一种防脉纹砂芯的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种防脉纹砂芯的制造方法，所述防脉纹砂芯的原料，按照重量百分比计算，具体包括石英砂94～95，酚醛树脂2.2～3.25，涂料0.5～1，防脉纹剂1～2和辅料0.5～1.3；所述防脉纹剂，按照重量百分比计算，包括α改性淀粉2～3，氧化铁粉36～40，铁粉20～25，硼酸粉末25～30，钛粉1～3，焦炭粉末2～4和稀土粉0.5～2；以及防脉纹砂芯的制造过程包括混砂、充填芯盒、加热固化、开盒和表面修整、混合涂料、涂覆涂料和干燥打磨；使用该防脉纹砂芯用于防止铸件腔室内表面出现脉纹缺陷，影响腔室内气体或液体的流动。

【技术实现步骤摘要】
一种防脉纹砂芯的制造方法
本专利技术属于铸件防脉纹
，具体涉及一种防脉纹砂芯的制造方法。
技术介绍
在铸造生产中，将砂芯与型腔围合形成与铸件形状适配的腔室，将高温铁液注满腔室，凝固冷却后形成铸件。在汽油发动机的缸体和缸盖，排气道，汽车排气管和涡轮增压壳体等需要过气体或液体的零件生产过程中，由于该部分零件腔室内表面无法机械加工，对该部分零件的铸件的腔室表面质量要求高。在铸造生产过程中，减少或防止铸造缺陷出现在该部分铸件内腔表面，影响该部分零件内气体或液体的流动。出现在铸件的腔室内表面铸造缺陷包括多肉，裂纹，脉纹和毛刺等，其中，脉纹缺陷是一种重要的铸造缺陷，脉纹缺陷在铸件内腔表面的出现将直接影响气体或液体在内腔内的流动。在铸件生产过程中，铸件内腔表面与砂芯接触，砂芯的质量好坏将直接决定铸件内腔表面的脉纹缺陷是否出现。常用的方式是在砂芯内添加防脉纹剂，提高砂芯的质量降低脉纹缺陷的出现；目前常用的防脉纹剂主要包括氧化物或有机物，氧化物主要为铁的氧化物，有机物主要是为α淀粉和木屑类，使用时将防脉纹剂直接与硅砂混合制备砂芯；使砂芯具有一定退让，从而减少或防止与砂芯接触的铸件腔室内表面出现脉纹。采用方法制备的砂芯的表面层具有易溃散、塑性和退让性差的特点，使用该砂芯生产铸件时，砂芯遇到高温铁液时，砂芯内的石英砂相变，极易造成砂芯表面形成微裂纹，使铸件腔室内部表面出现脉纹缺陷。
技术实现思路
为了防止铸件腔室内表面出现脉纹缺陷，影响腔室内气体或液体的流动，本专利技术提供了一种防脉纹砂芯的制造方法；为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案具体如下：一种防脉纹砂芯的制造方法，所述防脉纹砂芯的原料，按照重量百分比计算，具体包括石英砂94～95、酚醛树脂2.2～3.25、涂料0.5～1、防脉纹剂1～2和辅料0.5～1.3；所述防脉纹剂，按照重量百分比计算，包括α改性淀粉2～3、氧化铁粉36～40、铁粉20～25、硼酸粉末25～30、钛粉1～3、焦炭粉末2～4和稀土粉0.5～2；防脉纹砂芯的制造过程为：(1)混砂：将防脉纹剂分为两组，按照重量百分比计算，第一组防脉纹剂为70～80，其余为第二组防脉纹剂；将石英砂、第一组防脉纹剂和辅料在搅拌机内搅拌均匀形成砂料；(2)充填芯盒：将步骤(1)中形成的砂料与酚醛树脂均匀混合形混料，在射芯机的作用下，将混料射入芯盒内，并充满芯盒；(3)加热固化：芯盒发热，对芯盒内混料进行加热固化，加热温度为180～220℃，保温时间为1min～5min，形成砂芯坯；(4)开盒和表面修整：打开芯盒，取出砂芯坯，砂芯坯空冷至室温，对砂芯坯的表面打磨和修补，提高砂芯坯的表面平整度，砂芯坯备用；(5)混合涂料：将第二组防脉纹剂与涂料按比例混合均匀后，加入无水酒精，搅拌均匀形成悬浮液备用；(6)涂覆涂料：将悬浮液涂覆在砂芯坯表面，砂芯坯与铸件内腔表面的接触表面形成涂料层，所述涂料层的厚度控制在0.2mm～2.5mm；(7)干燥打磨：完成涂覆涂料的砂芯坯干燥后，对表面打磨，去除涂料层表面的流痕和疙瘩，完成防脉纹砂芯的制备。本专利技术的防脉纹砂芯的制造方法的有益效果：(1)在砂芯的原料中加入1％～2％防脉纹，提高砂芯的防脉纹能力，防止铸件腔室内表面出现脉纹缺陷，降低对腔室内气体或液体流动性的影响。在防脉剂中加入2％～4％的焦炭，铁液在充型时，高温铁液使焦炭提前燃烧挥发，为石英砂相变过程中提供退让空间的同时，提高砂芯表面温度，有利于铁液的流动和充型。在防脉剂中加入40％～45％氧化铁粉、25％～35％铁粉和25％～30％的硼酸粉末，充型过程中铁粉与型腔内氧气结合形成氧化铁，氧化铁在高温的作用下与硼酸和SiO2形成铁、硼酸和硅酸的化合物的骨架结构，提高砂芯表面层的稳定性，塑性和退让性，有利于避免脉纹缺陷的出现，部分铁粉渗透扩散至铁液，有利于铁液的凝固。在充型过程中，焦炭和铁粉消耗型腔中的氧气，减少铁水充型过程中氧化。在防脉纹剂中加入1％～3％的钛粉和0.5％～2％稀土粉，在稀土和钛粉的复合作用下，细化形成的铁、硼酸和硅酸的化合物骨架结构的晶粒，进一步提高砂芯表面层的稳定性，塑性和退让性；部分钛粉和稀土粉从砂芯中渗透至铁液中，为铁液凝固提供晶核，有利于加强铁液的凝固；进一步防止脉纹缺陷的形成。(2)将防脉纹砂分为两组，将第一组防脉纹剂，石英砂和辅料在搅拌机内提前搅拌均匀，有利于第一组防脉纹剂在砂芯内的均匀分布。将砂料提前与酚醛树脂混合均匀，使酚醛树脂在砂料表面提前包裹一层酚醛树脂膜；提高砂芯性能的一致性，不利于砂芯的稳定和使用。利用芯盒自身发热，加热温度控制在180～220℃，保温时间为1min～5min，对充填芯盒内的混料进行加热固化，使附着有酚醛树脂的砂粒之间相互粘接，实现砂芯的硬化。避免加热温度过高或过低，保温时间过短或过长，降低砂芯的硬化效果和砂芯的透气性。(3)对砂芯坯表面进行打磨和修补，提高砂芯表面的平整度，避免铸件内腔表面出现多肉或缺肉的铸造缺陷。将第二组防脉纹剂，涂料和无水酒精混合均匀，提高砂芯表面防脉纹剂的含量，有利于砂芯表面形成铁、硼酸和硅酸的化合物骨架结构形成和骨架密度的提高，从而提高砂芯表面层的稳定性，塑性和退让性，从而防止脉纹缺陷的形成。使用无水酒精为载体，利用无水酒精的快速挥发，无残留，有利于对砂芯的保护。将涂料层的厚度控制在0.2mm～2.5mm；有利于铸件腔室内部表面光洁度的提高的同时，不降低充型过程中涂层的透气性，避免呛火，窝气等铸造缺陷的出现。干燥后对表面打磨，去除砂芯表面的疙瘩，避免缺肉的铸造缺陷的出现。进一步地，第一组防脉纹剂与第二组防脉纹剂的组分不同；其中，第二组防脉纹剂中还添加有石墨粉和硅铁粉，具体为：所述第一组防脉纹剂的组分，按照重量百分比计算，由α改性淀粉2～3、氧化铁粉36～40，铁粉20～25、硼酸粉末25～30、钛粉1～3、焦炭粉末2～4和稀土粉0.5～2组成；所述第二组防脉纹剂的组分，按照重量百分比计算，包括α改性淀粉2～3、氧化铁粉36～40、铁粉20～25、硼酸粉末25～30、钛粉1～3、焦炭粉末2～4、稀土粉0.5～2、石墨粉0.3～0.4和硅铁粉0.4～0.65。有益效果：将第一组防脉纹机和第二组防脉纹剂的组分设置成不同，降低使用成本；在第二组防脉纹剂中加入0.3％～0.4％石墨粉和0.4％～0.65％硅铁粉，第二防脉纹剂与涂料混合涂覆在砂芯表面，当铁液充入型腔内后，涂料层中混有的第二防脉纹剂中的石墨和硅铁扩散渗透至铁液中，在生产球磨铸铁和灰铸铁时，石墨和硅铁使铁液中，为铁液局部提供石墨形核，有利于球磨石墨或片状石墨的形成和细化，从而提高铸件的性能；采用渗透式的加入方式，减少烧损的同时，有利于石墨形核的形成。进一步地，所述第一组防脉纹剂中的改性淀粉和焦炭粉末的粒度分别为200目-500目，氧化铁粉、铁粉、硼酸粉末、钛粉和稀土粉的粒度分别小为100目-200目；所述第二组防脉纹剂中的氧化铁粉、铁粉、硼酸粉末、钛粉和稀土粉的粒度分别为800目-1000目，改性淀粉、焦炭粉末本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防脉纹砂芯的制造方法，其特征在于，所述防脉纹砂芯的原料，按照重量百分比计算，具体包括石英砂94～95、酚醛树脂2.2～3.25、涂料0.5～1、防脉纹剂1～2和辅料0.5～1.3；所述防脉纹剂，按照重量百分比计算，包括α改性淀粉2～3、氧化铁粉36～40、铁粉20～25、硼酸粉末25～30、钛粉1～3，焦炭粉末2～4和稀土粉0.5～2；防脉纹砂芯的制造过程为：/n(1)混砂：将防脉纹剂分为两组，按照重量百分比计算，第一组防脉纹剂为70～80，其余为第二组防脉纹剂；将石英砂、第一组防脉纹剂和辅料在搅拌机内搅拌均匀形成砂料。/n(2)充填芯盒：将步骤(1)中形成的砂料与酚醛树脂均匀混合形混料，在射芯机的作用下，将混料射入芯盒内，并充满芯盒。/n(3)加热固化：芯盒发热，对芯盒内混料进行加热固化，加热温度为180～220℃，保温时间为1min～5min，形成砂芯坯。/n(4)开盒和表面修整：打开芯盒，取出砂芯坯，砂芯坯空冷至室温，对砂芯坯的表面打磨和修补，提高砂芯坯的表面平整度，砂芯坯备用。/n(5)混合涂料：将第二组防脉纹剂与涂料按比例混合均匀后，加入无水酒精，搅拌均匀形成悬浮液备用。/n(6)涂覆涂料：将悬浮液涂覆在砂芯坯表面，砂芯坯与铸件内腔表面的接触表面形成涂料层，所述涂料层的厚度控制在0.2mm～2.5mm。/n(7)干燥打磨：完成涂覆涂料的砂芯坯干燥后，对表面打磨，去除涂料层表面的流痕和疙瘩，完成防脉纹砂芯的制备。/n...

【技术特征摘要】
1.一种防脉纹砂芯的制造方法，其特征在于，所述防脉纹砂芯的原料，按照重量百分比计算，具体包括石英砂94～95、酚醛树脂2.2～3.25、涂料0.5～1、防脉纹剂1～2和辅料0.5～1.3；所述防脉纹剂，按照重量百分比计算，包括α改性淀粉2～3、氧化铁粉36～40、铁粉20～25、硼酸粉末25～30、钛粉1～3，焦炭粉末2～4和稀土粉0.5～2；防脉纹砂芯的制造过程为：
(1)混砂：将防脉纹剂分为两组，按照重量百分比计算，第一组防脉纹剂为70～80，其余为第二组防脉纹剂；将石英砂、第一组防脉纹剂和辅料在搅拌机内搅拌均匀形成砂料。
(2)充填芯盒：将步骤(1)中形成的砂料与酚醛树脂均匀混合形混料，在射芯机的作用下，将混料射入芯盒内，并充满芯盒。
(3)加热固化：芯盒发热，对芯盒内混料进行加热固化，加热温度为180～220℃，保温时间为1min～5min，形成砂芯坯。
(4)开盒和表面修整：打开芯盒，取出砂芯坯，砂芯坯空冷至室温，对砂芯坯的表面打磨和修补，提高砂芯坯的表面平整度，砂芯坯备用。
(5)混合涂料：将第二组防脉纹剂与涂料按比例混合均匀后，加入无水酒精，搅拌均匀形成悬浮液备用。
(6)涂覆涂料：将悬浮液涂覆在砂芯坯表面，砂芯坯与铸件内腔表面的接触表面形成涂料层，所述涂料层的厚度控制在0.2mm～2.5mm。
(7)干燥打磨：完成涂覆涂料的砂芯坯干燥后，对表面打磨，去除涂料层表面的流痕和疙瘩，完成防脉纹砂芯的制备。


2.根据权利要求1所述的防脉纹砂芯的制造方法，其特征在于，第一组防脉纹剂与第二组防脉纹剂的组分不同；其中，第二组防脉纹剂中还添加有石墨粉和硅铁粉，具体为：所述第一组防脉纹剂的组分，按照重量百分比计算，由α改性淀粉2～3、氧化铁粉36～40、铁粉20～25、硼酸粉末25～30、钛粉1～3、焦炭粉末2～4和稀土粉0.5～2组成，所述第二组防脉纹剂的组分，按照重量百分比计算，包括α改性淀粉2～3、氧化铁粉36～40、铁粉20～25、硼酸粉末25～30、钛粉1～3、焦炭粉末2～4、稀土粉0.5～2、石墨粉0.3～0.4和硅铁粉0.4～0.65。


3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张世伟，孙玉福，杜学山，田果果，朱丹丹，
申请(专利权)人：河南伟业新材料有限公司，郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41