專利名稱：：一種吹氣硬化制芯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及鑄造技術(shù)，特別提供了一種吹氣硬化制備砂芯的方法。
背景技術(shù)：
：在鑄造生產(chǎn)中采用的粘結(jié)劑和其制芯工藝直接關(guān)系鑄件的質(zhì)量，鑄造生產(chǎn)力，勞動(dòng)環(huán)境，生產(chǎn)成本及對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。過去鑄造廠采用粘土砂烘干法制芯，后來采用植物油、合脂類熱固性物質(zhì)做砂芯粘結(jié)劑，砂芯用手工緊實(shí)，勞動(dòng)條件惡劣，起模后須放入爐窯內(nèi)烘烤幾小時(shí)才能硬化、耗能高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，砂芯易產(chǎn)生變形，搬運(yùn)時(shí)破損率高，影響鑄件質(zhì)量。二戰(zhàn)結(jié)束后，殼芯、熱芯盒技術(shù)獲得推廣，殼芯、熱芯盒采用熱固性合成樹脂做粘結(jié)劑，砂芯在模具內(nèi)受熱固化，砂芯硬化快，制芯質(zhì)量好，制芯效率高，實(shí)現(xiàn)了砂芯的大批量機(jī)械化的生產(chǎn)，逐步取代了烘烤制芯工藝。1%8年Ashland公司發(fā)明了三乙胺冷芯盒法，實(shí)現(xiàn)了砂芯常溫硬化，模具常溫下操作，消除了模具熱變形對(duì)砂芯尺寸的影響，制芯效率高、尺寸偏差小、節(jié)省能耗、勞動(dòng)強(qiáng)度低，該工藝目前仍廣泛應(yīng)用。該工藝的缺點(diǎn)是粘結(jié)劑含氮，對(duì)氮?dú)饪酌舾械暮辖痂T件應(yīng)用受到限制。如各種碳鋼、合金鋼鑄件；催化氣體是各種胺(二甲基乙胺、三乙胺、三甲胺、及其混合物)，有毒、有刺激性氣味。隨著全世界對(duì)生態(tài)環(huán)境的關(guān)注，有毒、有味粘結(jié)劑的使用將逐步受到限制。為改善制芯對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。堿性酚醛樹酯甲酸甲酯法、丙烯酸鹽CC)2法、堿性酚醛樹酯C02法先后問世，解決了吹硬氣體有毒有味問題，但均沒能徹底解決工藝上或環(huán)保上存在的問題。中國(guó)發(fā)明專利ZL97105026.0和ZL01133477.0的發(fā)明中使用水玻璃做粘結(jié)劑，使用的硬化氣體為空氣或空氣和CrC4酯的混合物，基本做到了無毒、低氣味。但以上二項(xiàng)發(fā)明存在起模強(qiáng)度偏低，在潮濕天氣，砂芯強(qiáng)度損失大，影響其推廣應(yīng)用，需要進(jìn)一步完善。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種吹氣硬化制芯的方法，該方法在生產(chǎn)過程中無毒、無氣味，并且所生產(chǎn)出的產(chǎn)品芯具有更好的起模強(qiáng)度。本發(fā)明提供了一種吹氣硬化的制芯方法，其特征在于一一所用制芯砂混合料的質(zhì)量百分比為原砂92~99%;水玻璃0.97.0%;抗吸濕劑0.1-1.0%;其中的抗吸濕劑為三醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、醋酸甘油酯、二乙二醇醋酸酯、丙二醇醋酸酯、其他多元醇有機(jī)酸酯或其混合物；一一所用吹硬氣體體積百分比為-C2C4有機(jī)酯25-100%;dC2醇075O/o;空氣、二氧化碳或氮?dú)庾鳛檩d體氣體。本發(fā)明吹氣硬化的制芯方法中，所用原砂選自水洗硅砂、擦洗硅砂、精選硅砂、整形硅砂、鋯砂、鉻鐵礦砂、鎂橄欖石砂、寶珠砂、舊砂再生砂。尤其是水洗硅砂，或者其水玻璃酯固化或水玻璃吹氣硬化工藝舊砂的再生砂。本發(fā)明吹氣硬化的制芯方法中，所用水玻璃為符合標(biāo)準(zhǔn)JB/T8835的鑄造用水玻璃，符合標(biāo)準(zhǔn)Q/HYT.01的鑄造用新型水玻璃。尤其選自S103、S102、S10KS106鑄造用新型水玻璃。本發(fā)明吹氣硬化制芯的方法，砂混合料中加入抗吸濕劑，砂芯在多雨的潮濕季節(jié)仍能保證具有0.3Mpa以上的抗拉強(qiáng)度。本發(fā)明砂混合物可用標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)式混砂機(jī)或間歇式混砂機(jī)混制。模具可采用通常冷芯盒用模具，氣體發(fā)生器采用沈陽(yáng)匯亞通制造的FXS氣體發(fā)生器。本發(fā)明制芯可用手工方法緊實(shí)，也可采用射芯機(jī)射實(shí)成型。然后吹入硬化氣體，吹入硬化氣體的時(shí)間為l~120s;間歇l~10s、再吹入吹氣溫度30120。C熱空氣、二氧化碳或氮?dú)?0~150s，之后開盒取芯。本發(fā)明吹氣硬化制芯方法中所用的C2-Q的有機(jī)酯最好選自甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酯甲酯的任何一種或多種、最常用的為甲酸甲酯。本發(fā)明采用的抗吸濕劑最好選自三醋酸甘油酯，丙二醇醋酸酯、二乙二醇醋酸酯及其混合物。本發(fā)明吹氣硬化制芯方法具有如下優(yōu)點(diǎn)1、制芯用水玻璃為無機(jī)粘結(jié)劑，來源廣、價(jià)格便宜、無毒、無味、制芯成本低、有利于改善勞動(dòng)條件和保護(hù)生態(tài)環(huán)境。2、與胺氣、二氧化硫相比，酯類、醇類氣體無毒、無刺激性氣味。3、粘結(jié)劑系統(tǒng)中不含氮、硫、磷等有害元素，有利于保證鑄件質(zhì)量。4、制備的砂芯抗?jié)裥院?，相?duì)濕度95%以上環(huán)境中，24h試樣抗拉強(qiáng)度大于0.3Mpa。5、用水玻璃粘結(jié)劑做砂芯，澆注時(shí)有相當(dāng)熱塑性、可以防止鑄件產(chǎn)生熱裂。是箱體、閥體、泵體鑄鋼件首選工藝。6、吹氣氣體，無毒無味、不用安裝尾氣處理設(shè)備，節(jié)省設(shè)備投資。7、制芯模具可用金屬，塑料或木材制做，制造周期短，費(fèi)用低。8、模具不需加熱，因此尺寸變動(dòng)小，制造砂芯尺寸偏差小，從而可以提高鑄件尺寸精度。9、制芯的靈活性好，不僅可采用制芯機(jī)實(shí)現(xiàn)大批量鑄件生產(chǎn)，也可用于手工制芯用于單件小批量鑄件的生產(chǎn)。10、制芯節(jié)省能耗，舊砂可以再生回用。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:稱取檢定鑄造粘結(jié)劑用標(biāo)準(zhǔn)砂1200g放入ST195型水泥膠砂攪拌機(jī)，加入符合JB/T8835標(biāo)準(zhǔn)的ZS2.50鑄造用水玻璃30g、三醋酸甘油酯3g，攪拌60s出砂，將上述混好的砂混合料加入Z861射芯機(jī)射砂筒內(nèi)，用Z861射芯機(jī)在0.4M).6Mpa氣壓下射實(shí)標(biāo)準(zhǔn)"8"形試樣，取下射砂筒，密封射砂口，開啟FXS氣體發(fā)生器電磁閥，使含甲酸甲酯60%、乙醇40%、空氣體積占硬化混合氣體的30%，通入芯盒1030s，關(guān)閉硬化氣體氣源，間歇3s，開啟吹熱空氣氣閥，通入50100。C熱空氣6080s，吹氣結(jié)束后，停止供氣，開啟芯盒，取出"8"形試樣。用SWY型液壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)，測(cè)"8"試樣即時(shí)抗拉強(qiáng)度和室內(nèi)放置24h測(cè)抗拉強(qiáng)度，列入表l。實(shí)施例2、實(shí)施例3、實(shí)施例4、實(shí)施例5、實(shí)施例6、實(shí)施例7、實(shí)施例8分別取符合標(biāo)準(zhǔn)JB/T8835,ZS2.卯鑄造用水玻璃和符合標(biāo)準(zhǔn)Q/HYT.01標(biāo)準(zhǔn)鑄造用新型水玻璃SIOI、S102、S103、S104、S105、S106，其他條件與實(shí)施例l相同，所得檢測(cè)強(qiáng)度列入表l。表1不同水玻璃對(duì)力學(xué)性能的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例17、實(shí)施例18、實(shí)施例19、實(shí)施例20、實(shí)施例21、實(shí)施例22、實(shí)施例23、實(shí)施例24，實(shí)施程序和實(shí)施例l相同，采用水玻璃為SIOI，加入量為30g，吹硬氣體為甲酸甲酯50%，乙醇20%。載體為空氣，吹氣溫度和吹氣時(shí)間列入表3，未列入表3的條件與實(shí)施例1相同，實(shí)施例17、實(shí)施例18、實(shí)施例19、實(shí)施例20、實(shí)施例2K實(shí)施例22、實(shí)施例23、實(shí)施例24所測(cè)"8"試樣力學(xué)性能列入表3。表3不同吹氣溫度對(duì)力學(xué)性能的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實(shí)施例31、實(shí)施例32、實(shí)施例33、實(shí)施例34、實(shí)施例35、實(shí)施例36、實(shí)施例37、實(shí)施例38、實(shí)施例39,實(shí)施程序與實(shí)施例1相同，加入S101水玻璃30g，抗吸濕劑加入條件見表5，吹硬試樣的其他條件與實(shí)施例1相同，試樣吹硬后放入相對(duì)濕度95100%的干燥器中，干燥器中溫度為30~35°C，放置24h,測(cè)抗拉強(qiáng)度并列入表5。對(duì)比例40實(shí)施程序與實(shí)施例1相同，加入S101水玻璃30g，不加抗吸濕劑，其他條件與實(shí)施例31—實(shí)施例35相同，所測(cè)抗拉強(qiáng)度列入表5。表5在高濕條件下加入抗吸濕劑對(duì)力學(xué)性能的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實(shí)施例41、實(shí)施例42、實(shí)施例43、實(shí)施例44、實(shí)施例45、實(shí)施例46、實(shí)施例47、實(shí)施例48、實(shí)施例49，采用的原砂分別為水洗硅砂、擦洗硅砂、精選硅砂、整形硅砂、鋯砂、鉻鐵礦砂、鎂橄欖石砂、寶珠砂、精選硅砂、酯固化水玻璃砂舊砂再生砂。加入條件見表6，實(shí)施程序，其他實(shí)施條件與實(shí)施例1相同，吹硬后"8"試樣力學(xué)性能列入表6。實(shí)施例50砂混合料按實(shí)施例1條件實(shí)施，將砂混合料裝入手工吹氣"8"形試樣芯盒、手工緊實(shí)、刮平，壓緊吹氣板，開啟FXS氣體發(fā)生器電磁閥，使含甲酸甲酯60%、乙醇40%、空氣體積占硬化混合氣體的30%，通入芯盒10~30s，關(guān)閉硬化氣體氣源，間歇3s，開啟吹熱空氣氣閥，通入50~100°C熱空氣60~80s,吹氣結(jié)束后，停止供氣，開啟芯盒，取出"8"形試樣。用SWY型液壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)，測(cè)"8"試樣即時(shí)抗拉強(qiáng)度和室內(nèi)放置24h測(cè)抗拉強(qiáng)度，列入表6。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>權(quán)利要求1、一種吹氣硬化的制芯方法，其特征在于——所用制芯砂混合料的質(zhì)量百分比為原砂92～99％；水玻璃0.9～7.0％；抗吸濕劑0.1～1.0％；所用抗吸濕劑為三醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、醋酸甘油酯、二乙二醇醋酸酯、丙二醇醋酸酯、其他多元醇有機(jī)酸酯或其混合物；——所用吹硬氣體體積百分比為C2～C4有機(jī)酯25～100％；C1～C2醇0～75％。2、按照權(quán)利要求1所述吹氣硬化的制芯方法，其特征在于空氣、二氧化碳或氮?dú)庾鳛檩d體氣體，占硬化氣體體積量的5~40%。3、按照權(quán)利要求2所述吹氣硬化的制芯方法，其特征在于空氣、二氧化碳或氮?dú)庾鳛檩d體氣體，占硬化氣體體積量的25~35%。4、按照權(quán)利要求1所述吹氣硬化的制芯方法，其特征在于所用原砂選自水洗硅砂、擦洗硅砂、精選硅砂、整形硅砂、鋯砂、鉻鐵礦砂、鎂橄欖石砂、寶珠砂、舊砂再生砂。5、按照權(quán)利要求4吹氣硬化的制芯方法，其特征在于原砂選自水洗硅砂，或者其水玻璃酯固化或水玻璃吹氣硬化工藝舊砂的再生砂。6、按照權(quán)利要求1所述吹氣硬化的制芯方法，其特征在于所用水玻璃為符合標(biāo)準(zhǔn)JB/T8835的鑄造用水玻璃，符合標(biāo)準(zhǔn)Q/HYT.01的鑄造用新型水玻璃。7、按照權(quán)利要求6吹氣硬化的制芯方法，其特征在于制芯用水玻璃選自S103、S102、SlOl、S106鑄造用新型水玻璃。8、按照權(quán)利要求1吹氣硬化的制芯方法，其特征在于有機(jī)酯選自甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酯甲酯的任何一種或多種。9、按照權(quán)利要求8吹氣硬化的制芯方法，其特征在于為甲酸甲酯。全文摘要一種吹氣硬化的制芯方法，其特征在于所用制芯砂混合料的質(zhì)量百分比為水玻璃0.9～7.0％；抗吸濕劑0.1～1.0％；原砂余量；所用抗吸濕劑為三醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、醋酸甘油酯、二乙二醇醋酸酯、丙二醇醋酸酯、其他多元醇有機(jī)酸酯或其混合物；所用吹硬氣體體積百分比為C₂～C₄有機(jī)酯25～100％；C₁～C₂醇0～75％。本發(fā)明方法在生產(chǎn)過程中無毒、無氣味，并且所生產(chǎn)出的產(chǎn)品芯具有更好的起模強(qiáng)度。文檔編號(hào)B22C9/10GK101293271SQ20071001108公開日2008年10月29日申請(qǐng)日期2007年4月24日優(yōu)先權(quán)日2007年4月24日發(fā)明者余明偉申請(qǐng)人:沈陽(yáng)匯亞通鑄造材料有限責(zé)任公司