[发明专利]一种砂芯及其制备方法和铸模

说明书

本发明涉及一种砂芯及其制备方法和铸模。该制备方法包括，1)根据砂芯的结构制备芯骨；2)在所述芯骨的至少部分外表面形成中间材料层；3)将芯骨置于砂芯模具内，使用耐火填料进行填砂造型得到砂芯原坯，并对砂芯原坯进行干燥；4)对经过干燥的砂芯原坯进行焙烧处理得到砂芯；其中所述焙烧处理中焙烧的温度高于所述中间材料的作用点温度。由于砂芯原坯的焙烧温度超过中间材料的作用点温度，在焙烧时中间材料不会对芯骨的膨胀产生阻力，从而避免了砂芯的开裂变形报废现象。

技术领域

本发明属于铸造成型领域，具体涉及一种铸造用砂芯。

背景技术

随着航空、航天、舰船、兵器、石油化工等领域的飞速发展，对于金属铸件例如钛及钛合金铸件的需求也越来越多。钛及钛合金铸造用砂芯由于其成本低、退让性好等优点不但可以应用砂型铸造技术领域，还可以应用于石墨加工型铸造等领域。但现有的钛及钛合金铸造用砂芯，特别是对于大型砂芯，由于其砂芯轮廓大、砂芯厚度大、自重较重等结构特点，该类型砂芯制备过程中存在易开裂变形报废、焙烧效率低、尺寸精度差等问题。

现有技术中，专利申请CN202725965U中提出了一种在芯骨两端包裹耐温软质材料的防止砂芯开裂的方法，利用耐温软质材料在外力下易被压缩的特点，解决了在浇注过程中芯骨受热膨胀导致的砂芯开裂问题。但是该软质材料在造型阶段就受到金属芯骨以及砂芯填料的严重挤压，在焙烧环节该材料也仍然存留，焙烧时金属芯骨将发生热膨胀，该软质材料也将难以进一步被压缩来避免砂芯的开裂问题。专利申请CN106077497A、CN109834227A中提到在芯骨表面设置气凝胶层，气凝胶层是一种具有透气性的材料，是为了增加砂芯在浇注过程中的透气性，不具备消除芯骨热膨胀而导致开裂的能力。

发明内容

本发明是针对上述现有技术中存在的至少一方面的不足而设计的一种砂芯制备方法以及由该制备方法制备得到的砂芯和使用该砂芯的铸模。

作为本发明的其中一方面，本发明提出一种砂芯的制备方法，包括：

1)根据砂芯的结构制备芯骨；

2)在芯骨的至少部分外表面形成中间材料层；

3)将芯骨置于砂芯模具内，使用耐火填料进行填砂造型得到砂芯原坯，并对砂芯原坯进行干燥；

4)对经过干燥的砂芯原坯进行焙烧处理得到砂芯；其中焙烧处理中焙烧的温度高于中间材料的作用点温度。

在一些实施例中，中间材料的作用点温度为50-300℃。

在一些实施例中，中间材料层的厚度为0.5-3mm。

在一些实施例中，芯骨具有与砂芯大致随形的形状。

在一些实施例中，芯骨为空心结构，优选地芯骨的壁厚为2-10mm。

在一些实施例中，芯骨的外表面与砂芯原坯的外表面的距离为20-50mm。

在一些实施例中，焙烧处理包括低温焙烧处理、表面涂覆处理和高温焙烧处理；优选地，低温焙烧处理包括将经过干燥的砂芯原坯在300～450℃焙烧1～3h；优选地，表面涂覆处理包括将将经过低温焙烧处理的砂芯原坯冷却或预热至60℃～80℃后，清洁砂芯原坯表面，并采用铸造用涂料涂覆砂芯原坯的至少部分表面，优选地涂覆形成的涂层厚度为0.1～1.5mm；优选地，高温焙烧处理包括将经过表面涂覆处理的砂芯原坯在1000℃～1300℃焙烧3～5h。

在一些实施例中，该制备方法还包括对砂芯进行尺寸检验以及目视外观检验和/或对砂芯进行精修打磨，直至砂芯尺寸和外观符合要求的步骤。

作为本发明的其中另一方面，本发明还提出了一种使用上述的制备方法制造的砂芯，优选地砂芯为钛及钛合金铸造用砂芯。

作为本发明的其中另一方面，本发明还提出了一种铸模，包括上述的砂芯。