本发明涉及型砂
技术领域：
，具体涉及一种高性能的型砂制备方法。
背景技术：
：型砂在铸造中用来造型的材料，型砂一般由铸造用原砂、型砂粘结剂和辅加物等造型材料按一定的比例混合而成，型砂按所用粘结剂不同，可分为粘土砂、水玻璃砂、水泥砂、树脂砂等，以粘土砂、水玻璃砂及树脂砂用的最多，通常对型砂的要求是：①具有较高的强度和热稳定性，以承受各种外力和高温的作用，②良好的流动性，即型砂在外力或本身重力作用下砂粒间相互移动的能力，③一定的可塑性，即型砂在外力作用下变形，当外力去除后能保持所给予的形状的能力，④较好的透气性，即型砂孔隙透过气体的能力，⑤高的溃散性，又称出砂性。现有中国专利文献(公开号：CN105618666A)公开了一种型砂，按重量份数由以下组份组成：粘土砂15～25份，石英砂15～25份，膨润土8～15份，沸石粉5～8份，松香3～6份，石膏粉2～5份，水10～13份，该材料采用简单的原料配比，制备出的型砂，性能不是很完善。中国专利文献(公开号：CN107598071A)公开了一种型砂，按重量份数由以下组份组成：粘土砂15～25份，石英砂15～25份，皓砂20～25份，镁砂20～25份，膨润土8～15份，沸石粉5～8份，松香3～6份，石膏粉2～5份，煤粉5～10份，粘结剂25～35份，硬化剂10～15份，淀粉5～10份,水10～13份，该型砂耐高温性能差，需进一步改善。技术实现要素：针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种高性能的型砂制备方法，该型砂耐高温性能好，同时湿压强度好，具有较高的使用价值和良好的应用前景。本发明解决技术问题采用如下技术方案：本发明提供了一种高性能的型砂制备方法，包括以下步骤：步骤一：将黏土砂、石英砂、碳化硅置于马沸炉中进行煅烧，煅烧温度为700-800℃，煅烧25-35min，随后冷却至室温，随后加入石墨烯改性环氧树脂、火山碎屑岩、火山熔岩、秸秆灰复合稻壳灰，搅拌转速升至105-115r/min，搅拌时间为25-35min，随后再加入粘度助剂，得到混合物A；步骤二，将步骤一得到混合物A、蓝晶石、页岩陶砂、钠型方沸石、分散剂依次加入高速混合机中，搅拌转速为175-195r/min，搅拌时间为35-45min，随后再送入马沸炉中进行煅烧，以6-10℃/min从室温升至1000℃，随后再以10-12℃/min降温至室温，即得高性能的型砂。优选地，所述石墨烯改性环氧树脂制备方法为将石墨烯、环氧树脂进行混合加入到反应釜中，反应温度为215-225℃，搅拌时间为35-45min，随后加入氧化镁，搅拌转速为155-175r/min，搅拌时间为35-45min，随后再加入聚丙烯酰胺纳米微球，进行超声分散，分散12-14min，即得石墨烯改性环氧树脂。优选地，所述石墨烯、环氧树脂、氧化镁、聚丙烯酰胺纳米微球物质的质量比为(5-7)：(12-14)：(3-5)：1。优选地，所述石墨烯、环氧树脂、氧化镁、聚丙烯酰胺纳米微球物质的质量比为6：13：4：1。优选地，所述火山碎屑岩、火山熔岩孔隙度分别为3-6％、1-20％。优选地，所述秸秆灰复合稻壳灰为秸秆灰、稻壳灰按重量比(4-7):2组成的混合物。优选地，所述秸秆灰复合稻壳灰为秸秆灰、稻壳灰按重量比5.5:2组成的混合物。优选地，所述秸秆灰、稻壳灰均在高温下灼烧形成的灰。优选地，所述粘度助剂制备方法为将氯化钠、氯化钙、氯化镁按照重量比2:1:1进行混合，调配成1200-1400mg/L的聚合物溶液，搅拌转速为440-460r/min，搅拌时间为3-5h，即得粘度助剂。优选地，所述散剂为活性氧化铝。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：(1)火山碎屑岩孔隙度为3-6％、火山熔岩孔隙度为1-20％，渗透率为0.01-1mD，能够改善型砂的气孔、砂眼等缺陷，添加的秸秆灰与稻壳灰二者可提高材料紧密度，继而增强型砂的性能，添加的粘度助剂采用氯化钠、氯化钙、氯化镁进行调配，可促进原料之间的粘结强度，石墨烯改性环氧树脂在高温下会形成黏状物质，材料中聚丙烯酰胺纳米微球，会受热膨胀，降低型砂表面温度，继而改善型砂强度等性能。(2)碳化硅密度小，强度大、耐高温性能，通过掺杂铝，使其分散在石英砂、黏土砂中，石英砂本身具有高强度、耐高温性能，分散后可有效的将热量吸收，继而提高耐温性能。(3)从实施例3及对比例1-4得出，本发明实施例3相对于对比例4，湿压强度提高了0.023MPa，提高率为21.3％，耐温性提高了124℃，型砂的湿压强度及耐温性得到很大改善，此外火山碎屑岩、火山熔岩对型砂性能影响最大。具体实施方式下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1.本实施例的一种高性能的型砂制备方法，包括以下步骤：步骤一：将黏土砂、石英砂、碳化硅置于马沸炉中进行煅烧，煅烧温度为700℃，煅烧25min，随后冷却至室温，随后加入石墨烯改性环氧树脂、火山碎屑岩、火山熔岩、秸秆灰复合稻壳灰，搅拌转速升至105r/min，搅拌时间为25min，随后再加入粘度助剂，得到混合物A；步骤二，将步骤一得到混合物A、蓝晶石、页岩陶砂、钠型方沸石、分散剂依次加入高速混合机中，搅拌转速为175r/min，搅拌时间为35min，随后再送入马沸炉中进行煅烧，以6℃/min从室温升至1000℃，随后再以10℃/min降温至室温，即得高性能的型砂。本实施例的石墨烯改性环氧树脂制备方法为将石墨烯、环氧树脂进行混合加入到反应釜中，反应温度为215℃，搅拌时间为35min，随后加入氧化镁，搅拌转速为155r/min，搅拌时间为35min，随后再加入聚丙烯酰胺纳米微球，进行超声分散，分散12min，即得石墨烯改性环氧树脂。本实施例的石墨烯、环氧树脂、氧化镁、聚丙烯酰胺纳米微球物质的质量比为5：12：3：1。本实施例的火山碎屑岩、火山熔岩孔隙度分别为3％、1％。本实施例的秸秆灰复合稻壳灰为秸秆灰、稻壳灰按重量比4:2组成的混合物。本实施例的秸秆灰、稻壳灰均在高温下灼烧形成的灰。本实施例的粘度助剂制备方法为将氯化钠、氯化钙、氯化镁按照重量比2:1:1进行混合，调配成1200mg/L的聚合物溶液，搅拌转速为440r/min，搅拌时间为3h，即得粘度助剂。本实施例的散剂为活性氧化铝。实施例2.本实施例的一种高性能的型砂制备方法，包括以下步骤：步骤一：将黏土砂、石英砂、碳化硅置于马沸炉中进行煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧35min，随后冷却至室温，随后加入石墨烯改性环氧树脂、火山碎屑岩、火山熔岩、秸秆灰复合稻壳灰，搅拌转速升至115r/min，搅拌时间为35min，随后再加入粘度助剂，得到混合物A；步骤二，将步骤一得到混合物A、蓝晶石、页岩陶砂、钠型方沸石、分散剂依次加入高速混合机中，搅拌转速为195r/min，搅拌时间为45min，随后再送入马沸炉中进行煅烧，以10℃/min从室温升至1000℃，随后再以12℃/min降温至室温，即得高性能的型砂。本实施例的石墨烯改性环氧树脂制备方法为将石墨烯、环氧树脂进行混合加入到反应釜中，反应温度为225℃，搅拌时间为45min，随后加入氧化镁，搅拌转速为175r/min，搅拌时间为35-45min，随后再加入聚丙烯酰胺纳米微球，进行超声分散，分散14min，即得石墨烯改性环氧树脂。本实施例的石墨烯、环氧树脂、氧化镁、聚丙烯酰胺纳米微球物质的质量比为7：14：5：1。本实施例的火山碎屑岩、火山熔岩孔隙度分别为6％、20％。本实施例的秸秆灰复合稻壳灰为秸秆灰、稻壳灰按重量比7:2组成的混合物。本实施例的秸秆灰、稻壳灰均在高温下灼烧形成的灰。本实施例的粘度助剂制备方法为将氯化钠、氯化钙、氯化镁按照重量比2:1:1进行混合，调配成1400mg/L的聚合物溶液，搅拌转速为460r/min，搅拌时间为5h，即得粘度助剂。本实施例的散剂为活性氧化铝。实施例3.本实施例的一种高性能的型砂制备方法，包括以下步骤：步骤一：将黏土砂、石英砂、碳化硅置于马沸炉中进行煅烧，煅烧温度为750℃，煅烧30min，随后冷却至室温，随后加入石墨烯改性环氧树脂、火山碎屑岩、火山熔岩、秸秆灰复合稻壳灰，搅拌转速升至110r/min，搅拌时间为30min，随后再加入粘度助剂，得到混合物A；步骤二，将步骤一得到混合物A、蓝晶石、页岩陶砂、钠型方沸石、分散剂依次加入高速混合机中，搅拌转速为180r/min，搅拌时间为40min，随后再送入马沸炉中进行煅烧，以8℃/min从室温升至1000℃，随后再以11℃/min降温至室温，即得高性能的型砂。本实施例的石墨烯改性环氧树脂制备方法为将石墨烯、环氧树脂进行混合加入到反应釜中，反应温度为220℃，搅拌时间为40min，随后加入氧化镁，搅拌转速为160r/min，搅拌时间为40min，随后再加入聚丙烯酰胺纳米微球，进行超声分散，分散13min，即得石墨烯改性环氧树脂。本实施例的石墨烯、环氧树脂、氧化镁、聚丙烯酰胺纳米微球物质的质量比为6：13：4：1。本实施例的火山碎屑岩、火山熔岩孔隙度分别为4.5％、10.5％。本实施例的秸秆灰复合稻壳灰为秸秆灰、稻壳灰按重量比5.5:2组成的混合物。本实施例的秸秆灰、稻壳灰均在高温下灼烧形成的灰。本实施例的粘度助剂制备方法为将氯化钠、氯化钙、氯化镁按照重量比2:1:1进行混合，调配成1300mg/L的聚合物溶液，搅拌转速为450r/min，搅拌时间为4h，即得粘度助剂。本实施例的散剂为活性氧化铝。对比例1.与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未添加火山碎屑岩、火山熔岩。对比例2.与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未添加石墨烯改性环氧树脂。对比例3.与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是不添加秸秆灰复合稻壳灰。对比例4.采用中国专利文献(公开号：CN105618666A)公开了一种型砂中实施例1原料及方法。实施例3及对比例1-4性能测试结果如下湿压强度(MPa)耐温(℃)实施例30.1311936对比例10.1221893对比例20.1261902对比例30.1291914对比例40.1081812从实施例3及对比例1-4得出，本发明实施例3相对于对比例4，湿压强度提高了0.023MPa，提高率为21.3％，耐温性提高了124℃，型砂的湿压强度及耐温性得到很大改善，此外火山碎屑岩、火山熔岩对型砂性能影响最大。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页1 2 3