[发明专利]一种高精度铸造覆膜砂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高精度铸造覆膜砂及其制备方法，属于金属铸造技术领域。该覆膜砂含有如下重量百分比的成分：液态酚醛树脂2.5±1%，乌洛托品0.3±0.1%，硬脂酸钙0.15±0.1%，氧化铁4±1%，锂辉石4±1%，片状云母4±1%，剩余为硅砂；所述硅砂为充分发生α‑β相变的焙烧砂。本发明获得的覆膜砂不仅具有常规覆膜砂的所需性能，而且膨胀系数和耐热时间均达到含宝珠砂的特种覆膜砂水准，成本却大大低于特种覆膜砂，可以切实满足尺寸精度要求较高的铸件铸造要求。

技术领域

本发明涉及一种铸造用砂，尤其是一种高精度铸造覆膜砂，同时涉及相应的制备方法，属于金属铸造技术领域。

背景技术

壳模铸造线使用的常规覆膜砂膨胀系数较高、耐热时间较短，因此容易产生铸件表面脉纹、砂型浇注过程中开裂、铸件局部位置变形等缺陷，难以满足尺寸精度要求较高的铸件铸造要求。为此，铸造行业引入了加入25-30％的宝珠砂的特种覆膜砂。虽然特种覆膜砂基本可以满足尺寸精度要求较高的铸造要求，但砂型的生产成本会提高40-50％。

检索可知，申请号为201110039086.5的中国专利公开了一种覆膜砂，各组分以重量计配比为：树脂2.1％、偶联剂0.05％、乌洛托品0.25％、硬脂酸钙0.126％、氧化铁红0.08％、铁砂8％，余量为硅砂。该技术方案实质上利用氧化铁红及铁砂的加入延缓和阻止砂型的发起进入铁水，从而避免铸件出现气孔：既利用铁砂的加入加大型芯的蓄热能力，从而加快铸件的凝固，率先在铸件表面结壳，避免型芯产生的气体进入铸件；借助氧化铁的加入，利用氧化铁在浇注过程中被加热形成玻璃质，玻璃质被压在砂界面的平面上，因而降低了热透气性，阻止气孔的形成。试验表明，这些单纯的物理措施对于增强砂型的热强度和热塑性作用不大，因此不能有效阻止砂型受热冲击而发生体积膨胀，不具有降低砂型变形量和增加耐热时间的效果。

此外，申请号为201510229014.5的中国专利公开了一种成型好低膨胀的铸造覆膜砂，由下列重量份的原料制成：石英砂75-80、热塑性酚醛树脂5-6.5、硬脂酸钙0.3-0.4、锂辉石4-7、石墨11-15、氧化铁1.5-2.5、氯化石蜡2.5-4、环聚二甲基硅氧烷0.8-1.5、乌洛托品0.8-1.1、水2.5-3.5、增效剂5-7；所述增效剂由以下重量份的原料制备而成：硅油3-4、醋酸乙酯2.5-3.5、氮化硼4-5、碳纤维3-4、陶土19-23、糠醇树脂4-5、尿素1-1.5、苯磺酸0.1-0.3、硫酸亚铁2-3、滑石粉2-3、草木灰5-7、锆英粉10-13；制备方法如下：将草木灰浸泡在水中1-1.5小时，然后加入氮化硼、碳纤维、陶土、硫酸亚铁、滑石粉、锆英粉混合30-40分钟，再加入硅油、醋酸乙酯，放入混砂机中湿混40-60秒，加热至120℃-140℃，加入其余剩余成分，继续混碾60-80秒，出砂后烘干，最后粉碎成 200-250目。该技术方案本质是通过特殊工艺制作成增效剂改良覆膜砂的散热性能和流动性，使做出来的砂型表面质量无射松等缺陷，同时辅以添加石墨、环聚二甲基硅氧烷来降低膨胀率。但由于未改变硅砂的组织结构，因此提升耐热时间、抵制砂型膨胀的效果也不够理想。

发明目的

本发明的目的在于：在不增加宝珠砂之类特种砂的情况下，通过增加部分辅料及科学的工艺方法，得到膨胀系数明显降低、且耐热时间显著长，而成本经济的高精度铸造覆膜砂，从而切实满足尺寸精度要求较高的铸件铸造要求，并显著降低成本。

为了达到上述目的，本发明的高精度铸造覆膜砂含有如下重量百分比的成分：

液态酚醛树脂2.5±1％，乌洛托品0.3±0.1％，硬脂酸钙0.15±0.1％，铁的氧化物4±1％，锂辉石4±1％，剩余为硅砂；所述硅砂为充分发生α-β相变的焙烧砂。

本发明的覆膜砂制备包括以下具体步骤：

第一步、将硅砂加热至620±20℃焙烧4-6小时，使之充分发生α-β相变成为焙烧砂；

第二步、待焙烧砂温降低至100℃，与铁的氧化物、锂辉石混合搅拌均匀；