一種砂型鑄造用砂芯的制備方法及制得的砂芯的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種砂型鑄造用砂芯的制備方法及制得的砂芯。該制備方法包括：①在芯盒與砂芯構成的空白區域內填滿型砂A，以形成砂殼；②型砂A未完全固化時，在砂芯的區域內填滿型砂B，刮平；③完全固化后取出砂芯，即可；型砂A包括：鑄鋼用40～100目的硅砂、占硅砂質量2～2.5％的堿性酚醛樹脂和占堿性酚醛樹脂質量20～25％的有機酯固化劑；型砂B包括：基料X、堿性酚醛樹脂和有機酯固化劑；堿性酚醛樹脂的含量為與基料X等體積的硅砂的重量的2～2.5％，有機酯固化劑的含量為堿性酚醛樹脂的20～25％。本發明提供的砂芯退讓性好，工藝簡單，適合大規模工業化生產。
【專利說明】一種砂型鑄造用砂芯的制備方法及制得的砂芯

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種砂型鑄造用砂芯的制備方法及制得的砂芯。

【背景技術】
[0002] 如圖1和圖2所示，砂型鑄造是使用粘結劑將耐火材料砂粒粘結硬化成型，形成與 鑄件產品相對應的型腔4,將液態金屬通過澆口 5澆注到型腔4里，液態金屬凝固后即為鑄 件。如果鑄件是空心結構，則使用與之對應的砂芯2來實現，砂芯2嵌設于相互疊合的上型 1和下型3之間，以實現自身的固定和定位，也就是說所需要的空心結構的鑄件的內徑通道 是使用砂芯來實現的。
[0003] 但是，金屬鑄件在成型前，液態的金屬液在凝固降溫的過程中，會產生收縮，砂芯 則阻礙鑄件的收縮，當鑄件尺寸較大或壁厚較薄時，鑄件就會因砂芯的阻力過大而形成裂 紋，這種鑄件的裂紋問題是鑄造行業一直以來難以解決的技術問題。對于大口徑、薄壁件、 低泵級、高合金含量閥門鑄鋼件的鑄造產品，內腔及法蘭根部、閥座周邊等區域裂紋幾乎無 法避免，主要原因為機械阻礙應力和鑄件結構造成的熱應力等因素影響，致使返修、報廢量 非常高。


【發明內容】

[0004] 本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術中砂芯的退讓性差，鑄件易產生裂 紋的缺陷，而提供了一種砂型鑄造用砂芯的制備方法及制得的砂芯。本發明提供的砂芯退 讓性好，不再因為鑄件壁薄，幾何形狀尺寸大，收縮總量大而產生貫穿性裂紋或分散性密集 型裂紋，甚至局部小裂紋也很少，閥門、泵殼鑄件因裂紋產生的報廢減少或不再發生，鑄件 因裂紋返修、打磨、焊補、拍片的費用減少，制造成本下降；且砂芯的制備工藝簡單，適合大 規模工業化生產。
[0005] 本發明提供了一種砂型鑄造用砂芯的制備方法，其包括如下步驟：
[0006] (1)在芯盒與砂芯構成的空白區域內填滿型砂A，以形成砂殼；
[0007] (2)待型砂A未完全固化時，在砂芯的區域內填滿型砂B，同時刮平；
[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：鑄鋼用40?100目的硅砂、堿性酚醛樹脂和有 機酯固化劑；其中，堿性酚醛樹脂的含量為鑄鋼用40?100目的硅砂的質量的2?2. 5%， 有機酯固化劑的含量為型砂A中堿性酚醛樹脂的質量的20?25% ;
[0010] 所述的型砂B包括以下成分：基料X、堿性酚醛樹脂和有機酯固化劑；堿性酚醛樹 脂的含量為與所述的基料X等體積的硅砂的重量的2?2. 5%，有機酯固化劑的含量為型砂 B中堿性酚醛樹脂的質量的20?25% ;所述的基料X包括膨脹珍珠巖和鑄鋼用40?100 目的硅砂，其中膨脹珍珠巖和鑄鋼用40?100目的硅砂的體積比為（3 :7)?（1 :1)。
[0011] 本發明中，所述的型砂A的制備方法較佳地為：取鑄鋼用40?100目的硅砂，向其 中加入占硅砂的重量2?2. 5%的堿性酚醛樹脂，再加入占堿性酚醛樹脂的重量20?25% 的有機酯固化劑，混合均勻，即可。
[0012] 本發明中，所述的型砂B的制備方法較佳地為：取基料X，向其中加入占與所述的 基料X等體積的硅砂的重量的2?2. 5%的堿性酚醛樹脂，再加入占堿性酚醛樹脂的重量 20?25%的有機酯固化劑，混合均勻，即可。
[0013] 其中，所述的型砂B中，膨脹珍珠巖和鑄鋼用40?100目的硅砂的體積比較佳地 為4 :6 ;和/或，有機酯固化劑的含量較佳地為堿性酚醛樹脂的質量的20%。
[0014] 本發明中，所述的型砂B中，所述的膨脹珍珠巖為本領域常規的膨脹珍珠巖，其主 要成分為：70%以上的Si0 2、10%以上的Al2O3以及少量的Ti02、Fe 203和MgO,所述百分比為 質量百分比。所述的型砂B中，所述的膨脹珍珠巖的粒徑較佳地為10-20目，更佳地為20 目。
[0015] 本發明中，所述的硅砂可為本領域常規用于鑄鋼的硅砂，較佳地為水洗砂和/或 擦洗砂。本領域技術人員均理解：所述的水洗砂為鑄造用原砂，由天然硅砂經水洗和分級處 理后得到，其含泥量（質量百分數1.0%。所述的擦洗砂為一種鑄造用原砂，是天然硅 砂經擦洗、水洗、分級和烘干后得到，其含泥量（質量百分數）<0.5%。
[0016] 本發明中，所述的硅砂較佳地包括96%以上的SiO2，所述百分比為占硅砂的質量 百分比。
[0017] 本發明中，所述的硅砂的顆粒較佳地為40-70或50-100目。
[0018] 本發明中，所述的硅砂可以分離、回收和再生后重復利用，所述的再生一般為除去 硅砂粉末的灰塵和表層樹脂膜；所述的硅砂的再生率一般為95%?97%，所述的百分比為 質量百分比。所述的型砂B中的硅砂較佳地為再生砂。
[0019] 本發明還提供了由上述制備方法制得的砂芯。
[0020] 在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發明各較佳實 例。
[0021] 本發明所用試劑和原料均市售可得。
[0022] 本發明的積極進步效果在于：
[0023] 本發明提供的砂芯退讓性好，不再因為鑄件壁薄，幾何形狀尺寸大，收縮總量大而 產生貫穿性裂紋或分散性密集型裂紋，甚至局部小裂紋也很少，閥門、泵殼鑄件因裂紋產生 的報廢減少或不再發生，鑄件因裂紋返修、打磨、焊補、拍片的費用減少，制造成本下降；且 砂芯的制備工藝簡單，適合大規模工業化生產。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1為砂型的結構示意圖。
[0025] 圖2為圖1的砂型沿A-A面的剖面示意圖。
[0026] 圖3為實施例1的砂芯的結構示意圖。
[0027] 圖4為實施例1制得的砂芯制備得到的16寸300磅級薄壁鑄件。
[0028] 圖5為對比實施例1制得的砂芯制備得到的20寸150磅閥體薄壁鑄件。

【具體實施方式】
[0029] 下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但并不因此將本發明限制在所述的實 施例范圍之中。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，按照常規方法和條件，或按照商 品說明書選擇。
[0030] 下述實施例中，型砂A的制備方法為：取鑄鋼用40?100目的硅砂，加入堿性酚醛 樹脂，加入有機酯固化劑，混合均勻，即可。
[0031] 下述實施例中，型砂B的制備方法為：取基料X，基料X包括膨脹珍珠巖、鑄鋼用 40?100目的硅砂，加入堿性酚醛樹脂，加入有機酯固化劑，混合均勻，即可。
[0032] 下述實施例中，原料的購買廠家和型號如表1所示。
[0033] 表1實施例中原料的購買廠家和型號
[0034]

【權利要求】
1. 一種砂型鑄造用砂芯的制備方法，其特征在于，其包括如下步驟： (1) 在芯盒與砂芯構成的空白區域內填滿型砂A，以形成砂殼； (2) 待型砂A未完全固化時，在砂芯的區域內填滿型砂B，同時刮平； (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：鑄鋼用40?100目的硅砂、堿性酚醛樹脂和有機酯 固化劑；其中，堿性酚醛樹脂的含量為鑄鋼用40?100目的硅砂的質量的2?2. 5%，有機 酯固化劑的含量為型砂A中堿性酚醛樹脂的質量的20?25% ; 所述的型砂B包括以下成分：基料X、堿性酚醛樹脂和有機酯固化劑；堿性酚醛樹脂的 含量為與所述的基料X等體積的硅砂的重量的2?2. 5%，有機酯固化劑的含量為型砂B中 堿性酚醛樹脂的質量的20?25% ;所述的基料X包括膨脹珍珠巖和鑄鋼用40?100目的 硅砂，其中膨脹珍珠巖和鑄鋼用40?100目的硅砂的體積比為（3 :7)?（1 :1)。
2. 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的型砂A的制備方法為：取鑄鋼用 40?100目的硅砂，向其中加入占硅砂的重量2?2. 5 %的堿性酚醛樹脂，再加入占堿性酚 醛樹脂的重量20?25%的有機酯固化劑，混合均勻，即可。
3. 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的型砂B的制備方法為：取所述的 基料X，向其中加入占與所述的基料X等體積的娃砂的重量的2?2. 5 %的喊性酌?醒樹脂， 再加入占堿性酚醛樹脂的重量20?25%的有機酯固化劑，混合均勻，即可。
4. 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的型砂B中，膨脹珍珠巖和鑄鋼用 40?100目的硅砂的體積比為4 :6 ;和/或，所述的型砂B中，有機酯固化劑的含量為堿性 酚醛樹脂的質量的20%。
5. 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的型砂B中，所述的膨脹珍珠巖的 粒徑為10-20目。
6. 如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述的型砂B中，所述的膨脹珍珠巖的 粒徑為20目。
7. 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的型砂A和/或所述的型砂B中， 所述的硅砂為水洗砂和/或擦洗砂。
8. 如權利要求1所述的制備方法，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，所述百分比為占硅砂的質量百分比。
9. 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的型砂A和/或所述的型砂B中， 所述的硅砂的顆粒為40-70或50-100目；和/或，所述的型砂B中的硅砂為再生砂。
10. -種如權利要求1?9任一項所述的制備方法制得的砂芯。
【文檔編號】B22C1/22GK104353789SQ201410573375
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月23日 優先權日:2014年10月23日
【發明者】金旗, 田冬敏 申請人:江蘇新中洲特種合金材料有限公司