[发明专利]一种砂型铸造模具及利用该砂型铸造模具制备斗齿齿座的方法

说明书

本发明涉及一种砂型铸造模具及利用该砂型铸造模具制备斗齿齿座的方法，属于机械技术领域。本发明的砂型铸造模具由基体和基体内表面涂覆的一层修饰层组成，所述修饰层的组分中包括粒径分布为20nm‑50nm的α‑Al₂O₃。本发明的砂型铸造模具能够提供金属液以良好流动性、降低铸件表层缺陷，使用该铸造模具斗齿齿座可有效提高其力学性能。

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种砂型铸造模具及利用该砂型铸造模具制备斗齿齿座的方法。

背景技术

挖掘机斗齿是挖掘机上的重要易耗部件，类似于人的牙齿，是由齿座和齿尖组成的组合斗齿，二者靠销轴连接。挖掘机斗齿在矿山采掘、地质勘探和基础建设过程中，直接与岩土、矿石等接触，不仅承受岩土、矿石等的摩擦磨损，而且还会承受一定的冲击载荷，因此它成了挖掘机的最易磨损件，每台挖掘机每年会消耗大量的斗齿配件。斗齿齿座是挖掘机中重要的部件，它是连接斗齿和铲斗的重要构件，斗齿齿座设置在挖掘机铲斗的底板上，斗齿齿座的使用可以减少对底板的损伤，使得挖掘中的大部分磨损集中在斗齿上，降低了挖掘机的损耗成本。齿座要求有较高的韧性和硬度，同时要有良好的焊接性，以保证焊口强度和焊接的可靠性。现有技术中的的齿座寿命很短，很容易发生断裂或者裂纹，其原因是齿座的焊接性和耐磨性差，冲击韧性和抗拉强度也较低。

齿座一般采用铸铁或合金钢制成，为了保证齿座的韧性和硬度，需要铸铁中具有较高的碳含量和合金含量，然而较高的碳含量和合金含量则难以保证较好的焊接性能，同时也会导致铸造过程中熔融铁水的流动性降低，铸件易产生缩松缺陷，而难以得到致密度高、外形完整、力学性能好的产品。在实际生产中，为了提高铁水的流动性，往往采用提高温度的方法，然而采用过高的温度浇注时，会引起砂型涨大，铸件废品率大幅提高，也提高了制造成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种透气性好、能够提供金属液以良好流动性、降低铸件表层缺陷的砂型铸造模具。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种砂型铸造模具，所述砂型铸造模具由基体和基体内表面涂覆的一层修饰层组成，所述修饰层的组分中包括粒径分布为20nm-50nm的α-Al₂O₃。

本发明通过在石英砂表面形成一层具有纳米α-Al₂O₃的修饰层，并控制纳米α-Al₂O₃尺寸大小，由于纳米α-Al₂O₃特定的结构和性质，使得砂型模具表面具有特定的表面性能，可有效降低模具表面的表面张力，在金属液与模具表面接触时，由于金属液表层与模具表面的表面张力差较大，能够降低金属液与模具表面的界面张力，从而提高金属液在砂型型腔内的流动性，并减缓金属液在接触砂型模具后结膜的时间，使金属液表层下形成的气泡有时间也因表面张力差而更易于析出，从而减少了铸件皮下气孔的生成，进而可提高铸件的力学性能。

作为优选，所述修饰层由修饰液涂覆在砂型铸造模具内表面后经激光扫描加热形成。

作为优选，所述修饰液的制备方法为，按照以下组分及其重量百分比准备原料：

Al(NO₃)₃ 1.5％-3.8％、

水性丙烯酸乳液 2.3％-4.0％、

聚丙烯酸酯 7.6％-9.5％、

余量为水，

将上述原料混合，加入NaOH溶液调节至pH值为7.5-8.0，搅拌处理后即得修饰液。

作为优选，所述修饰液的原料中还包括有质量百分比为2.0％-5.0％的高岭土。