树脂混合2 3分钟混勻后，再加入七零砂混合2、分钟混勻后出砂。 方案(2):将石英砂与固化剂混合2 3分钟，同时将七零砂与呋喃树脂混合2 3分钟混勻，然 后再将两种砂一起混合2 3分钟后出砂。该型砂在铸造生产中经浇注高温煅烧后其型砂形 成蜂巢状松散结构。本发明与背景技术相比，一是该复合型砂材料经高温煅烧后形成蜂巢状结构，破 坏石英砂型砂烧结结构，不会产生大块烧结，清砂容易，大幅提高劳动生产率，降低生产成 本；二是生产材料(石英砂和七零砂)成本低，原料丰富；三是减少因清砂产生的次生缺陷如 裂纹、缺肉等，提高铸件质量。
图1是复合型砂材料的结构示意图，其图中黑色的为石英砂，白色的为七零砂。石 英砂和七零砂的复合型砂材料经高温煅烧后形成蜂巢状结构无法形成坚硬的烧结块，有利 于清砂。
具体实施例方式实施例1 一种在铸造生产中能防止型砂烧结的复合型砂材料，其重量百分比为 石英砂40%、七零砂60%、呋喃树脂1. 2%，固化剂占呋喃树脂比3(Γ50%。所述固化剂为苯磺 酸；所述石英砂可以采用铬矿砂、锆矿砂、宝珠砂、镁橄榄石砂替代，粘结剂可以用其它树脂 或水玻璃替代。实施例1-1 在实施例1的基础上，石英砂45%、七零砂55%、呋喃树脂1. 2%，固化剂 占呋喃树脂比50%。实施例1-2 在实施例1的基础上，石英砂50%、七零砂50%、呋喃树脂1. 2%，固化剂 占呋喃树脂比50%。实施例1-3 在实施例1的基础上，石英砂55%、七零砂45%、呋喃树脂1. 2%，固化剂 占呋喃树脂比50%。实施例1-4 在实施例1的基础上，石英砂60%、七零砂40%、呋喃树脂1. 2%，固化剂 占呋喃树脂比50%。实施例1-1~1-4 参照附图1。一种在铸造生产中能防止型砂砂烧结的方法，混砂 工艺将石英砂与固化剂混合2-3分钟，然后加入1~1.2%呋喃树脂混合2-3分钟后，再加入 七零砂->混合2-4分钟后出砂，混砂工艺也可以按方案2实施。该复合型砂在铸造生产中 经浇注高温煅烧后其型砂形成蜂巢状松散结构。需要理解到的是上述实施例虽然对本发明作了比较详细的文字描述，但是这些 文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何 不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。
权利要求
一种在铸造生产中能防止型砂砂烧结的复合型砂材料，其特征是重量百分比为石英砂40～65%、七零砂35～60%、呋喃树脂1~1.2%，固化剂占呋喃树脂比30~50%；粘结剂(固化剂为非酸性)为其它类型时固化剂按正常配比。
2.根据权利要求1所述的在铸造生产中能防止型砂砂烧结的复合型砂材料，其特征 是复合型砂原砂的配比为石英砂40飞5%、七零砂35飞0%。
3.根据权利要求1所述的在铸造生产中能防止型砂砂烧结的复合型砂材料，其特征 是所述石英砂可以采用铬矿砂、锆矿砂、宝珠砂、镁橄榄石砂等替代。
4.一种在铸造生产中能防止型砂砂烧结的方法，其混砂和起模工艺特征是(1)混砂工艺特种砂的混合使用碾压型或碗型混砂机，对粘结剂为树脂(如呋喃树脂) 固化剂(如苯磺酸)为酸性材料时，方案1 将40 65%石英砂与固化剂混合2左右分钟，然 后加入广1. 2%呋喃树脂混合2分钟左右后，再加入35 60%七零砂一混合3-4分钟后出 砂；方案2 将一定比例的石英砂和固化剂、七零砂和树脂(如呋喃树脂等)分别混合2分钟 左右后再合在一起混合3-4分钟左右；对固化剂为非酸性材料时，型砂按正常混砂工艺混 合，该砂在铸造生产中铸型经浇注高温煅烧后型砂形成蜂巢状松散结构；(2)按以上1、2方案混合的型砂铸型起模时间可按实际情况延长，混砂时间也可以按 复合砂比调整，石英砂和七零砂的比例也可以按铸件的结构和散热情况作调整。
全文摘要
本发明涉及一种铸钢件铸造中能防止型砂烧结的复合型砂材料及制作方法，该材料经浇注高温煅烧后，其型砂形成蜂巢状松散结构、而不形成坚硬的烧结块，其重量百分比为石英砂40～65%、七零砂35～60%、呋喃树脂1~1.2%，固化剂占呋喃树脂比30~50%。优点一是该复合型砂材料经高温煅烧后形成蜂巢状结构，破坏石英砂型砂烧结结构，不会产生大块烧结，清砂容易，大幅提高劳动生产率，降低生产成本；二是生产材料(石英砂和七零砂)成本低，原料丰富；三是减少因清砂产生的次生缺陷如裂纹、缺肉等，提高铸件质量。
文档编号B22C1/00GK101992258SQ20101058406
公开日2011年3月30日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者周黎明, 唐国箴, 张红专, 董红潮, 郭建明 申请人:杭州汽轮铸锻有限公司