[发明专利]铸钢件铸造中能防止型砂烧结的复合型砂材料及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸钢件铸造中能防止型砂烧结的复合型砂材料及制作方法，该材料经浇注高温煅烧后，其型砂形成蜂巢状松散结构、而不形成坚硬的烧结块，属铸钢生产的铸造工艺方法制造领域。

背景技术

目前在石英自硬型砂铸造（包括呋喃树脂、酚醛树脂、水玻璃有机脂石英自硬型砂）生产中，对大型铸钢件因结构原因散热不畅而产生的石英砂型砂烧结的解决方案通常在局部使用铬矿砂、锆矿砂、宝珠砂和镁橄榄石砂等特种砂，特种砂具有一定的储热功能及相对石英砂更高的耐火度，对局部型砂过热不是太严重的能起到防粘砂抗烧结的效果，但对壁厚较厚或坭芯较深的细长部位因高温特种砂超过耐火度而照样烧结，而且清砂更加困难，而且特种砂不仅资源稀少，价格昂贵，工人劳动生产率低下，生产条件恶劣。为此，在大型铸钢件铸造生产中需要一种生产成本低，原料易得，劳动生产率高的解决方法。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种型砂在经浇注高温煅烧后，其型砂形成蜂巢状松散结构、而不形成坚硬的烧结块，一种在铸造生产中能防止型砂砂烧结的复合型砂材料及制作方法。

设计方案：由于不论使用单一石英砂还是单一特种砂烧结后型砂都是局部整体结块且坚硬，因此本发明的设计方案是使用石英砂为基的复合型砂材料，让铸型型砂易烧结的局部成为蜂巢状结构，破坏其烧结块的结构（见附图1）。这样就能使工人清砂容易，提高劳动生产率，还要求材料成本低廉，操作方便，也可称作蜂巢法。为此本发明材料的选择：选择石英砂和七零砂的混合砂作为复合型砂材料，这是由于单一石英砂做型砂在经受过饱和高温（通常在1350℃以上）后既有产生烧结的不利一面，也有在高温铸型型腔尺寸变化小，铸件表面质量好的特点；而用单一七零砂（石灰石）做型砂在经受过饱和高温后不会产生烧结，清砂容易，七零砂在700℃以上就开始煅烧分解为生石灰CaO和气体CO2，而且生石灰是粉状物，不存在烧结问题，而且是吸热反应；在达到900℃以上时七零砂（石灰石）快速分解并吸收大量热能起到激冷的作用，同时也会产生缩沉，气孔 、蚯裂、铸型型腔尺寸变化大和铸件表面差等缺点。两种材料可以取长补短，这种型砂既具有铬矿砂等特种砂的吸热功能，也能满足部分铸件表面质量要求，符合选材要求。为此，选择石英砂作为蜂窝的骨架，以七零砂作为蜂巢成空材料，达到破坏石英砂型砂烧结整体结块的目的。且也符合生产成本低，原料易得的原则。

技术方案：该复合型砂材料，原砂以石英砂为例，其重量百分比为：石英砂40～65%、七零砂35～60%。以呋喃树脂为粘结剂，苯磺酸为固化剂时，粘结剂、固化剂加入量百分比不变，由于固化剂（苯磺酸）是酸性材料，原砂中加入七零砂后酸耗值会大幅增加，加入量可适当增加，混砂工艺也须调整；粘结剂为酚醛树脂、水玻璃等材料时，由于固化剂为非酸性材料，因此混砂工艺可以不变。

对呋喃树脂自硬砂的混砂工艺方案如下：方案（1）：将石英砂与固化剂混合2~3分钟混匀，然后加入呋喃树脂混合2~3分钟混匀后，再加入七零砂混合2~4分钟混匀后出砂。方案（2）：将石英砂与固化剂混合2~3分钟，同时将七零砂与呋喃树脂混合2~3分钟混匀，然后再将两种砂一起混合2~3分钟后出砂。该型砂在铸造生产中经浇注高温煅烧后其型砂形成蜂巢状松散结构。

本发明与背景技术相比，一是该复合型砂材料经高温煅烧后形成蜂巢状结构，破坏石英砂型砂烧结结构，不会产生大块烧结，清砂容易，大幅提高劳动生产率，降低生产成本；二是生产材料（石英砂和七零砂）成本低，原料丰富；三是减少因清砂产生的次生缺陷如裂纹、缺肉等，提高铸件质量。

附图说明

图1是复合型砂材料的结构示意图，其图中黑色的为石英砂，白色的为七零砂。石英砂和七零砂的复合型砂材料经高温煅烧后形成蜂巢状结构无法形成坚硬的烧结块，有利于清砂。

具体实施方式

实施例1：一种在铸造生产中能防止型砂烧结的复合型砂材料，其重量百分比为：石英砂40%、七零砂60%、呋喃树脂1.2%，固化剂占呋喃树脂比30~50%。所述固化剂为苯磺酸；所述石英砂可以采用铬矿砂、锆矿砂、宝珠砂、镁橄榄石砂替代，粘结剂可以用其它树脂或水玻璃替代。

实施例1-1：在实施例1的基础上，石英砂45%、七零砂55%、呋喃树脂1.2%，固化剂占呋喃树脂比50%。

实施例1-2：在实施例1的基础上，石英砂50%、七零砂50%、呋喃树脂1.2%，固化剂占呋喃树脂比50%。

实施例1-3：在实施例1的基础上，石英砂55%、七零砂45%、呋喃树脂1.2%，固化剂占呋喃树脂比50%。