一种砂型铸造用砂芯的制备方法及制得的砂芯的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种砂型铸造用砂芯的制备方法及制得的砂芯。该制备方法包括：①在芯盒与砂芯构成的空白区域内填满型砂A，以形成砂壳；②型砂A未完全固化时，在砂芯的区域内填满型砂B，刮平；③完全固化后取出砂芯，即可；型砂A包括：铸钢用40～100目的硅砂、占硅砂质量2～2.5％的碱性酚醛树脂和占碱性酚醛树脂质量20～25％的有机酯固化剂；型砂B包括：基料X、碱性酚醛树脂和有机酯固化剂；碱性酚醛树脂的含量为与基料X等体积的硅砂的重量的2～2.5％，有机酯固化剂的含量为碱性酚醛树脂的20～25％。本发明提供的砂芯退让性好，工艺简单，适合大规模工业化生产。
【专利说明】一种砂型铸造用砂芯的制备方法及制得的砂芯
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种砂型铸造用砂芯的制备方法及制得的砂芯。
【背景技术】
[0002] 如图1和图2所示，砂型铸造是使用粘结剂将耐火材料砂粒粘结硬化成型，形成与 铸件产品相对应的型腔4,将液态金属通过浇口 5浇注到型腔4里，液态金属凝固后即为铸 件。如果铸件是空心结构，则使用与之对应的砂芯2来实现，砂芯2嵌设于相互叠合的上型 1和下型3之间，以实现自身的固定和定位，也就是说所需要的空心结构的铸件的内径通道 是使用砂芯来实现的。
[0003] 但是，金属铸件在成型前，液态的金属液在凝固降温的过程中，会产生收缩，砂芯 则阻碍铸件的收缩，当铸件尺寸较大或壁厚较薄时，铸件就会因砂芯的阻力过大而形成裂 纹，这种铸件的裂纹问题是铸造行业一直以来难以解决的技术问题。对于大口径、薄壁件、 低泵级、高合金含量阀门铸钢件的铸造产品，内腔及法兰根部、阀座周边等区域裂纹几乎无 法避免，主要原因为机械阻碍应力和铸件结构造成的热应力等因素影响，致使返修、报废量 非常高。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中砂芯的退让性差，铸件易产生裂 纹的缺陷，而提供了一种砂型铸造用砂芯的制备方法及制得的砂芯。本发明提供的砂芯退 让性好，不再因为铸件壁薄，几何形状尺寸大，收缩总量大而产生贯穿性裂纹或分散性密集 型裂纹，甚至局部小裂纹也很少，阀门、泵壳铸件因裂纹产生的报废减少或不再发生，铸件 因裂纹返修、打磨、焊补、拍片的费用减少，制造成本下降；且砂芯的制备工艺简单，适合大 规模工业化生产。
[0005] 本发明提供了一种砂型铸造用砂芯的制备方法，其包括如下步骤：
[0006] (1)在芯盒与砂芯构成的空白区域内填满型砂A，以形成砂壳；
[0007] (2)待型砂A未完全固化时，在砂芯的区域内填满型砂B，同时刮平；
[0008] (3)完全固化后取出砂芯，即可；
[0009] 其中，所述的型砂A包括以下成分：铸钢用40?100目的硅砂、碱性酚醛树脂和有 机酯固化剂；其中，碱性酚醛树脂的含量为铸钢用40?100目的硅砂的质量的2?2. 5%， 有机酯固化剂的含量为型砂A中碱性酚醛树脂的质量的20?25% ;
[0010] 所述的型砂B包括以下成分：基料X、碱性酚醛树脂和有机酯固化剂；碱性酚醛树 脂的含量为与所述的基料X等体积的硅砂的重量的2?2. 5%，有机酯固化剂的含量为型砂 B中碱性酚醛树脂的质量的20?25% ;所述的基料X包括膨胀珍珠岩和铸钢用40?100 目的硅砂，其中膨胀珍珠岩和铸钢用40?100目的硅砂的体积比为（3 :7)?（1 :1)。
[0011] 本发明中，所述的型砂A的制备方法较佳地为：取铸钢用40?100目的硅砂，向其 中加入占硅砂的重量2?2. 5%的碱性酚醛树脂，再加入占碱性酚醛树脂的重量20?25% 的有机酯固化剂，混合均勻，即可。
[0012] 本发明中，所述的型砂B的制备方法较佳地为：取基料X，向其中加入占与所述的 基料X等体积的硅砂的重量的2?2. 5%的碱性酚醛树脂，再加入占碱性酚醛树脂的重量 20?25%的有机酯固化剂，混合均勻，即可。
[0013] 其中，所述的型砂B中，膨胀珍珠岩和铸钢用40?100目的硅砂的体积比较佳地 为4 :6 ;和/或，有机酯固化剂的含量较佳地为碱性酚醛树脂的质量的20%。
[0014] 本发明中，所述的型砂B中，所述的膨胀珍珠岩为本领域常规的膨胀珍珠岩，其主 要成分为：70%以上的Si0 2、10%以上的Al2O3以及少量的Ti02、Fe 203和MgO,所述百分比为 质量百分比。所述的型砂B中，所述的膨胀珍珠岩的粒径较佳地为10-20目，更佳地为20 目。
[0015] 本发明中，所述的硅砂可为本领域常规用于铸钢的硅砂，较佳地为水洗砂和/或 擦洗砂。本领域技术人员均理解：所述的水洗砂为铸造用原砂，由天然硅砂经水洗和分级处 理后得到，其含泥量（质量百分数1.0%。所述的擦洗砂为一种铸造用原砂，是天然硅 砂经擦洗、水洗、分级和烘干后得到，其含泥量（质量百分数）<0.5%。
[0016] 本发明中，所述的硅砂较佳地包括96%以上的SiO2，所述百分比为占硅砂的质量 百分比。
[0017] 本发明中，所述的硅砂的颗粒较佳地为40-70或50-100目。
[0018] 本发明中，所述的硅砂可以分离、回收和再生后重复利用，所述的再生一般为除去 硅砂粉末的灰尘和表层树脂膜；所述的硅砂的再生率一般为95%?97%，所述的百分比为 质量百分比。所述的型砂B中的硅砂较佳地为再生砂。
[0019] 本发明还提供了由上述制备方法制得的砂芯。
[0020] 在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实 例。
[0021] 本发明所用试剂和原料均市售可得。
[0022] 本发明的积极进步效果在于：
[0023] 本发明提供的砂芯退让性好，不再因为铸件壁薄，几何形状尺寸大，收缩总量大而 产生贯穿性裂纹或分散性密集型裂纹，甚至局部小裂纹也很少，阀门、泵壳铸件因裂纹产生 的报废减少或不再发生，铸件因裂纹返修、打磨、焊补、拍片的费用减少，制造成本下降；且 砂芯的制备工艺简单，适合大规模工业化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1为砂型的结构示意图。
[0025] 图2为图1的砂型沿A-A面的剖面示意图。
[0026] 图3为实施例1的砂芯的结构示意图。
[0027] 图4为实施例1制得的砂芯制备得到的16寸300磅级薄壁铸件。
[0028] 图5为对比实施例1制得的砂芯制备得到的20寸150磅阀体薄壁铸件。
【具体实施方式】
[0029] 下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实 施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商 品说明书选择。
[0030] 下述实施例中，型砂A的制备方法为：取铸钢用40?100目的硅砂，加入碱性酚醛 树脂，加入有机酯固化剂，混合均匀，即可。
[0031] 下述实施例中，型砂B的制备方法为：取基料X，基料X包括膨胀珍珠岩、铸钢用 40?100目的硅砂，加入碱性酚醛树脂，加入有机酯固化剂，混合均勻，即可。
[0032] 下述实施例中，原料的购买厂家和型号如表1所示。
[0033] 表1实施例中原料的购买厂家和型号
[0034]
【权利要求】
1. 一种砂型铸造用砂芯的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤： (1) 在芯盒与砂芯构成的空白区域内填满型砂A，以形成砂壳； (2) 待型砂A未完全固化时，在砂芯的区域内填满型砂B，同时刮平； (3) 完全固化后取出砂芯，即可； 其中，所述的型砂A包括以下成分：铸钢用40?100目的硅砂、碱性酚醛树脂和有机酯 固化剂；其中，碱性酚醛树脂的含量为铸钢用40?100目的硅砂的质量的2?2. 5%，有机 酯固化剂的含量为型砂A中碱性酚醛树脂的质量的20?25% ; 所述的型砂B包括以下成分：基料X、碱性酚醛树脂和有机酯固化剂；碱性酚醛树脂的 含量为与所述的基料X等体积的硅砂的重量的2?2. 5%，有机酯固化剂的含量为型砂B中 碱性酚醛树脂的质量的20?25% ;所述的基料X包括膨胀珍珠岩和铸钢用40?100目的 硅砂，其中膨胀珍珠岩和铸钢用40?100目的硅砂的体积比为（3 :7)?（1 :1)。
2. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的型砂A的制备方法为：取铸钢用 40?100目的硅砂，向其中加入占硅砂的重量2?2. 5 %的碱性酚醛树脂，再加入占碱性酚 醛树脂的重量20?25%的有机酯固化剂，混合均匀，即可。
3. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的型砂B的制备方法为：取所述的 基料X，向其中加入占与所述的基料X等体积的娃砂的重量的2?2. 5 %的喊性酌?醒树脂， 再加入占碱性酚醛树脂的重量20?25%的有机酯固化剂，混合均匀，即可。
4. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的型砂B中，膨胀珍珠岩和铸钢用 40?100目的硅砂的体积比为4 :6 ;和/或，所述的型砂B中，有机酯固化剂的含量为碱性 酚醛树脂的质量的20%。
5. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的型砂B中，所述的膨胀珍珠岩的 粒径为10-20目。
6. 如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的型砂B中，所述的膨胀珍珠岩的 粒径为20目。
7. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的型砂A和/或所述的型砂B中， 所述的硅砂为水洗砂和/或擦洗砂。
8. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的型砂A和/或所述的型砂B中， 所述的硅砂包括96%以上的Si02，所述百分比为占硅砂的质量百分比。
9. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的型砂A和/或所述的型砂B中， 所述的硅砂的颗粒为40-70或50-100目；和/或，所述的型砂B中的硅砂为再生砂。
10. -种如权利要求1?9任一项所述的制备方法制得的砂芯。
【文档编号】B22C1/22GK104353789SQ201410573375
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】金旗, 田冬敏 申请人:江苏新中洲特种合金材料有限公司