本发明申请涉及覆膜砂制造技术领域，具体涉及一种冒口覆膜砂的制备工艺。
背景技术：
冒口是指为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充部分。冒口的型腔是存贮液态金属的空腔，在铸件形成时补给金属，有防止缩孔、缩松、排气和集渣的作用。
通常的冒口按其所具有的功能分为保温冒口和发热冒口两大类，保温冒口通常使用具有较高热阻和蓄热量较大的材料，如玻璃漂珠、石棉纤维等使用粘结剂压制成型而成，其主要作用是当浇注时金属液在型腔内充型完全后从型腔内溢出通过冒口底部通孔注入冒口内腔，随着型腔内金属液的冷凝，型腔内的金属液体积因温度降低发生体积收缩，这时在保温冒口腔内仍处于高温状态的金属液体就会回流注入铸型型腔内补充其收缩的体积，从而达到补缩的目的。实际工艺中因不同的工艺和铸件要求，还大量使用发热冒口以解决使用保温冒口仍然不能解决补缩完全充分的问题，发热冒口因其浇注液体进入冒口腔体后造成冒口接触高温(1200℃以上)时高温引发发热冒口内的发热剂发生热化学氧化还原反应，这种反应过程会释放出大量的热量而使冒口的高温金属液不但不会降温反而会升高温度，致使冒口内的金属液具有高温的时间更长，具有更好的补缩功能，从而使铸型内的金属液收缩体积较大时也能得到有效补缩。
传统冒口的使用保温材料做骨料，使用液体有机材料做粘结剂，制作工艺过程繁杂，污染大，生产效率低，而且传统保温冒口是利用其隔绝与环境的热交换和蓄热来达到保温，补缩能力有限，其应用条件受到制约。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种冒口覆膜砂的制备工艺，用该工艺制备的冒口覆膜砂可以提高冒口的强度和发热温度。
为达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种冒口覆膜砂的制备工艺，包括如下步骤：
(1)原料准备：准备如下质量份数的原料：骨料7000-9000份、酚醛树脂140-170份、发热剂80-150份、固化剂16-30份、水70-90份和硬脂酸钙7-9份；其中发热剂包括铝粉和氧化铁黑；
(2)加热：将步骤(1)中的骨料加热到170℃以上，倒入到混砂锅中；
(3)加入树脂：对混砂锅内的骨料进行搅拌，等到砂温为145-160℃，加入步骤(1)中的酚醛树脂；并开始计时；
(4)加入发热剂：在5-10s时加入铝粉，在15-25s时加入氧化铁黑；
(5)加水：等到砂温为125-135℃，加入步骤(1)中的水；
(6)加入固化剂；等到砂温为100-115℃，然后加入步骤(1)中的固化剂；
(7)加入钙：等到砂温为86-95℃，然后加入步骤(1)中的硬脂酸钙；
(8)出料：等到砂温为78-85℃，出料。
采用本基础方案的有益效果在于：1.本申请在已有的树脂覆膜砂技术上，将发热剂覆膜于骨料制成新型覆膜砂，得到能提供更高热量的覆膜砂，用于发热保温冒口。2.传统冒口的使用保温材料做骨料，使用液体有机材料做粘结剂，制作工艺过程繁杂，且冒口的强度低易于破碎，本申请的冒口覆膜砂强度高、无污染。3.传统保温冒口是利用其隔绝与环境的热交换和蓄热来达到保温的效果，补缩能力有限，其应用条件受到制约，而本申请的冒口覆膜砂可以根据不同的应用条件添加不同量比的发热剂以实现不同发热效果。4.本申请中加入了硬脂酸钙，可以起到润滑的效果，提高冒口覆膜砂流动性，在制备冒口时覆膜砂间的空隙小，制备的冒口强度更高。5.在制作冒口覆膜砂时，相比于现有技术，覆膜温度提高了8℃以上，使得制备的冒口覆膜砂的发热效果更好，而且冒口覆膜砂的制备工艺简单，成本更低。6.本方案中，采用双组分发热剂，制备的冒口覆膜砂的发热效果更好。
进一步，所述骨料为石英砂。石英砂坚硬、耐磨、化学性能稳定且价格较低，使用石英砂作为骨料制得的覆膜剂性能更好且成本较低。
进一步，所述固化剂为乌洛托品。乌洛托品是常见的树脂和塑料的固化剂，易于获得且成本较低。
进一步，所述固化剂包括乌洛托品溶液和液体固化剂。固化剂采用乌洛托品溶液和液体固化剂的混合溶液，在对骨料进行覆膜时，可以更好的使树脂粘结在骨料表面，且粘结的更为均匀。
进一步，所述乌洛托品溶液和液体固化剂的质量比为1:2。发明人经过多次试验发现，采用上述配比的固化剂制得的冒口覆膜砂的性能更好。
进一步，所述乌洛托品溶液的浓度为15％-30％。发明人经过多次试验发现，采用上述浓度的乌洛托品溶液制备的冒口覆膜砂的性能更好。
进一步，所述铝粉和氧化铁黑的质量比为1:2-4。发明人经过多次试验发现，铝粉和氧化铁黑的质量比为1:2-4时制备的覆膜砂的发热效果更好。
进一步，步骤(1)中，各原料的质量份数如下：骨料7500-8500份、酚醛树脂150-160份、发热剂90-110份、固化剂20-24份、水75-85份和硬脂酸钙7-9份。采用上述质量份数的原材料制备的覆膜砂效果更好。
进一步，所述步骤(2)的温度为150℃。
进一步，所述步骤(3)中的加热温度为140℃。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
下面以实施例1、实施例2为例进行详细说明，其他实施例在表1中示出，其中实施例3-11在表中未示出的部分与实施例2相同，本实施例中的骨料为石英砂。
实施例1
一种冒口覆膜砂的制备方法，包括如下步骤：
(1)原料准备：准备如下质量份数的原料：骨料8000份、酚醛树脂160份、发热剂100份、固化剂22份、水80份和硬脂酸钙8份，其中发热剂包括铝粉和氧化铁黑，铝粉和氧化铁黑的质量比为1:3；
(2)加热：将步骤(1)中的骨料倒入到混砂锅中加热到140℃，并开始计时；
(3)加入发热剂：在5-10s时加入铝粉，在15-25s时加入氧化铁黑；
(4)加入树脂：等到砂温为135℃，加入步骤(1)中的酚醛树脂；
(5)加水：等到砂温为129℃，加入步骤(1)中的水；
(6)加入固化剂；等到砂温为108℃，然后加入步骤(1)中的固化剂；
(7)加入钙：等到砂温为89℃，然后加入步骤(1)中的硬脂酸钙；
(8)出料：等到砂温为85℃，出料。
实施例2
(1)原料准备：准备如下质量份数的原料：骨料8000份、酚醛树脂160份、发热剂100份、固化剂22份、水80份和硬脂酸钙8份，其中发热剂包括铝粉和氧化铁黑，铝粉和氧化铁黑的质量比为1:3；
(2)加热：将步骤(1)中的骨料加热到170℃，倒入到混砂锅中；
(3)加入树脂：对混砂锅内的骨料进行搅拌，等到砂温为145℃，加入步骤(1)中的酚醛树脂；并开始计时；
(4)加入发热剂：在5-10s时加入铝粉，在15-25s时加入氧化铁黑；
(5)加水：等到砂温为128℃，加入步骤(1)中的水；
(6)加入固化剂；等到砂温为109℃，然后加入步骤(1)中的固化剂；
(7)加入钙：等到砂温为89℃，然后加入步骤(1)中的硬脂酸钙；
(8)出料：等到砂温为85℃，出料。
表1
实施例12
一种冒口覆膜砂的制备方法，包括如下步骤：
(1)原料准备：准备如下质量份数的原料：骨料8000份、酚醛树脂160份、发热剂100份、固化剂48份、水80份和硬脂酸钙8份，其中发热剂包括铝粉和氧化铁黑，铝粉和氧化铁黑的质量比为1:3；固化剂包括乌洛托品溶液和液体固化剂，乌洛托品溶液和液体固化剂的质量比为1:2；本实施例中的骨料为石英砂，本实施例中的液体固化剂为一种液体酚醛树脂，乌洛托品溶液的浓度为15％；
(2)加热：将步骤(1)中的骨料和氧化铁黑倒入到混砂锅中加热到200℃；
(3)混合搅拌：将步骤(1)中的铝粉和液体固化剂搅拌均匀，制得混合液；
(4)加入树脂：等到砂温为145℃，加入步骤(1)中的酚醛树脂；
(5)加混合液：等到砂温为135℃，加入步骤(3)中的混合液；
(6)加水；等到砂温为128℃，然后加入步骤(1)中的水；
(7)加入固化剂：等到砂温为107℃，然后加入步骤(1)中的乌洛托品溶液；
(8)加入钙：等到砂温为92℃，然后加入步骤(1)中的硬脂酸钙；
(9)出料：等到砂温为80℃，出料。
实施例13
(1)原料准备：准备如下质量份数的原料：骨料8000份、酚醛树脂160份、发热剂100份、固化剂48份、水80份和硬脂酸钙8份，其中发热剂包括铝粉和氧化铁黑，铝粉和氧化铁黑的质量比为1:3；固化剂包括乌洛托品和液体固化剂，乌洛托品和液体固化剂的质量比为1:2；本实施例中的骨料为石英砂，本实施例中的液体固化剂为一种液体酚醛树脂，乌洛托品溶液的浓度为15％；
(2)混合搅拌：将步骤(1)中的铝粉和液体固化剂搅拌均匀；
(3)加入树脂：等到砂温为145℃，加入步骤(1)中的酚醛树脂；
(4)加入氧化铁黑：等到砂温为140℃，加入步骤(1)中的氧化铁黑；
(5)加入液体固化剂：等到砂温为135℃，然后加入步骤(1)中的液体固化剂；
(6)加水；等到砂温为128℃，然后加入步骤(1)中的水；
(7)加入固化剂：等到砂温为107℃，然后加入步骤(1)中是乌洛托品溶液；
(8)加入钙：等到砂温为92℃，然后加入步骤(1)中的硬脂酸钙；
(9)出料：等到砂温为80℃，出料。
实施例14
(1)原料准备：准备如下质量份数的原料：骨料8000份、酚醛树脂160份、发热剂100份、固化剂48份和硬脂酸钙8份，其中发热剂包括铝粉和氧化铁黑，铝粉和氧化铁黑的质量比为1:3；固化剂包括乌洛托品和液体固化剂，乌洛托品和液体固化剂的质量比为1:2；本实施例中的骨料为石英砂，本实施例中的液体固化剂为一种液体酚醛树脂，乌洛托品溶液的浓度为20％；
(2)混合搅拌：将步骤(1)中的铝粉和液体固化剂搅拌均匀；
(3)加入树脂：等到砂温为145℃，加入步骤(1)中的酚醛树脂；
(4)加入氧化铁黑：等到砂温为140℃，加入步骤(1)中的氧化铁黑；
(5)加入液体固化剂：等到砂温为135℃，然后加入步骤(1)中的液体固化剂；
(6)加水；等到砂温为129℃，然后加入步骤(1)中的水；
(7)加入固化剂：等到砂温为107℃，然后加入步骤(1)中是乌洛托品溶液；
(8)加入钙：等到砂温为92℃，然后加入步骤(1)中的硬脂酸钙；
(9)出料：等到砂温为80℃，出料。
实施例15
(1)原料准备：准备如下质量份数的原料：骨料8000份、酚醛树脂160份、发热剂100份、固化剂48份和硬脂酸钙8份，其中发热剂包括铝粉和氧化铁黑，铝粉和氧化铁黑的质量比为1:3；固化剂包括乌洛托品和液体固化剂，乌洛托品和液体固化剂的质量比为1:2；本实施例中的骨料为石英砂，本实施例中的液体固化剂为一种液体酚醛树脂，乌洛托品溶液的浓度为30％；
(2)混合搅拌：将步骤(1)中的铝粉和液体固化剂搅拌均匀；
(3)加入树脂：等到砂温为150℃，加入步骤(1)中的酚醛树脂；
(4)加入氧化铁黑：等到砂温为140℃，加入步骤(1)中的氧化铁黑；
(5)加入液体固化剂：等到砂温为137℃，然后加入步骤(1)中的液体固化剂；
(6)加水；等到砂温为129℃，然后加入步骤(1)中的水；
(7)加入固化剂：等到砂温为107℃，然后加入步骤(1)中是乌洛托品溶液；
(8)加入钙：等到砂温为92℃，然后加入步骤(1)中的硬脂酸钙；
(9)出料：等到砂温为80℃，出料。
对比例1
(1)原料准备：准备如下质量份数的原料：骨料8000份、酚醛树脂192份、固化剂28.8份，水80份和硬脂酸钙8份，其中固化剂为乌洛托品，骨料为石英砂；
(2)加热：将骨料在加热器中加热到200℃，再将骨料转入混砂锅；
(3)加入树脂：待砂温降到140℃，加入步骤(1)中酚醛树脂；
(6)加水：待砂温降到129℃，然后加入水；
(7)加入固化剂：待砂温降到107℃，然后加入步骤(1)中是乌洛托品；
(8)加入钙：待砂温降到92℃，然后加入步骤(1)中的硬脂酸钙；
(9)出料：待砂温降到80℃，出料。
将以上各实施例和对比例制备得到的冒口覆膜砂分别检测其抗拉强度、热抗弯强度、冷抗弯强度、发热情况等指标，检测得到如表2中的结果：
表2
通过表2可以看出：1、高温焙烧测试时，两种砂芯同时放入马弗炉，相同时间下，对比例制造的砂芯直接变黑后发白，采用本方案制造的砂芯直接发白，后变红。
2、高温焙烧2-3分钟后，同时将砂芯取出，冷却10-20s后，用钳子夹断砂芯，发现采用本方案制造的砂芯内部有发红，即本方案制造的砂芯温度较现有技术中制造的砂芯温度高，有发热现象，使用测温仪测温砂芯的温度降温明显缓慢，在1000℃马弗炉中取出的砂芯在20秒测试温度不低于600℃，而现有技术的覆膜砂芯同时测试的温度不足200摄氏度。
3、普通树脂覆膜后，都会有粉尘结团颗粒，选用本方案的树脂后，提高覆膜温度，能使发热剂覆膜到砂粒表面。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。