一种形状复杂不锈钢制件铸造专用型砂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种形状复杂不锈钢制件铸造专用型砂的制备方法：步骤一，将锆英砂原料筛分，使粒度范围在0.5‑0.7mm的锆英砂占总体锆英砂原料质量25‑35%，粒度范围在0.3‑0.4mm的锆英砂占总体锆英砂原料质量15‑20%，粒度范围在0.05‑0.08mm的锆英砂占总体锆英砂原料质量15‑20%，粒度在0.01‑0.02mm的锆英砂占总体锆英砂原料质量25‑40%；步骤二，将锆英砂原料、海泡石粉、改性石墨粉体、碳化硅泥浆混合，在混砂机中初步混合5分钟后，加入去离子水再持续混合至均匀，即得所需型砂。利用本发明专利技术中的制备方法制备出的型砂制成砂型进行不锈钢制件的砂型铸造工艺中，制成的砂型能够耐受超过1500℃的温度，而且制成的砂型内部及表面具有均匀的微小排气孔隙，能够有效对铸造过程中产生的气体进行排除。

Preparation method of special molding sand for stainless steel casting with complex shape

The invention discloses a preparation method of special moulding sand for casting stainless steel parts with complex shape: step one, screening the zircon sand raw materials, making the zircon sand with a particle size range of 0.5 0.7 mm account for 25 35% of the total zircon sand raw material quality, the zircon sand with a particle size range of 0.3 0.4 mm account for 15 20% of the total zircon sand raw material quality, and the particle size range. Zircon sand of 0.05-0.08 mm accounted for 15-20% of the total quality of zircon sand raw materials, and zircon sand of 0.01-0.02 mm accounted for 25-40% of the total quality of zircon sand raw materials; step 2, mixing zircon sand raw materials, sepiolite powder, modified graphite powder, silicon carbide mud, adding deionized water after 5 minutes of initial mixing in the sand mixer, and then adding deionized water again Continuous mixing to uniform, that is, the required molding sand. In the sand mold casting process for stainless steel parts, the sand mold prepared by the preparation method of the present invention can withstand temperatures exceeding 1500 C, and the inner and surface of the sand mold have uniform small exhaust pores, which can effectively remove the gas generated in the casting process.

【技术实现步骤摘要】
一种形状复杂不锈钢制件铸造专用型砂的制备方法
本专利技术属于不锈钢铸造用材料领域，具体涉及一种形状复杂不锈钢制件铸造专用型砂的制备方法。
技术介绍
砂型铸造是现有技术中常用的一种铸造方法，钢铁材料和大多数的有色金属合金材料的铸件均可采用砂型铸造工艺来获得。砂型铸造工艺过程中所需要的原料型砂廉价易得，砂型铸造工艺过程简单、铸造工艺针对铸件单件生产和批量生产均能适应，因此砂型铸造广泛应用于各类合金铸件的制造过程中。型砂是砂型铸造工艺的最主要的原料，是制备铸造用型腔的成型材料。现有技术中的型砂原料为铸造用砂和粘结剂的混合物，铸造用砂主要是指硅质砂，如石英砂，应用的最为广泛的粘结剂为粘土类的原料，也可以使用干性油、水溶性硅酸盐或者磷酸盐或者各种树脂原料。不锈钢制件的铸造也多采用砂型铸造工艺，在现有技术中，小型不锈钢铸件，尤其是形状较为复杂的小型不锈钢铸件的制备工艺非常困难，究其原因在于：1、不锈钢熔液温度较普通合金熔液温度更高，其熔液浇入铸型后，型砂受到高温后产生的气体以及型腔内的气体必须迅速从铸型内排出去，否则就会残留在铸件内部或者表面，形成缺陷，形状越复杂，在复杂成型处就越容易集聚高温气体，气体无法排出后形成无法修复的形状缺陷；2、用于不锈钢铸造的型砂强度需要比普通型砂提高，否则在铸造过程中容易破坏铸型表面；3、不锈钢铸造过程中温度高，就对型砂的耐高温性提出了更高的要求。
技术实现思路
为了解决所述现有技术的普通型砂无法满足形状复杂不锈钢制件铸造工艺的要求，本专利技术中提供了一种具有有序孔隙、透气性好、强度高、耐高温性能好的专用型砂的制备方法。利用本专利技术中的制备方法制备出的型砂制成砂型进行不锈钢制件的砂型铸造工艺中，制成的砂型能够耐受超过1500℃的温度，而且制成的砂型内部及表面具有均匀的微小排气孔隙，能够有效对铸造过程中产生的气体进行排除。同时，利用本专利技术中的制备方法制备出的型砂制成砂型强度较高，在铸件制备过程中能够承受一定的外力，有助于提升铸件的致密度。本专利技术所要达到的技术效果通过以下方案实现：本专利技术中提供的形状复杂不锈钢制件铸造专用型砂的制备方法，包括如下步骤：步骤一，将锆英砂原料进行筛分，使粒度范围在0.5-0.7mm的锆英砂占总体锆英砂原料质量的25-35%，粒度范围在0.3-0.4mm的锆英砂占总体锆英砂原料质量的15-20%，粒度范围在0.05-0.08mm的锆英砂占总体锆英砂原料质量的15-20%，粒度在0.01-0.02mm的锆英砂占总体锆英砂原料质量的25-40%；步骤二，将锆英砂原料、海泡石粉、改性石墨粉体、碳化硅泥浆进行混合，在混砂机中初步混合5分钟后，加入去离子水再持续混合至均匀，即得所需型砂。本专利技术的整体技术路线为：首先选用存在特定粒度分布的锆英砂作为型砂的主体原料，选用锆英砂的原因在于，锆英砂的耐热性、塑形和受热后的强度比石英砂更好，更加适合用于需要耐受更高温度、更长时间耐高温、耐受更高的强度和硬度的工艺过程中。锆英砂原料采用间断性的粒度分布原料，使制备完成的砂型存在天然的透气孔隙，若使用连续分布的锆英砂原料，在浇铸过程中，一旦遇到高温砂型会形成较为致密的结构，而采用本专利技术中的粒度分布的原料则会在砂型中形成自然的、均匀的透气孔隙。同时考虑到形状复杂制件所需型砂采用流动性好、塑形性好的原料更加，故采用的锆英砂粒度比现有技术中的粒度更小。单独采用锆英砂作为原料也是不够的，锆英砂的粘度和成型性无法筑构较为复杂的砂型，因此在本专利技术中还添加了粘土成分用于提升型砂整体的粘粘性，同时添加了改性石墨粉体用于改善型砂制备成砂型后表面能，进一步地，通过添加碳化硅泥浆不仅提升了型砂整体的耐高温性能，同时还进一步提升了型砂整体的均匀性。进一步地，步骤二中，所述海泡石粉内有机海泡石成分≥90%，且海泡石中纤维长度为0.5-0.8cm，松装密度为0.21-0.22g/cm3，海泡石粉整体水分含量低于1%。海泡石是一种纤维状的含水硅酸镁，通常呈白、浅灰、浅黄等颜色，不透明也没有光泽，海泡石遇水后柔韧度会提升，干燥情况下硬度提升。应用于本专利技术中的型砂结构中，海泡石首先作为具有一定粘附性的原料能够促进各成分之间的均匀互混，另一方面在铸造过程中，型砂内的水分不可避免的会对铸造过程产生影响（水分增发、散失的过程），海泡石吸水的特性正好可以弥补这一点，可以促进多余的水分被立即吸收后再立即散失。本专利技术中使用的海泡石粉内的海泡石成分为有机海泡石，有机海泡石具有更加的防沉降作用。进一步地，步骤二中，改性石墨粉体的制备方法为：将石墨片浸于氧化剂中，水浴加热至70-85℃，所述氧化剂为浓硫酸与饱和重铬酸钾水溶液以体积比1:1混合后的溶液；维持水浴温度反应4-6h后，过滤干燥，将得到的石墨置于饱和氯化铁溶液中，加热至70-85℃反应2-5h，反应过程中持续搅拌；反应完成后过滤干燥，将得到的石墨与碳化硅粉末混合，在行星式研磨机内研磨至颗粒粒度小于5μm。本专利技术中所采用的石墨粉体不仅能够起到改善型砂制备成砂型后表面能的效果。利用本专利技术中对石墨粉体的改性，使石墨粉体内形成具有一定热膨胀效果的石墨，在铸造工艺中，受到大量的热以后，石墨粉体的微膨胀有利于打开气体流通的孔隙，使排气更为顺畅。同时，石墨粉体的添加量不宜过高，否则回影响铸件尺寸，而且石墨粉体需与一定的碳化硅粉末混合进行使用，以控制石墨粉体在铸造过程中的烧损量。进一步地，所述碳化硅粉末的添加量为制得的石墨质量的10-15%。进一步地，步骤二中，所述碳化硅泥浆的制备方法为：将碳化硅粉中添加占其质量10-15%的氧化铝粉，混合均匀后加水混合，利用行星式研磨机研磨至均匀且固体颗粒粒度小于2μm，制得所需碳化硅泥浆。碳化硅泥浆中添加一定含量的氧化铝粉可使泥浆的粘弹性更好。进一步地，所述碳化硅泥浆固含量为85-90%。进一步地，所述碳化硅泥浆中还添加占碳化硅质量2-3%的分散剂。进一步地，所述分散剂为EFKA4580。进一步地，步骤二中，锆英砂原料、粘土、改性石墨粉体、碳化硅泥浆的质量比为1：（0.08-0.12）：（0.05-0.1）：（0.15-0.20）。进一步地，步骤二中，制得的型砂的含水量控制为3-4wt%。本专利技术中型砂的含水量略低于现有技术中的型砂（5%含水量左右），主要是由于添加了粘弹性好的碳化硅泥浆和纤维状的海泡石粉，从而不需要添加过多的水分即可成型。本专利技术具有以下优点：本专利技术中提供了一种具有有序孔隙、透气性好、强度高、耐高温性能好的专用型砂的制备方法。利用本专利技术中的制备方法制备出的型砂制成砂型进行不锈钢制件的砂型铸造工艺中，制成的砂型能够耐受超过1500℃的温度，而且制成的砂型内部及表面具有均匀的微小排气孔隙，能够有效对铸造过程中产生的气体进行排除。同时，利用本专利技术中的制备方法制备出的型砂制成砂型强度较高，在铸件制备过程中能够承受一定的外力，有助于提升铸件的致密度。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细的说明。实施例1本实施例中的型砂制备的具体步骤如下：步骤一，将锆英砂原料进行筛分，使粒度范围在0.5-0.7mm的锆英砂占总体锆英砂原料质量的30%，粒度范围在0.3-0.4mm的锆英砂占总体锆英砂原料质量的18%，粒度范围在0.05-0.08mm的锆英砂占总体锆英本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形状复杂不锈钢制件铸造专用型砂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一，将锆英砂原料进行筛分，使粒度范围在0.5‑0.7mm的锆英砂占总体锆英砂原料质量的25‑35%，粒度范围在0.3‑0.4mm的锆英砂占总体锆英砂原料质量的15‑20%，粒度范围在0.05‑0.08mm的锆英砂占总体锆英砂原料质量的15‑20%，粒度在0.01‑0.02mm的锆英砂占总体锆英砂原料质量的25‑40%；步骤二，将锆英砂原料、海泡石粉、改性石墨粉体、碳化硅泥浆进行混合，在混砂机中初步混合5分钟后，加入去离子水再持续混合至均匀，即得所需型砂。

【技术特征摘要】
1.一种形状复杂不锈钢制件铸造专用型砂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一，将锆英砂原料进行筛分，使粒度范围在0.5-0.7mm的锆英砂占总体锆英砂原料质量的25-35%，粒度范围在0.3-0.4mm的锆英砂占总体锆英砂原料质量的15-20%，粒度范围在0.05-0.08mm的锆英砂占总体锆英砂原料质量的15-20%，粒度在0.01-0.02mm的锆英砂占总体锆英砂原料质量的25-40%；步骤二，将锆英砂原料、海泡石粉、改性石墨粉体、碳化硅泥浆进行混合，在混砂机中初步混合5分钟后，加入去离子水再持续混合至均匀，即得所需型砂。2.如权利要求1所述形状复杂不锈钢制件铸造专用型砂的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述海泡石粉内有机海泡石成分≥90%，且海泡石中纤维长度为0.5-0.8cm，松装密度为0.21-0.22g/cm3，海泡石粉整体水分含量低于1%。3.如权利要求1所述形状复杂不锈钢制件铸造专用型砂的制备方法，其特征在于：步骤二中，改性石墨粉体的制备方法为：将石墨片浸于氧化剂中，水浴加热至70-85℃，所述氧化剂为浓硫酸与饱和重铬酸钾水溶液以体积比1:1混合后的溶液；维持水浴温度反应4-6h后，过滤干燥，将得到的石墨置于饱和氯化铁溶液中，加热至70-85℃反应2-5h，反应过程中持续搅拌；反应完成后过滤干...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立峰，
申请(专利权)人：佛山市高明利钢精密铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44