铸钢用树脂覆膜砂、由该砂形成的铸型和由该铸型铸造的钢铸件制造技术

本发明专利技术的铸钢用树脂覆膜砂的特征在于，包含铸型砂、相对于该铸型砂为２．５～５．０重量％的酚醛树脂、硝酸钾和氧化松香。通过使用该铸钢用树脂覆膜砂造型而得的铸型铸造的钢铸件即使是薄壁、大型的铸件，也可有效地防止热龟裂和皱皮的发生。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及适合于铸钢的树脂覆膜砂、该树脂覆膜砂制的铸钢用铸型和由该 铸型铸造的钢铸件，特别是涉及可以有效地减少钢铸件所容易发生的热龟裂和皱皮(湯Cb)的发生的树脂覆膜砂、由该树脂覆膜砂形成的铸钢用铸型和由该铸型铸造的钢铸件。技术背景近年来，为了在确保汽车和建筑机械等所需的强度的同时实现轻量化，强 度高的钢铸件受到注目。特别是为了减轻钢铸件的重量，期待确立钢铸件的中 空薄壁化技术。铸钢领域中，作为该中空薄壁化技术，例如早就已知以下所说 明的壳模法等， 一直以来被采用于各种
另外，已知制造钢铸件的情况下，铸造时的熔液的凝固收縮量比铁铸件或 铝合金铸件等大出近一倍。例如，制造具有中空结构的铸钢的情况下，由于发 生熔液的凝固收縮，该收縮受到形成中空部的型芯(铸型)的约束。因此，存在 铸件发生热龟裂的问题。这样在铸钢中发生的热龟裂需要铸造后除去而修正为 所需的制品形状的修补作业。例如，作为修补作业，将铸钢中出现的热龟裂部 先通过研磨或刨槽等处理除去。接着，对该部位进行堆焊，再实施研磨处理等。 由此，可以制造除去了热龟裂的所需形状的铸钢。但是，如果这样的铸钢中的热龟裂的修补作业增加，则使铸钢的生产性下 降，而且还使成本上升，因此存在导致经济性的恶化的问题。另外，制造复杂 形状的钢铸件时，存在对于发生热龟裂的部位的修补作业非常困难的情况。这 样的情况下，必须从头开始重新进行钢铸件的铸造作业。为了应对这样的问题，例如采用铸钢用铸型的造型时利用基于碳酸气(C02 气体)的水玻璃(硅酸钠)的固化的被称为C02气体法的方式。该碳酸气方式中， 相对于铸型砂掺入5重量％左右的作为无机粘结剂的水玻璃进行混炼。将该混炼物造型后，通过通入碳酸气，将水玻璃凝胶化，使铸型固化。如果使用通过该碳酸气方式造型的铸型进行铸钢的制造，熔融钢液被注入 铸型的型腔内而凝固收縮时，可以通过溶液的热量使无机粘结剂软化。由此， 铸型所使用的铸型砂可以在埋设其空隙的方向移动，铸型本身收縮，可以减小 型芯对于铸钢的凝固收縮的约束力。但是，这样的通过碳酸气方式成形的铸型 (型芯)在造型时铸型砂呈含水分的湿润状态。因此，型芯成形时，难以在型芯 模具内均匀地填充铸型砂。而且该情况下存在铸型的密度高至所需水平以上的倾向。因此，即使使用通过碳酸气方式获得的铸型进行铸造，也会存在熔液的凝 固收缩时铸型未充分收缩而无法获得热龟裂的防止效果的情况。另外，由于使 用水玻璃作为粘结剂，铸造时构成型芯的铸型砂由于熔液的热量而烧结，型芯 砂可能会牢固地烧结附着。如果型芯砂这样烧结结合，则铸造铸钢后，型芯的 崩解去除非常困难。因此，存在导致生产性的下降的问题。另一方面，作为其它铸钢用铸型的造型方式，已知干态的壳模法。该壳模 法中，对铸型砂被覆酚醛树脂作为有机粘结剂，将得到的树脂覆膜砂(RCS)填 充至经预热的模具。被覆于铸型砂的树脂通过模具的热量縮聚而形成壳层。将 该壳层与模具一起进一步加热而使其固化后，将壳层从模具脱模，从而制成铸 型。将通过这样的壳模法制成的铸型用作钢铸造的型芯的情况下，作为粘结剂 的酚醛树脂在高温的铸造过程中被分解。因此，从铸造后的钢铸件的中空部取 出型芯时，可以使型芯容易崩解。因此，具有可以容易地进行型芯的取出的优 点。日本专利特开昭57-68240号公报(专利文献l)中揭示了涉及这样的壳模法 中被用作铸型材料的酚醛树脂组合物的专利技术。该专利文献l中所记载的酚醛树 脂组合物为以苯酚、双酚A和双酚A生成时产生的残渣中的分离成分或衍生物这 3种成分构成的显示出低膨胀性的酚醛树脂组合物。通过使用这样的低膨胀性的酚醛树脂组合物以壳模法制作铸型，所得铸型 富于可挠性，具有良好的适应性(flexibility)。另外，通过使用这样的特性 的铸型进行铸造，可以抑制铸件的热龟裂和气孔(气体缺陷)的发生。在这里， 适应性是指铸型与铸件一起收縮的性质，可耐受注入的熔液的收縮膨胀的铸型 的性能。此外，为了实现钢铸件的轻量化，近年来在钢铸件的铸造中要求尽可能降低钢铸件的壁厚。但是，铸造钢铸件时，如果为了轻量化而进行铸件的薄壁化， 则存在容易发生热龟裂的问题。因此，例如进行薄壁钢铸件的制造时，即使使 用以如专利文献l中所记载的低膨胀性的酚醛树脂组合物造型的铸型，仅通过 依赖于基于该树脂组合物的铸型的可挠性和适应性的热龟裂的防止效果，难以 充分防止薄壁铸钢中的热龟裂。因此，特别是薄壁钢铸件的制造，希望开发出 可以更有效地防止热龟裂的发生的技术。另外，制造薄壁钢铸件的情况下，注入的熔液的热量容易被铸型(型芯)夺 走，铸型的型腔内熔液的流动可能会不均匀。如果这样熔液的流动变差而熔液 流动性下降，则存在铸造的钢铸件的表面产生凹凸状的皱皮的问题。皱皮在JISG 0588中被定义为由于浇注温度过低、浇注速度过慢等引起的可见底的铍皮， 关于皱皮的发生状态被分级为1 5级。对于这样在铸钢中发生皱皮的课题，例 如通过前述专利文献1中所记载的RCS无法期待得到完全的解决， 一直以来都非 常希望开发出有效地减少皱皮的更先进的技术。另外，虽然熔液材料与如上所述的钢铸件的铸造完全不同，日本专利特公 昭31-7256号公报(专利文献2)和日本专利特开平9-57391号公报(专利文献3) 中也揭示了涉及由非铁金属形成的铸件(例如铝)的铸造中的壳模法用的铸型 材料的专利技术。铸造这样的作为非铁铸件的铝的情况下，已知其铸造温度比钢铸 件低。具体来说，制造钢铸件时铸造温度为约1500 160(TC以上，铸造铝时铸 造温度为约660 70(TC左右，非常低。该铝的铸造中，由于铸造温度低，产生了如下的问题。g卩，使用通过壳模 法制成的铸型作为型芯的情况下，在铝的铸造温度下铸型的粘结剂(酚醛树脂) 不会发生分解。因此，制造中空的铝铸件的情况下，制造后型芯在保持高强度 的状态下残存于铸件的中空内部。因此，为了将型芯从铸件内取出并使其崩解， 需要大量的人工和能耗。为了解决这样的问题，前述专利文献2中记载了将添加了0. 5 20重量％赋 予或传递氧的物质(例如四氧化三铅或硝酸钾等)的酚醛树脂作为粘结剂用于 RCS的技术方案。通过这样使用赋予或传递氧的物质，可以促进粘结剂的分解， 改善铸型的崩解性。例如，通过在铸造中空的铝铸件后对得到的带型芯的铸型 实施热处理(砂焙烧)，可以使型芯的粘结剂热分解。由此，可以使型芯的强度 下降，容易地从中空铸件取出型芯。此外，前述专利文献3指出，通过专利文献2中记载的RCS，在无法对铸型供给足够热量的低温区域的部位，铸型的崩解性不足。于是，作为在这样的低 温区域的部位也显示足够的铸型崩解性的RCS，专利文献3提出了将耐火性粒子、酚醛树脂和以规定比例含有含氧量在25重量％以上的含氧烃类化合物(低级羧酸类等)及碱金属硝酸盐(硝酸钾、硝酸钠等)的铸型崩解性提高剂为必要成分的RCS。通过使RCS含有这样的崩解性提高剂，例如可以使300 35(TC的低 温区域的铸型的崩解性提高。然而，前述专利文献2和3的目的仅在于使如上述的铝等铸造温度低的非铁 金属的铸型的崩解性提高。因此，对于涉及铸造的铸件中发生的热龟裂和皱皮 的问题完全没有讨论，对抑制热龟裂和皱皮的发生的具体方法没有特别记载。另外，这些专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸钢用树脂覆膜砂，其特征在于，包含铸型砂、相对于该铸型砂为２．５～５．０重量％的酚醛树脂、硝酸钾和氧化松香。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-7-15 206838/20051.一种铸钢用树脂覆膜砂，其特征在于，包含铸型砂、相对于该铸型砂为2.5～5.0重量％的酚醛树脂、硝酸钾和氧化松香。2. 如权利要求l所述的铸钢用树脂覆膜砂，其特征在于，所述酚醛树脂的 酚成分包含选自双酚A、该双酚A的纯化中生成的残渣及该残渣中的分离成分的 衍生物的至少l种。3. 如权利要求1或2所述的铸钢用树脂覆膜砂，其特征在于，所述硝酸钾 的掺入量相对于所述酚醛树脂为2 50重量％。4. 如权利要求3所述的铸钢用树脂覆膜砂，其特征在于，所述氧化松香的 掺入量相对于所述酚醛树脂为4 20重量％。5. —种铸钢用...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中俊夫，小笠原健，野原英治，
申请(专利权)人：株式会社小松制作所，旭有机材工业株式会社，小松卡斯特克株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]