專利名稱：一種CO₂氣體硬化的“雙相”砂型芯制芯方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CO2氣體硬化的“雙相”砂型芯制芯方法，屬于鑄造工業(yè)中砂芯制 芯領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外CO2氣體硬化的砂種主要有水玻璃砂、堿性酚醛樹脂砂和水溶性樹脂 砂，其基本工藝是將混好的型芯砂充填芯盒，然后吹CO2氣體使其硬化成型，由于先硬化后 脫模，使型芯尺寸精度準確。CO2氣硬水玻璃砂生產(chǎn)成本低，但卻存在著潰散性差、型芯砂 不好清理、澆注后鑄件表面粘砂等問題，嚴重制約著其應(yīng)用；而CO2氣硬堿性酚醛樹脂砂存 在吹氣不好控制，且對CO2氣體的壓力和流量要求苛刻，以及強度低、成本高、氣味大，鑄件 澆注后苯酚、甲醛擴散，造成環(huán)境污染的問題，也極大地限制了該工藝的推廣等。其它型芯 (制芯)工藝經(jīng)濟性欠缺，以及技術(shù)復(fù)雜等因素的制約也妨礙了其工程化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服CO2氣硬水玻璃砂和CO2氣硬堿性酚醛樹脂砂各自的的 缺點，并將二者的缺點相互補變成優(yōu)點，提供一種CO2氣體硬化的“雙相”砂型芯制芯方法。本發(fā)明的方法是以CO2氣硬水玻璃砂作為制作型芯的一相型芯砂原料，以CO2氣硬水溶性樹脂砂 作為制作型芯的另一相型芯砂原料，將CO2氣硬水玻璃砂相作為型芯內(nèi)部本體、將CO2氣硬 水溶性樹脂砂相作為型芯的表面填充到芯盒內(nèi)，砂型芯表面的CO2樹脂砂相厚度在15mm 25mm，填砂完畢后，向芯盒內(nèi)通入CO2氣體，通入CO2氣體的壓力控制在0. 3MPa 0. 5Mpa，直 至水玻璃砂相完全硬化為止，使型芯砂整體硬化成型為一體；其中=CO2水玻璃砂按重量比， 以100份石英砂、4 6份水玻璃為組份混制而成；CO2樹脂砂按重量比，以100份石英砂、 3. 5 4. 5份樹脂，再加入占樹脂重量30 44%的促硬劑為組份混制而成。上述原料砂中石英砂粒度為50 100目，粒型為圓形或橢圓；水玻璃模數(shù)為 2. 0 2. 45 ；密度1. 45g/cm3 1. 55g/cm3 ；樹脂為聚丙烯酸酯密度1. lg/cm3 1. 2g/cm3 ； 粘度600 SOOmpas;促硬劑采用中國船舶重工集團第十二研究所生產(chǎn)的促硬劑產(chǎn)品，其成 分為以氫氧化鈣的超細粉為主加入微量的有機鹽混合物。在上述方法中，混制出的CO2水玻璃砂、CO2樹脂砂基本物理性能如下CO2水玻璃砂即時抗壓強度彡1. 2Mpa, 24h抗壓強度3. OMpa,殘留強度 彡 4. OMpa ；CO2樹脂砂即時抗壓強度彡0. 9Mpa，24h抗壓強度6. OMpa，殘留強度彡0. 25Mpa。本發(fā)明解決了 CO2氣硬水玻璃砂潰散性差、型芯砂不好清理、澆注后鑄件表面粘 砂，鑄件清理靠人工用大錘砸或用風稿清理，勞動強度大、生產(chǎn)效率低，極易損傷鑄件等問 題；CO2氣硬堿性酚醛樹脂砂吹氣不好控制，并要求有一定的背壓，對CO2氣體的壓力和流量 要求苛刻，且型芯強度低、成本高、氣味大，鑄件澆注后苯酚、甲醛擴散，污染環(huán)境，環(huán)保效果差等問題。同時解決了酚醛樹脂砂型芯鑄件澆注后基本潰散，鑄件落砂時混入型砂回收系 統(tǒng)，濕型粘土砂中的粘土膜很難包覆在其砂粒表面，破壞和割裂了粘土砂的粘土 “膜”和粘 土粘結(jié)“橋”，而濕型粘土砂的強度取決于粘土膜的厚度和粘土 “橋”的數(shù)量，為不使粘土砂 的強度下降，不得不增加膨潤土的加入量，膨潤土加入量的增加也要求了水的加入量增加， 水的加入量增加反過來又影響、惡化了濕型粘土砂的其它工藝性能；在濕型粘土砂中酚醛 樹脂砂屬于有害物質(zhì)，應(yīng)杜絕類似于酚醛樹脂砂等憎水材料的混入，以保持濕型粘土砂性 能的穩(wěn)定；另一方面CO2酚醛樹脂砂生產(chǎn)成本高，氣味大，鑄件澆注后苯酚、甲醛擴散，造成 污染環(huán)境問題，環(huán)保效果差等問題。本發(fā)明的“雙相”砂型芯制芯方法，發(fā)揮了 CO2樹脂砂相潰散性好和水溶性的優(yōu)勢， 同時也正好利用了水玻璃砂殘留強度高、潰散性差缺點，變?yōu)閮?yōu)點，鑄件澆注后，與鑄件表 面接觸部位的CO2樹脂砂相全部潰散，隔開了鑄件與型芯內(nèi)部(本體)部位CO2水玻璃砂， 使鑄件與型芯內(nèi)部(本體)部位CO2水玻璃砂相脫落；型芯內(nèi)部(本體)部位的CO2水玻璃 砂殘留強度高、潰散性差缺點，使型芯內(nèi)部(本體)部位CO2水玻璃砂相不易被破碎，保持 了型芯內(nèi)部(本體)部位CO2水玻璃砂的完整性和大砂塊，難以進入型砂回收系統(tǒng)，被整體 排出；而與鑄件表面接觸部位的CO2樹脂砂潰散后進入型砂回收系統(tǒng)，CO2樹脂砂的水溶性， 與型砂回收系統(tǒng)的濕型粘土砂的粘土膜很好的融合一體，相當于補充了新砂。不僅解決了 上述生產(chǎn)手段存在的技術(shù)問題，同時在成本上有所降低。本發(fā)明的有益的效果本發(fā)明不僅解決了 CO2氣硬水玻璃砂生產(chǎn)存在著的潰散性差、型芯砂不好清理、澆 注后鑄件表面粘砂等問題；以及CO2氣硬堿性酚醛樹脂砂存在吹氣不好控制且對CO2氣體的 壓力和流量要求苛刻，強度低、成本高、氣味大，鑄件澆注后苯酚、甲醛擴散，造成環(huán)境污染 等問題，并兼有CO2水玻璃砂的快速固化效果和CO2樹脂砂潰散性好的優(yōu)點，在制芯、澆注全 部生產(chǎn)過程不產(chǎn)生任何有害氣體，使用方便。鑄件清理效率比CO2氣硬水玻璃砂提高4 6 倍；生產(chǎn)成本比CO2氣硬堿性酚醛樹脂砂、胺法冷芯盒樹脂砂、呋喃自硬樹脂砂和單一的CO2 樹脂砂降低6 10倍；并且降低了勞動強度，提高了生產(chǎn)效率。
具體實施例方式實施例1 (a) CO2水玻璃砂的配方100重量份石英砂+6重量份水玻璃；(b) CO2樹脂砂的配方100重量份石英砂+4. 5重量份樹脂+占樹脂重量40 %的硬促劑?！半p相”砂型芯表面的CO2樹脂砂相厚度在20mm 25mm。通入CO2氣體壓力控制 在0. 5Mpa，吹氣時間60s。以該方案制成的鐵路車輛后從板座“雙相”砂型芯，表面光潔，輪廓清晰，鑄件澆注 后，內(nèi)部的“雙相”砂型芯經(jīng)落砂機震擊后全部脫落，鑄件清理效率比CO2氣硬水玻璃砂提高 6倍，鑄件表面不粘砂，鑄件表面質(zhì)量明顯好于CO2氣硬水玻璃砂。實施例2:(a) CO2水玻璃砂的配方
100重量份石英砂+5重量份水玻璃；(b) CO2樹脂砂的配方100重量份石英砂+4重量份樹脂+占樹脂重量30 %的硬促劑?！半p相”砂型芯表面的CO2樹脂砂相厚度在15mm 20mm。通入CO2氣體壓力控制 在0. 3Mpa，吹氣時間40s。以該方案制成的北奔重卡小齒輪殼體“雙相”砂型芯，表面光潔，輪廓清晰，鑄件澆 注后，內(nèi)部的“雙相”砂型芯經(jīng)落砂機震擊后全部脫落，鑄件清理效率比CO2氣硬水玻璃砂提 高5倍，鑄件表面不粘砂，鑄件表面質(zhì)量明顯好于CO2氣硬水玻璃砂。
權(quán)利要求
一種CO2氣體硬化的“雙相”砂型芯制芯方法，其特征是以CO2氣硬水玻璃砂作為制作型芯的一相型芯砂原料，以CO2氣硬水溶性樹脂砂作為制作型芯的另一相型芯砂原料，將CO2氣硬水玻璃砂相作為型芯內(nèi)部本體、將CO2氣硬水溶性樹脂砂相作為型芯的表面填充到芯盒內(nèi)，砂型芯表面的CO2樹脂砂相厚度在15mm～25mm，填砂完畢后，向芯盒內(nèi)通入CO2氣體，通入CO2氣體的壓力控制在0.3MPa～0.5Mpa，直至水玻璃砂相完全硬化為止，使型芯砂整體硬化成型為一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CO2氣體硬化的“雙相”砂型芯制芯方法，其特征是C02水玻 璃砂按重量比，以100份石英砂、4 6份水玻璃為組份混制而成；CO2樹脂砂按重量比，以 100份石英砂、3. 5 4. 5份樹脂，再加入占樹脂重量30 44%的促硬劑為組份混制而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CO2氣體硬化的“雙相”砂型芯制芯方法，其特征是樹脂為 聚丙烯酸酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CO2氣體硬化的“雙相”砂型芯制芯方法，其特征是促硬劑 采用中國船舶重工集團第十二研究所生產(chǎn)的促硬劑產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種CO2氣體硬化的“雙相”砂型芯制芯方法，其特征是將CO2氣硬水玻璃砂相作為型芯內(nèi)部本體、將CO2氣硬水溶性樹脂砂相作為型芯的表面填充到芯盒內(nèi)，砂型芯表面的CO2樹脂砂相厚度在15mm～25mm，填砂完畢后，向芯盒內(nèi)通入CO2氣體，通入CO2氣體的壓力控制在0.3MPa～0.5Mpa，直至水玻璃砂相完全硬化為止，使型芯砂整體硬化成型為一體。其優(yōu)點是在制芯、澆注過程中不產(chǎn)生有害氣體，使用方便，鑄件清理效率高，生產(chǎn)成本低，并且降低了勞動強度，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號B22C9/10GK101985157SQ20101053296
公開日2011年3月16日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者武玉平 申請人:內(nèi)蒙古第一機械制造(集團)有限公司