[发明专利]一种耐高温抗变形砂芯材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种耐高温抗变形砂芯材料及其制备方法。该砂芯材料在普通砂芯材料基础上引入激冷效果优良的铬铁矿和钢纤维丝，显著提高砂芯的激冷能力，使砂芯周围先于其他部位凝固成型，提高铸件内腔的表面光洁度和尺寸位置精度。同时，在在普通砂芯材料基础上引入耐高温、高强韧、低成本晶须，通过晶须的耐高温强化和抗变形作用提高砂芯的抗高温变形能力，再加上钢纤维丝的耐高温强化和抗变形作用，显著提高砂芯的抗高温变形能力。提高铸件内腔的表面光洁度和尺寸位置精度。与普通树脂砂芯相比，本发明室温抗拉强度提高50～80％，抗弯曲变形提高了2倍，溃散性与普通树脂砂芯相当，能够满足大功率柴油机铸件内部特别复杂型腔的成型要求和精度要求。并且，本发明显著提高复杂内部型腔尺寸精度和表面光洁度，显著提高铸造行业的合格率，减少生产成本。

技术领域

本发明涉及铸钢用型砂制造技术领域，尤其是涉及一种耐高温抗变形砂芯材料及其制备方法。

背景技术

随着可变涡轮增压技术和高压共轨直喷技术的发展，用户对柴油发动机升功率、结构紧凑性、铸件形状复杂程度和热负荷提出了越来越高的要求，对柴油机气缸盖材料及制造技术也提出更高的要求，其主要表现在：1)柴油机铸件(如：缸盖、缸体)的内部型腔越来越复杂，形成内部型腔的砂芯形状和结构也越来越复杂(参见附图1)；2)柴铸件的内部型腔的尺寸、位置和表面光洁度要求越来越高；3)高功率柴油机气缸盖内部水套和气道型腔之间的壁厚越来越小(高功率密度柴油机水套和气道壁厚≤5mm)，砂芯的稍微变形将影响水套和气道壁厚(参见附图2)，直接导致零件打压漏气和漏水等问题。

然而，传统砂型铸造的造型材料和制造工艺技术不能满足新型高功率柴油机的铸造精度要求，所制造的柴油机气缸盖铸造合格率非常低，且使用中因气缸盖内部型腔变形、漂移和起皮等缺陷致漏气和漏水而容易报废。

发明内容

本发明提供一种耐高温抗变形砂芯材料及其制备方法，解决现有技术中存在的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：

一种耐高温抗变形砂芯材料，所述砂芯材料的质量百分比组成如下：

进一步的，所述的铬铁矿、石英砂粒度均为50-150目、钢纤维丝为市售碳钢丝和低合金钢丝，直径0.5～2mm长6～15mm；呋喃树脂为铸造用呋喃树脂。

进一步的，所述的晶须为硫酸钙晶须或者氧化铝晶须，平均直径1-8um，平均长度30-200um。

进一步的，包括以下步骤：

1)混砂

将铬铁矿、钢纤维丝和石英砂按比例混合均匀，制成耐火骨料；向耐火骨料中分批加入晶须，并搅拌，搅拌速度20-80转/分，晶须加入量为5-8％/批；晶须加入完成后，加入呋喃树脂并高速搅拌2-5分钟，搅拌速度为100-500转/分，制成耐高温抗变形砂芯材料；

2)制芯与固化

将耐高温抗变形砂芯材料再装入芯模中，轻微压制成型；通入CO2气体至全部硬化；所述制备的耐高温抗变形砂芯材料必须在30分钟内完成制芯。

本发明的有益效果是：

1、本发明砂芯材料在普通砂芯材料基础上引入激冷效果优良的铬铁矿和钢纤维丝，显著提高砂芯的激冷能力，使砂芯周围先于其他部位凝固成型，降低砂芯承受高温烘烤的时间。

2、本发明砂芯材料引入钢纤维丝和晶须，利用钢纤维丝和晶须的抗弯作用，显著提高耐高温性能和抗变形能力，特别是耐高温抗变形能力。与普通树脂砂芯相比，其室温抗拉强度提高50～80％，抗弯曲变形提高了2倍。

2、砂芯的溃散性与普通树脂砂芯相当，能够满足大功率柴油机铸件内部特别复杂型腔的成型要求和精度要求。