铸造用翻砂模型及其制造方法技术

一种使用无机水溶性粘结剂的铸造用翻砂模型及其制造方法，为提高翻砂模型强度及脱模性，组合硫酸镁七水和物等的硫酸化合物和四硼酸钠十水和物的硼酸系化合物构成无机水溶性粘结剂，使上述硫酸化合物至少保持一部分结晶水的状态，且使上述硼酸系化合物一时熔融硬化进行翻砂模型的煅烧。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术，涉及一种使用无机水溶性粘结剂的铸造用翻砂模型及其制造方法。
技术介绍
作为铸件砂用耐火粒子的粘结剂使用硫酸化合物等的无机水溶性粘结剂造型，铸造后用水溶解铸造用翻砂模型回收粘结剂再利用为一般所知。特别是由于以硫酸化合物中硫酸镁为主要成份的无机粘结剂的制造过程，在铝合金的铸造中重复使用粘结剂，且不产生环境污染的有害气体，近来它的利用有所发展。这是因为硫酸镁的熔点为1185℃，在铝合金铸造时不产生分解和劣化。例如，特开昭53-119724号公报中，记载了作为无机水溶性粘结剂使用7水和硫酸镁的示例。也就是，记载了使用在耐火物粒子上覆盖7水和硫酸镁的型砂造型，在200℃以上的温度下干燥得到翻砂模型。还有，特开平11-285777号公报中，记载了用耐火物粒子、以硫酸钙及硫酸镁为成份的粘结剂、水的混合物填充翻砂模型用模具，在350℃温度下4小时加热制作翻砂模型。但是，上述硫酸镁水和物，如特开昭53-119724号公报中记载的那样加热200℃以上的温度的情况下，失去结晶水成为无水硫酸镁，对确保翻砂模型强度不利。也就是，硫酸镁，根据本专利技术者的研究，在3～4水和物状态下强度高，成为无水物其强度大大降低。在特开平11-285777号公报中，记载了单独使用硫酸镁，在350℃温度下4小时加热时试件的弯曲强度为0.04kg/mm2的低值。因此，为充分确保翻砂模型强度，有必要使用大量硫酸镁，但是这样会对造型、翻砂模型的煅烧、或者是不利于粘结剂的回收，降低作业效率。还有，专利文献2中，记载了由于硫酸镁和硫酸钙并用，提高了翻砂模型强度，但是，由于硫酸钙的水溶度低，作为水溶性翻砂模型不实用。对此，本专利技术者，保持硫酸镁含有所定量的结晶水的状态下煅烧翻砂模型，成功地得到了高强度翻砂模型。但是，对于翻砂模型的再利用，从与环境负荷或者铸造节拍的同期化的观点，尽可能的短时间硬化，也就是期望快速硬化，以硫酸镁为主要成份的的粘结剂通过加热硬化，蒸发水分和升温翻砂模型需要一定的能量，一般地硬化时间长。这个硬化时间，根据翻砂模型重量或者造型条件而不同，质量为1公斤的翻砂模型为1分钟程度，约10公斤的翻砂模型要5分钟以上的长硬化时间。并且，硫酸镁的水和量依赖于温度，所以，在硫酸镁含有所规定量的结晶水的状态下煅烧翻砂模型时，保持全翻砂模型处于所定的温度是必要的，这个煅烧时间变长，出现生产性大幅度降低的问题。也就是，在翻砂模型的煅烧上利用微波或者是高频的方法已为所知。在这个方法中，可以直接加热翻砂模型内部的物质，在使翻砂模型整体温度一致方面是有利的，但是，在无机水溶性粘结剂中包含了很多水分和结晶水，由于水的蒸发散热，要升温到100℃以上需要很长时间。而且，由于被无法用微波加热的耐火物粒子抢夺了粘结剂的热量，粘结剂内部产生了微小的温度差，要得到均匀强度的翻砂模型就很难。另一方面，加热模具再填充型砂，从模具的传热煅烧翻砂模型已为所知。这种方法的情况，若要使翻砂模型在短时间内升到超过100℃的所规定温度，只要将模具的温度升至高于该目标温度即可。但是，这种情况，与模具接触的翻砂模型表面短时间中超过目标温度，而翻砂模型内部的温度不能很快升高，生成翻砂模型表面和内部的温差。因此，为使翻砂模型表面附近达到目标温度而控制加热温度或者是加热时间，在翻砂模型内部硫酸化合物的水和量变得比目标值多，或者是成为无水物，翻砂模型各部分的硫酸化合物的水和量变得不同得不到均匀强度的翻砂模型。因此，使翻砂模型整体的硫酸化合物具有相同的水和量实现均匀的翻砂模型强度低温长时间煅烧就是必要的。本专利技术的课题，在采用硫酸镁这样的硫酸化合物为粘结剂，谋求翻砂模型的快速硬化的同时，得到具有整体均匀强度的翻砂模型，而且，提高型砂的模具填充性和翻砂模型的脱模性。
技术实现思路
本专利技术是以在含有结晶水的硫酸化合物混合在较低温熔融经冷却硬化的硼酸系化合物构成无机水溶性粘结剂来解决上述课题。也就是，本专利技术是通过铸造用砂的耐火性粒子状物与无机水溶性粘结剂及水的混合形成型砂造型加热成形的铸造用翻砂模型，上述无机水溶性粘结剂，其特征为含有硫酸化合物和硼酸系化合物，由上述加热，保持上述硫酸化合物至少含有一部分结晶水的状态，且上述硼酸系化合物一旦溶化后硬化。含有结晶水的无机硫酸化合物，一般是由水和量决定其翻砂模型强度的不同，成为无结晶水物时就成为无强度的了。在本专利技术中，由于这个硫酸化合物的至少保持一部分结晶水的状态下该粘结剂硬化，翻砂模型的强度变高。另一方面，如先所述，硫酸化合物的水和量，换句话说，由硫酸化合物决定的翻砂模型强度，依赖于加热温度，如果煅烧时的翻砂模型温度分布不均匀，随其翻砂模型各部分的强度也就不均匀。对此，在本专利技术中，上述硼酸系化合物由上述加热一旦熔融，然后冷却固化，由此发现了翻砂模型强度。因此，谋求提高加热温度速硬翻砂模型时，即便是由硫酸化合物的水和量的偏差在翻砂模型中生成强度低下部分，其强度不足由硼酸系化合物补足，对翻砂模型各部分的强度均一化是有利的。也就是，煅烧后翻砂模型温度高时的强度从上述硫酸化合物发现，由此，可以在高温下给这个翻砂模型脱模。另一方面，硼酸系化合物在煅烧时，由其在较低温熔融冷却后发现强度而给予翻砂模型快速硬化的特性。还有，翻砂模型冷却后的强度是从硫酸化合物和硼酸系化合物两方发现的。不仅如此，由于上述粘结剂含有硼酸系化合物，也提高了翻砂模型成型后的脱模性。也就是，单独是硫酸化合物的情况下，由加热出现强度翻砂模型与模具粘结，对脱模不利。对此，含有硼酸系化合物的情况下，因为模具的温度高时与该模具接触的硼酸系化合物成为熔融状态，翻砂模型与模具的粘结变弱，其脱模性变好。由以上所述这样，根据本专利技术，硼酸系化合物由于硫酸化合物而吸收了强度偏差补强了翻砂模型，较高地设定翻砂模型的加热温度缩短加热时间成为可能的同时，又由于硼酸系化合物提高了脱模性，所以对提高生产性有利，还得到了强度好的水溶性翻砂模型。且，“无机水溶性粘结剂”，意在并不要求构成粘结剂的所有成份都为水溶性，只要是翻砂模型后模具由水的作用可以溃散，要求至少一部分成份为水溶性。最好的是，作为上述硼酸系化合物，是选择四硼酸钠、偏硼酸钠、四硼酸二钾、硼酸锑、硼酸、硼酸镁、四硼酸锂、硼酸铝、硼酸锰中的一种，或者是采用从它们中间选择的两种以上的组合。最好的是，作为四硼酸钠采用十水和物或者是无水物，而作为偏硼酸钠、四硼酸二钾、硼酸锑采用四水和物，而作为四硼酸锂为五水和物，作为硼酸锰为八水和物。包含在上述无机水溶性粘结剂的上述硼酸系化合物的比例最好在75％(质量)以下。也就是，硼酸系化合物的比例增多，由于其熔融温度低，在煅烧后温度高的时候得不到翻砂模型强度，无法脱模。还有，硼酸系化合物的比例增加的话，制成型砂时该硼酸系化合物对于水的溶解性变坏，不容易得到型砂的同时，铸造后的翻砂模型对于水的溶解性变坏，对粘结剂的分离回收以及再利用均不利。由于以上的理由，该比例最好的是75％(质量)以下。还有，硼酸系化合物的比例在0.5％(质量)以上，更好地是在1％(质量)以上。上述各种硼酸系化合物单独和上述硫酸化合物组合的情况下，最好的是偏硼酸钠四水和物为50％(质量)以下，四硼酸二钾四水和物为75％(质量)以下，四硼酸钠十水和物、无水四硼酸钠、硼酸锑四水和物、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸造用翻砂模型，是通过铸造用砂的耐火性粒子状物与无机水溶性粘结剂及水的混合形成的型砂造型加热成形的，其特征为：　　　　上述无机水溶性粘结剂，含有硫酸化合物和硼酸系化合物，由上述加热，保持上述硫酸化合物至少一部分含有结晶水的状态，且上述硼酸系化合物一旦溶化后硬化。

【技术特征摘要】
JP 2004-2-12 2004-0356311.一种铸造用翻砂模型，是通过铸造用砂的耐火性粒子状物与无机水溶性粘结剂及水的混合形成的型砂造型加热成形的，其特征为上述无机水溶性粘结剂，含有硫酸化合物和硼酸系化合物，由上述加热，保持上述硫酸化合物至少一部分含有结晶水的状态，且上述硼酸系化合物一旦溶化后硬化。2.根据权利要求1所述的翻砂模型，其特征为上述硼酸系化合物，是从四硼酸钠、偏硼酸钠、四硼酸二钾、硼酸锑、硼酸、硼酸镁、四硼酸锂、硼酸铝、硼酸锰中选择的一种或者是两种以上组合成的。3.根据权利要求2所述的翻砂模型，其特征为上述无机水溶性粘结剂在上述硼酸系化合物中所含的质量比例不大于75％。4.根据权利要求1至3中...

【专利技术属性】
技术研发人员：黑川丰，亩英生，堀雄二，西升一，楠木弘明，三浦直洋，
申请(专利权)人：株式会社土芳产业，马自达汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]