專利名稱：一種高傳熱高潰散油管型芯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄造技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種高傳熱高潰散油管型芯的制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，隨著制造業(yè)的發(fā)展，鑄件輕量化、整體化、精密化漸成趨勢，尤其是航空發(fā)動機上的機匣類、泵體類、殼體類等鋁合金、鎂合金鑄件，因其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，內(nèi)部往往帶有油管或細長內(nèi)腔，且對鑄件油管及細長內(nèi)腔有耐壓要求，需承受一定的氣壓或液壓而不滲漏。對于此類鋁、鎂合金鑄件的油管或細長內(nèi)腔成型，目前一般采用砂芯，鑄件澆注完成后對砂芯進行清理。近些年來，對于細長油管砂芯的成型，我國目前一般采用石英砂或?qū)氈樯盀榛w材料制成覆膜砂，然后在射芯機上打制熱芯盒砂芯；另外，也有采用燒制的方法成型砂芯，砂芯尺寸精度和強度均較高。利用目前方法制備的砂芯，我國研制成功了一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、內(nèi)部含細長彎曲油管的航空鋁、鎂合金鑄件，但是在研制和生產(chǎn)過程中也出現(xiàn)了一些問題，如澆注后鑄件砂芯的清理比較困難(尤其對于鎂合金鑄件，如某飛機發(fā)動機鎂合金殼體鑄件，內(nèi)含細長彎曲油管，鑄件要求Tl狀態(tài)交付，不允許高溫處理，因此在清理砂芯時不能采用高溫?zé)扒迳盎蛩迳埃鴮τ诔Ｒ?guī)的覆膜砂芯，澆注后采用振動、高壓水等機械方法很難清理干凈)，另外，在對鑄件油管進行氣壓及液壓試驗時管壁經(jīng)常出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。上述問題的出現(xiàn)，導(dǎo)致鑄件生產(chǎn)效益低、周期長、成本高、返修量大、合格率低，嚴重影響了我國航空復(fù)雜鋁、鎂合金鑄件的國產(chǎn)化進程及配套需要。為了解決砂芯清砂困難以及鑄件油管管壁組織不致密導(dǎo)致的液壓滲漏現(xiàn)象，有必要尋找一種傳熱性好、蓄熱量大、潰散性好的一種型芯制備方法。因此，人們期望獲得一種技術(shù)效果優(yōu)良的高傳熱高潰散油管型芯的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種技術(shù)效果優(yōu)良的高傳熱高潰散油管型芯的制備方法。本發(fā)明一種高傳熱高潰散油管型芯的制備方法，其特征在于所述高傳熱高潰散油管型芯的制備方法要求如下采用高傳熱性的金屬小球為基體材料，配合酚醛樹脂、固化劑、潤滑劑、潰散劑配制成覆膜金屬顆粒，配制方法是首先將金屬小球加熱到150 160°C，然后將熱塑性酚醛樹脂、固化劑、潤滑劑、潰散劑按一定比例添加后進行混合攪拌均勻，冷卻后破碎，篩分即可；然后用熱芯盒制芯法在射芯機上打制出高傳熱高潰散油管型芯，具體要求是加熱溫度200 230°C，固化時間60 90s ;關(guān)于制芯溫度及固化時間的說明所打制的油管芯型直徑為4mm 10mm，加熱溫度過低，時間過短的話，覆膜樹脂反應(yīng)固化不充分，影響強度，而溫度過高芯子表面容易燒酥。經(jīng)過試驗，加熱溫度200 230°C，固化時間60 90s的范圍內(nèi)可以制成滿足使用要求的金屬小球顆粒型芯。
采用上述方案，可制造出具有高傳熱高潰散性的油管型芯。所述金屬小球具體是下述幾種之一或其組合非不銹鋼材質(zhì)的鋼丸、鐵丸、不銹鋼丸。用熱芯盒制芯法在射芯機上打制出高傳熱高潰散油管型芯的具體要求是加熱溫度200 230°C，固化時間60 90s ；采用高傳熱性的金屬小球為基體材料，配合酚醛樹脂、固化劑、潤滑劑、潰散劑制成覆膜金屬顆粒的過程中滿足下述要求熱塑性酚醛樹脂占金屬小球總重量的O. 4% O. 5% ;固化劑占樹脂重量11% 14% ;潤滑劑占樹脂重量6% 8% ;潰散劑占樹脂重量3% 5%。關(guān)于熱塑性酚醛樹脂加入量的說明為了減少澆注時的發(fā)氣量以及增加型芯的潰散性，樹脂量加入越少越好，但是過少的樹脂量，制得的型芯強度又達不到要求。通過幾組對比試驗，制得的金屬小球覆膜型芯強度如下圖所示。根據(jù)實際生產(chǎn)，選擇熱塑性酚醛樹脂占金屬小球重量為O. 4% O. 5%較為合適(參見圖1)。所述金屬小球其具體為粒度圓整、表面干凈的金屬小球顆粒，具體較佳為不銹鋼材質(zhì)；關(guān)于金屬小球材料選擇的說明通過試驗比較了鋼丸、鐵丸、不銹鋼丸幾種金屬材質(zhì)小球，結(jié)果表明，在熱塑性酚醛樹脂等其它條件均相同的條件下，不銹鋼丸覆膜型芯強度要高于鋼丸及鐵丸制得的覆膜型芯強度，而在潰散性方面基本相同。同時發(fā)現(xiàn)，鋼丸及鐵丸小球容易受潮生銹，生銹后由于銹粉的存在以及金屬小球表面粗糙而增大了表面積，這樣就加劇了對樹脂的消耗。因此，三者中最佳選用不銹鋼材質(zhì)。對金屬小球進行預(yù)處理的過程滿足下述要求對金屬小球進行焙燒，以去除金屬小球表面水份及雜質(zhì)；金屬小球焙燒溫度350 400°C，焙燒時間3 4小時；關(guān)于金屬小球焙燒的說明采購的金屬小球，表面一般存在一些油污、雜質(zhì)、水份等，因此為了達到較好的效果，有必要對金屬小球進行焙燒處理。焙燒溫度太低了，除雜不徹底，焙燒溫度過高了又浪費能源，沒有必要，試驗中發(fā)現(xiàn)以金屬小球焙燒溫度350 400°C，焙燒時間3 4小時完全可以達到很好的效果。然后對金屬小球進行篩分處理以備用；篩分后金屬小球顆粒直徑選為O.1mm O. 15mm ;關(guān)于金屬小球篩分直徑選擇的說明市場上金屬小球的直徑存在很多規(guī)格,直徑過大，如O. 5mm，澆注后鑄件表面很粗糙，直徑過小，如小于O. 1mm，配制時相應(yīng)的樹脂量會加大，即浪費樹脂又增加發(fā)氣量。試驗中，發(fā)現(xiàn)金屬小球直徑為O.1mm O. 15_，鑄件表面質(zhì)量很好，且發(fā)氣量可滿足生產(chǎn)使用要求。采用高傳熱性的金屬小球為基體材料，配合酚醛樹脂、固化劑、潤滑劑、潰散劑制成覆膜金屬顆粒的過程中滿足下述要求固化劑為烏洛托品，具體為六亞甲基四胺；潤滑劑為硬酯酸鈣，具體為十八酸鈣鹽；潰散劑具體為沈陽盛海鑄造材料有限公司的KSJ-A型潰散劑，是包含磷酸化合物等組分的混合物。本發(fā)明的顯著特點和實質(zhì)性技術(shù)進步主要歸納如下1、利用覆膜方法制備的覆膜金屬顆粒，流動性好，可適用于制備多種細薄、復(fù)雜形狀的型芯，應(yīng)用范圍十分廣泛；2、采用高傳熱性的金屬小球為基體材料，配合酚醛樹脂、固化劑、潰散劑等制成覆膜金屬顆粒，用熱芯盒制芯法打制出油管型芯。該方法打制的油管型芯具有較高的導(dǎo)熱性能，在澆注過程中可吸收大量熱量，不僅可以提高鑄件管壁的致密性，而且有助于提高型芯的潰散性。此方法可應(yīng)用于帶油管或細長內(nèi)腔的復(fù)雜鑄件的鑄造，不僅型芯潰散性好，清理方便，而且鑄件油管管壁表面光潔度好、致密度高，鑄件油管氣密性和耐液壓性能好；3、利用本發(fā)明方法制備的金屬小球覆膜型芯，可以解決一些特殊復(fù)雜鋁、鎂合金鑄件清砂難題。如某飛機發(fā)動機鎂合金殼體鑄件，內(nèi)含細長彎曲油管，油管管徑約5mm，鑄件要求Tl狀態(tài)交付，不允許高溫處理，因此在清理砂芯時不能采用高溫?zé)扒迳盎蛩迳?，而對于常?guī)的覆膜砂芯，澆注后采用振動、高壓水等機械方法很難清理干凈，采用本發(fā)明制備的型芯，有效解決了這一問題。4、利用本發(fā)明的型芯鑄造鋁、鎂合金鑄件，可顯著提高鑄件管壁的表面光潔度和組織的致密度，生產(chǎn)的鑄件油路液體流通順暢、經(jīng)受一定的液壓而不滲漏，配套零部件的能耗降低以及使用壽命可以得到提高。綜上，本發(fā)明具體涉及一種采用高傳熱性的金屬小球為基體材料，配合酚醛樹脂、固化劑、潰散劑等制成覆膜金屬顆粒，用熱芯盒制芯法打制出油管型芯的高傳熱高潰散油管型芯的制備方法。該方法打制的油管型芯具有較高的導(dǎo)熱性能，在澆注過程中可吸收大量熱量，不僅可以提高鑄件管壁的致密性，而且有助于提高型芯的潰散性。本發(fā)明相對于現(xiàn)有砂芯制備而言，可制造出多種細薄、復(fù)雜形狀的具有高傳熱高潰散油管型芯，本發(fā)明可應(yīng)用于帶油管或細長內(nèi)腔的復(fù)雜鑄件的鑄造，不僅型芯潰散性好，清理方便，而且鑄件油管管壁表面光潔度好、致密度高，鑄件油管氣密性和耐液壓性能好；配套零部件的能耗降低以及使用壽命可以得到提高，同時可以解決一些特殊且復(fù)雜的鋁、鎂合金鑄件的清砂問題，填補國內(nèi)外采用金屬小球制備覆膜金屬型芯的制備方法。


圖1為樹脂加入量(％)和抗拉強度(MPa)之間的關(guān)系不意圖；圖2為本發(fā)明所述高傳熱高潰散油管型芯的制備方法制備得到的典型產(chǎn)品示意圖之一；圖3為為本發(fā)明所述高傳熱高潰散油管型芯的制備方法制備得到的典型產(chǎn)品示意圖之二。
具體實施例方式實施例1一種高傳熱高潰散油管型芯的制備方法，其制備方法要求如下第一步原材料準備所述金屬小球其具體為粒度圓整、表面干凈的金屬小球顆粒，所述金屬小球具體是下述幾種之一或其組合非不銹鋼材質(zhì)的鋼丸、鐵丸、不銹鋼丸，金屬小球優(yōu)選為不銹鋼材質(zhì)；關(guān)于金屬小球材料選擇的說明通過試驗比較了鋼丸、鐵丸、不銹鋼丸幾種金屬材質(zhì)小球，結(jié)果表明，在熱塑性酚醛樹脂等其它條件均相同的條件下，不銹鋼丸覆膜型芯強度要高于鋼丸及鐵丸制得的覆膜型芯強度，而在潰散性方面基本相同。同時發(fā)現(xiàn)，鋼丸及鐵丸小球容易受潮生銹，生銹后由于銹粉的存在以及金屬小球表面粗糙而增大了表面積，這樣就加劇了對樹脂的消耗。因此，三者中最佳選用不銹鋼材質(zhì)。對金屬小球進行預(yù)處理的過程滿足下述要求對金屬小球進行焙燒，以去除金屬小球表面水份及雜質(zhì)；金屬小球焙燒溫度350 400°C，焙燒時間3 4小時；關(guān)于金屬小球焙燒的說明采購的金屬小球，表面一般存在一些油污、雜質(zhì)、水份等，因此為了達到較好的效果，有必要對金屬小球進行焙燒處理。焙燒溫度太低了，除雜徹底，焙燒溫度過高了又浪費能源，沒有必要，試驗中發(fā)現(xiàn)以金屬小球焙燒溫度350 400°C，焙燒時間3 4小時完全可以達到很好的效果。然后對金屬小球進行篩分處理以備用；篩分后金屬小球顆粒直徑選為O.1mm O. 15mm ;關(guān)于金屬小球篩分直徑選擇的說明市場上金屬小球的直徑存在很多規(guī)格,但是或者其直徑過大(如O. 5mm，澆注后鑄件表面很粗糙)或者直徑過小(如小于O. 1mm，配制時相應(yīng)的樹脂量會加大，即浪費樹脂又增加發(fā)氣量)。試驗中，發(fā)現(xiàn)金屬小球直徑為O.1mm O. 15_，鑄件表面質(zhì)量很好，且發(fā)氣量可滿足生產(chǎn)使用要求。第二步覆膜處理采用高傳熱性的金屬小球為基體材料，配合酚醛樹脂、固化劑、潤滑劑、潰散劑配制成覆膜金屬顆粒，配制方法是首先將金屬小球加熱到150 160°C，然后將熱塑性酚醛樹脂、固化劑、潤滑劑、潰散劑按一定比例添加后進行混合攪拌均勻，冷卻后破碎，篩分即可；采用高傳熱性的金屬小球為基體材料，配合酚醛樹脂、固化劑、潤滑劑、潰散劑制成覆膜金屬顆粒的過程中滿足下述要求熱塑性酚醛樹脂占金屬小球總重量的O. 4%
O.5% ;固化劑占樹脂重量11% 14% ;潤滑劑占樹脂重量6% 8% ;潰散劑占樹脂重量3% 5%。上述的固化劑具體為烏洛托品，潤滑劑具體為硬酯酸鈣，潰散劑具體為沈陽盛海鑄造材料有限公司的KSJ-A型潰散劑，主要是包含磷酸化合物等幾種組分的混合物。。關(guān)于熱塑性酚醛樹脂加入量的說明為了減少澆注時的發(fā)氣量以及增加型芯的潰散性，樹脂量加入越少越好，但是過少的樹脂量，制得的型芯強度又達不到要求。通過幾組對比試驗，制得的金屬小球覆膜型芯強度如下圖所示。根據(jù)實際生產(chǎn)，選擇熱塑性酚醛樹脂占金屬小球重量為O. 4% O. 5%較為合適(參見圖1)。第三步制芯然后用熱芯盒制芯法在射芯機上打制出高傳熱高潰散油管型芯，具體要求是加熱溫度200 230°C，固化時間60 90s ;關(guān)于制芯溫度及固化時間的說明所打制的油管芯型直徑為4mm 10mm，加熱溫度過低，時間過短的話，覆膜樹脂反應(yīng)固化不充分，影響強度，而溫度過高芯子表面容易燒酥。經(jīng)過試驗，加熱溫度200 230°C，固化時間60 90s的范圍內(nèi)可以制成滿足使用要求的金屬小球顆粒型芯。采用上述方案，可制造出具有高傳熱高潰散性的油管型芯。本實施例的典型產(chǎn)品參見附圖2、3。本實施例的顯著特點和實質(zhì)性技術(shù)進步主要歸納如下1、利用覆膜方法制備的覆膜金屬顆粒，流動性好，可適用于制備多種細薄、復(fù)雜形狀的型芯，應(yīng)用范圍十分廣泛；2、采用高傳熱性的金屬小球為基體材料，配合酚醛樹脂、固化劑、潰散劑等制成覆膜金屬顆粒，用熱芯盒制芯法打制出油管型芯。該方法打制的油管型芯具有較高的導(dǎo)熱性能，在澆注過程中可吸收大量熱量，不僅可以提高鑄件管壁的致密性，而且有助于提高型芯的潰散性。此方法可應(yīng)用于帶油管或細長內(nèi)腔的復(fù)雜鑄件的鑄造，不僅型芯潰散性好，清理方便，而且鑄件油管管壁表面光潔度好、致密度高，鑄件油管氣密性和耐液壓性能好；3、利用本實施例方法制備的金屬小球覆膜型芯，可以解決一些特殊復(fù)雜鋁、鎂合金鑄件清砂難題。如某飛機發(fā)動機鎂合金殼體鑄件，內(nèi)含細長彎曲油管，油管管徑約5mm，鑄件要求Tl狀態(tài)交付，不允許高溫處理，因此在清理砂芯時不能采用高溫?zé)扒迳盎蛩迳?，而對于常?guī)的覆膜砂芯，澆注后采用振動、高壓水等機械方法很難清理干凈，采用本實施例制備的型芯，有效解決了這一問題。4、利用本實施例的型芯鑄造鋁、鎂合金鑄件，可顯著提高鑄件管壁的表面光潔度和組織的致密度，生產(chǎn)的鑄件油路液體流通順暢、經(jīng)受一定的液壓而不滲漏，配套零部件的能耗降低以及使用壽命可以得到提高。綜上，本實施例具體涉及一種采用高傳熱性的金屬小球為基體材料，配合酚醛樹脂、固化劑、潰散劑等制成覆膜金屬顆粒，用熱芯盒制芯法打制出油管型芯的高傳熱高潰散油管型芯的制備方法。該方法打制的油管型芯具有較高的導(dǎo)熱性能，在澆注過程中可吸收大量熱量，不僅可以提高鑄件管壁的致密性，而且有助于提高型芯的潰散性。本實施例相對于現(xiàn)有砂芯制備而言，可制造出多種細薄、復(fù)雜形狀的具有高傳熱高潰散油管型芯，本實施例可應(yīng)用于帶油管或細長內(nèi)腔的復(fù)雜鑄件的鑄造，不僅型芯潰散性好，清理方便，而且鑄件油管管壁表面光潔度好、致密度高，鑄件油管氣密性和耐液壓性能好；配套零部件的能耗降低以及使用壽命可以得到提高，同時可以解決一些特殊且復(fù)雜的鋁、鎂合金鑄件的清砂問題，填補國內(nèi)外采用金屬小球制備覆膜金屬型芯的制備方法。
權(quán)利要求
1.一種高傳熱高潰散油管型芯的制備方法，其特征在于所述高傳熱高潰散油管型芯的制備方法要求如下 采用高傳熱性的金屬小球為基體材料，配合酚醛樹脂、固化劑、潤滑劑、潰散劑配制成覆膜金屬顆粒，配制方法是首先將金屬小球加熱到150 160°C，然后將熱塑性酚醛樹脂、固化劑、潤滑劑、潰散劑進行混合攪拌均勻，冷卻后破碎，篩分即可； 然后用熱芯盒制芯法在射芯機上打制出高傳熱高潰散油管型芯，具體要求是加熱溫度200 230°C，固化時間60 90s ； 所述金屬小球具體是下述幾種之一或其組合非不銹鋼材質(zhì)的鋼丸、鐵丸、不銹鋼丸。
2.按照權(quán)利要求1所述高傳熱高潰散油管型芯的制備方法，其特征在于用熱芯盒制芯法在射芯機上打制出高傳熱高潰散油管型芯的具體要求是加熱溫度200 230°C，固化時間60 90s ； 采用高傳熱性的金屬小球為基體材料，配合酚醛樹脂、固化劑、潤滑劑、潰散劑制成覆膜金屬顆粒的過程中滿足下述要求 熱塑性酚醛樹脂占金屬小球總重量的O. 4% O. 5% ;固化劑占樹脂重量11% 14% ;潤滑劑占樹脂重量6% 8% ;潰散劑占樹脂重量3% 5%。
3.按照權(quán)利要求2所述高傳熱高潰散油管型芯的制備方法，其特征在于 所述金屬小球其具體為粒度圓整、表面干凈的金屬小球顆粒，具體為不銹鋼材質(zhì)； 對金屬小球進行預(yù)處理的過程滿足下述要求 對金屬小球進行焙燒，以去除金屬小球表面水份及雜質(zhì)；金屬小球焙燒溫度350 400°C，焙燒時間3 4小時； 然后對金屬小球進行篩分處理以備用；篩分后金屬小球顆粒直徑選為O.1mm O.15mm0
4.按照權(quán)利要求2或3所述高傳熱高潰散油管型芯的制備方法，其特征在于采用高傳熱性的金屬小球為基體材料，配合酚醛樹脂、固化劑、潤滑劑、潰散劑制成覆膜金屬顆粒的過程中滿足下述要求 固化劑為烏洛托品，具體為六亞甲基四胺；潤滑劑為硬酯酸鈣，具體為十八酸鈣鹽；潰散劑具體為沈陽盛海鑄造材料有限公司的KSJ-A型潰散劑，是包含磷酸化合物的混合物。
全文摘要
一種高傳熱高潰散油管型芯的制備方法，其要求如下采用高傳熱性的金屬小球為基體材料，配合酚醛樹脂、固化劑、潤滑劑、潰散劑配制成覆膜金屬顆粒，配制方法是先將金屬小球加熱到150～160℃，然后將熱塑性酚醛樹脂、固化劑、潤滑劑、潰散劑混合攪拌均勻，冷卻后破碎篩分即可；然后用熱芯盒制芯法在射芯機上打制出高傳熱高潰散油管型芯，要求是加熱溫度200～230℃，固化時間60～90s；金屬小球具體是鋼丸、鐵丸、不銹鋼丸。本發(fā)明可應(yīng)用于帶油管或細長內(nèi)腔的復(fù)雜鑄件的鑄造，其型芯潰散性好，清理方便，鑄件管壁表面光潔度好、致密度高，氣密性和耐液壓性能好；配套零部件能耗降低且使用壽命提高。
文檔編號B22C9/10GK103008559SQ201310009970
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者馮志軍, 吳江, 宋國金, 李宇飛, 王偉, 石飛, 占亮 申請人:沈陽鑄造研究所