一種吹氣硬化冷芯盒制芯的方法技術

一種吹氣硬化冷芯盒制芯的方法，將原砂與粘接劑混合、射砂與手工成型、吹氣硬化，以水玻璃作粘接劑，其特征在于：所用氣體為Ｃ２～Ｃ４的有機酯與空氣或氮氣的混合氣，有機酯占混合氣體總量的１０～９０％體積，吹氣時間１～１２０ｓ。本發明專利技術制芯粘結劑來源廣，價格便宜，無毒無味，制芯成本低，有利于改善勞動衛生條件和保護環境。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鑄造技術，特別提供了一種用水玻璃做粘結劑吹入霧化有機酯及干燥空氣的冷芯盒制芯方法。
技術介紹
在鑄造生產中，過去采用植物油、合脂類熱固物質做制芯粘結劑。砂芯緊實后需在爐窯內烘幾小時才能硬化，能耗高，生產周期長，而且生產過程中易出現砂芯變形、損壞、影響鑄件質量。五、六十年代先后出現了殼芯，熱芯盒制芯技術。殼芯和熱芯盒采用合成樹脂做粘結劑，砂芯在加熱的芯盒內幾分鐘即可硬化，實現了制芯的大批量機械化生產。逐步取代了烘烤的油砂工藝。1968年美國Ashland公司專利技術了三乙胺冷芯盒法，采用粘結劑的組分I為酚醛樹脂，組分II為多芳香基異氰酸酯。用三乙胺(或二甲基乙胺、三甲胺等)氣霧吹入芯盒中、實現砂芯常溫硬化。冷芯盒與熱法制芯相比，芯盒無須加熱，模具設計時不用考慮模具熱變形對砂芯尺寸的影響，模具不僅可用金屬制做，也可用塑料、木材制做。砂芯生產效率高、尺寸偏差小，節約能耗，勞動條件相對改善，以后各國又相繼開發了呋喃樹脂SO2法，堿性酚醛樹脂甲酸甲酯法(β-set法)、酚醛樹脂混入酸性物質吹氣硬化縮醛紅硬冷芯盒法、(Red-Set法)丙烯酸鹽吹CO2法、堿性酚醛樹脂吹CO2法。這些冷芯盒法彌補了吹胺冷芯盒法的不足、拓寬了冷芯盒工藝的應用范圍。使冷芯盒工藝成為目前鑄造生產中最主要的制芯工藝之一，但是這些工藝均應用人工合成樹脂做粘結劑，價格昂貴，增加鑄件的生產成本。這些粘結劑不同程度含有芳香族物質、游離酚、游離醛、異氰根等有害物質，而影響勞動衛生條件，產生的廢砂、煙氣對環境也造成污染。在吹芯氣體中、三乙胺(二甲基乙胺、三甲胺)、SO2均有毒，有刺激性氣味。嚴重惡化生產條件，損害現場工作人員的身體健康。隨著社會的發展，人們愈來愈認識到環境污染的危害，環境保護引起全球重視，冷芯盒制芯粘結劑及吹芯用氣體對環境的危害，一直是廣大鑄造工藝者關注的問題，開發無污染的冷芯盒制芯工藝是鑄造技術發展方向之一。為此，本專利技術專利技術人曾經在1997年1月15日向中國專利局提交了一份有關“無毒吹空氣硬化制芯方法”，該方法中使用無毒、無味的空氣作吹氣，無毒的水玻璃作粘接劑，可有效地防止鑄件產生氣孔、熱裂、毛刺和脈紋缺陷，但是硬化時間較長，一般需2分鐘，從而降低了勞動生產力率。專利技術的
技術實現思路
本專利技術提供了一種用水玻璃做制芯粘結劑，并且可以實現砂芯快速硬化的冷芯盒制芯法。具體為將原砂與粘接劑混合、射砂或手工成型、吹氣硬化，以水玻璃作粘接劑，其特征在于所用氣體為C2～C4的有機酯與空氣或氮氣的混合氣，有機酯占混合氣體總量的10～90％體積，吹氣時間1～120s。本專利技術吹氣硬化冷芯盒制芯的方法中，可以在吹氣后，間歇5～20s，再吹入空氣或氮氣，時間1-150s。本專利技術吹氣硬化冷芯盒制芯的方法中，所用的有機酯最好占混合氣體總量的45～65％體積，可以為甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯的任何一種或多種。最常用的酯為甲酯甲酯。本專利技術吹氣硬化冷芯盒制芯的方法中，所述空氣或氮氣為露點低于-20℃以下的干燥空氣或氮氣，可以經冷凍或吸附除濕處理。本專利技術吹氣硬化冷芯盒制芯的方法中，所用粘結劑為鑄造用水玻璃，組成為M2O·mSiO230-60％質量H2O 40-70％質量其中M+為Na+、K+、Li+、Rb+中的一種或多種，m為1.6～3.5。所述鑄造用水玻璃還可以加入改性劑，改性劑選自糊精、糖、糖蜜、木糖醇、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺、三聚磷酸鈉、纖維素、腐植酸、腐植酸鈉、樹脂、氫化葡萄糖中一種或多種，組成為鑄造用水玻璃 75-99.5％質量改性劑0.5-25％質量。本專利技術吹氣硬化冷芯盒制芯的方法中，水玻璃的模數，m最好為為2-3。本專利技術吹氣硬化冷芯盒制芯的方法中，制芯用原砂可以選用天然硅砂、水洗硅砂、精選硅砂、鋯砂、鎂砂、硅線石砂、蘭晶石砂、鎂橄欖石砂等各種鑄造用原砂，最常用的為水洗硅砂，混合料配比為原砂 92-99％質量粘接劑 1-8％質量常用的配比為水洗硅砂97-98.5％，水玻璃1.5-3.0％。本專利技術中砂混合料的混制可采用間歇式高效混砂機如碗形混砂機，也可用普通冷芯盒制芯機專用混砂機。制芯可采用普通冷芯盒制芯機，氣體發生器可采用甲酸甲酯通用氣體發生器，空氣除濕可采用吹胺冷芯盒工藝通用空氣除濕裝置。對于小批量制芯也可用于工緊實，配備手工控制冷芯盒氣體發生器。本專利技術制芯方法具有如下優點1.制芯粘結劑來源廣，價格便宜，無毒無味，制芯成本低，有利于改善勞動衛生條件和保護環境。2.與吹胺冷芯盒和SO2冷芯盒相比，吹硬氣體相對無毒。改善了生產條件。3.粘結劑系統中不含N、P、S等有害元素，有利于保證鑄造質量，尤其適于生產碳鋼、不銹鋼、合金鋼鑄件，球墨鑄鐵件。4.該方法制取的砂芯在澆注初期有相當熱塑性，可以防止鑄件產生熱裂、毛刺、脈紋缺陷，尤其適用于生產泵體、閥體鑄件。5.吹芯氣體尾氣不用特殊處理，不需安裝尾氣處理設備。6.制芯模具可用金屬、塑料或木材制做、制造周期短，費用低。7.模具不需加熱，因此尺寸變動小，制造砂芯尺寸偏差小，從而可以提高鑄件尺寸精度。8.制芯效率高，應用靈活，可用于大批量砂芯生產，也可用于單件小批量砂芯制做。9.制芯能耗低。具體實施例方式實施例1制芯用壓縮空氣通入吸附除濕裝置，除濕后通入制芯機進氣閥。稱取檢定鑄造粘結劑用標準砂2000g放入碗形混砂機，再加m＝2.5，M2O·mSiO2含量為39％質量的Na水玻璃50g，混20s出砂，將砂與粘接劑的混合物加入Z861射芯機射砂筒，用Z861射芯機在0.4-0.6Mpa下射實標準“8”形試樣，取下射砂筒，密封射砂口。開啟氣體發生器電磁閥，使50～60％含量的甲酸甲酯空氣混合氣體通入芯盒10-15s。關閉氣體發生器電磁閥，開啟干燥空氣電磁閥，使干燥空氣經過氣體發生器加熱器使溫度加熱到30-100℃后通入芯盒5-15s，關閉干燥空氣電磁閥，用氣缸將芯盒打開，取出“8”形試樣，用Swy型液壓萬能強度試驗機測試試樣抗拉強度。結果見表1。表1 實施例2.實施例3.實施例4實施例2，實施例3，實施例4分別取m＝2.2鑄造用水玻璃40g，50g，60g，吹硬氣體采用含甲酸甲酯50％的空氣混合氣，其他工藝條件同實施例1，各工藝參數見表2。表2 實施例5實施例6實施例7實施例5采用m＝2.1 Na+玻璃實施例6采用m＝2.1 Na+95％K+5％水玻璃.實施例7采用m＝2.1 Na+94.9％.K5％Li+0.1％水玻璃吹硬氣體采用含甲酸甲酯50％的空氣混合氣，其他實施條件同實施例1。各工藝參數見表3表3 實施例8、實施例9、實施例10、分別用水洗硅砂、鉻鐵礦砂，吹硬氣體采用含甲酸甲酯50％的空氣混合氣，其他工藝條件同實施例1。各工藝參數見表4。表4 實施例11、實施例12、實施例13，分別采用含50％甲酸甲酯，甲酸乙酯，乙酸甲酯的空氣混合氣做吹砂氣體，其他條件同實施例1，各工藝參數見表5。表5 實施例14、實施例15、實施例16、實施例14、15、16中加入改性水玻璃，改性劑分別為糖、氫化葡萄糖，木糖醇。吹硬氣體采用含甲酸甲酯50％的空氣混合氣，其他工藝條件同實施例1。各工藝參數列于表6。表6本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種吹氣硬化冷芯盒制芯的方法，將原砂與粘接劑混合、射砂與手工成型、吹氣硬化，以水玻璃作粘接劑，其特征在于：所用氣體為Ｃ２～Ｃ４的有機酯與空氣或氮氣的混合氣，有機酯占混合氣體總量的１０～９０％體積，吹氣時間１～１２０ｓ。

【技術特征摘要】
1.一種吹氣硬化冷芯盒制芯的方法，將原砂與粘接劑混合、射砂與手工成型、吹氣硬化，以水玻璃作粘接劑，其特征在于所用氣體為C2～C4的有機酯與空氣或氮氣的混合氣，有機酯占混合氣體總量的10～90％體積，吹氣時間1～120s。2.按照權利要求1所述吹氣硬化冷芯盒制芯的方法，其特征在于吹氣后，間歇5～20s，再吹入空氣或氮氣，時間1-150s。3.按照權利要求1或2所述吹氣硬化冷芯盒制芯的方法，其特征在于有機酯占混合氣體總量的45～65％體積。4.按權利要求1或2所述吹氣硬化冷芯盒制芯的方法，其特征在于所述空氣或氮氣為露點低于-20℃以下的干燥空氣或氮氣。5.按權利要求1或2所述吹氣硬化冷芯盒制芯的方法，其特征在于所述有機酯為甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯的任何一種或多種。6.按權利要求1或2所述吹氣硬化冷芯盒制芯的方法，其特征在于所用粘結劑為鑄造用水玻璃，組...

【專利技術屬性】
技術研發人員：余明偉，
申請(專利權)人：沈陽匯亞通鑄造材料有限責任公司，
類型：發明
國別省市：89[中國|沈陽]