[发明专利]一种CO2气体硬化的“双相”砂型芯制芯方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种CO₂气体硬化的“双相”砂型芯制芯方法，属于铸造工业中砂芯制芯领域。

背景技术

目前国内外CO₂气体硬化的砂种主要有水玻璃砂、碱性酚醛树脂砂和水溶性树脂砂，其基本工艺是将混好的型芯砂充填芯盒，然后吹CO₂气体使其硬化成型，由于先硬化后脱模，使型芯尺寸精度准确。CO₂气硬水玻璃砂生产成本低，但却存在着溃散性差、型芯砂不好清理、浇注后铸件表面粘砂等问题，严重制约着其应用；而CO₂气硬碱性酚醛树脂砂存在吹气不好控制，且对CO₂气体的压力和流量要求苛刻，以及强度低、成本高、气味大，铸件浇注后苯酚、甲醛扩散，造成环境污染的问题，也极大地限制了该工艺的推广等。其它型芯(制芯)工艺经济性欠缺，以及技术复杂等因素的制约也妨碍了其工程化。

发明内容

本发明的目的是为了克服CO₂气硬水玻璃砂和CO₂气硬碱性酚醛树脂砂各自的的缺点，并将二者的缺点相互补变成优点，提供一种CO₂气体硬化的“双相”砂型芯制芯方法。

本发明的方法是：

以CO₂气硬水玻璃砂作为制作型芯的一相型芯砂原料，以CO₂气硬水溶性树脂砂作为制作型芯的另一相型芯砂原料，将CO₂气硬水玻璃砂相作为型芯内部本体、将CO₂气硬水溶性树脂砂相作为型芯的表面填充到芯盒内，砂型芯表面的CO₂树脂砂相厚度在15mm～25mm，填砂完毕后，向芯盒内通入CO₂气体，通入CO₂气体的压力控制在0.3MPa～0.5Mpa，直至水玻璃砂相完全硬化为止，使型芯砂整体硬化成型为一体；其中：CO₂水玻璃砂按重量比，以100份石英砂、4～6份水玻璃为组份混制而成；CO₂树脂砂按重量比，以100份石英砂、3.5～4.5份树脂，再加入占树脂重量30～44％的促硬剂为组份混制而成。

上述原料砂中：石英砂：粒度为50～100目，粒型为圆形或椭圆；水玻璃：模数为2.0～2.45；密度1.45g/cm³～1.55g/cm³；树脂为聚丙烯酸酯：密度1.1g/cm³～1.2g/cm³；粘度600～800mpas；促硬剂采用中国船舶重工集团第十二研究所生产的促硬剂产品，其成分为：以氢氧化钙的超细粉为主加入微量的有机盐混合物。

在上述方法中，混制出的CO₂水玻璃砂、CO₂树脂砂基本物理性能如下：

CO₂水玻璃砂：即时抗压强度≥1.2Mpa，24h抗压强度3.0Mpa，残留强度≥4.0Mpa；

CO₂树脂砂：即时抗压强度≥0.9Mpa，24h抗压强度6.0Mpa，残留强度≤0.25Mpa。

本发明解决了CO₂气硬水玻璃砂溃散性差、型芯砂不好清理、浇注后铸件表面粘砂，铸件清理靠人工用大锤砸或用风稿清理，劳动强度大、生产效率低，极易损伤铸件等问题；CO₂气硬碱性酚醛树脂砂吹气不好控制，并要求有一定的背压，对CO₂气体的压力和流量要求苛刻，且型芯强度低、成本高、气味大，铸件浇注后苯酚、甲醛扩散，污染环境，环保效果差等问题。同时解决了酚醛树脂砂型芯铸件浇注后基本溃散，铸件落砂时混入型砂回收系统，湿型粘土砂中的粘土膜很难包覆在其砂粒表面，破坏和割裂了粘土砂的粘土“膜”和粘土粘结“桥”，而湿型粘土砂的强度取决于粘土膜的厚度和粘土“桥”的数量，为不使粘土砂的强度下降，不得不增加膨润土的加入量，膨润土加入量的增加也要求了水的加入量增加，水的加入量增加反过来又影响、恶化了湿型粘土砂的其它工艺性能；在湿型粘土砂中酚醛树脂砂属于有害物质，应杜绝类似于酚醛树脂砂等憎水材料的混入，以保持湿型粘土砂性能的稳定；另一方面CO₂酚醛树脂砂生产成本高，气味大，铸件浇注后苯酚、甲醛扩散，造成污染环境问题，环保效果差等问题。