| 专利名称： | 一种防起层的特种覆膜砂及其制备方法 | ||
| 专利名称(英文)： | A special against aliquation coated sand and method for preparing the same | ||
| 专利号： | CN201610272096.6 | 申请时间： | 20160428 |
| 公开号： | CN105750476A | 公开时间： | 20160713 |
| 申请人： | 庆铃汽车（集团）有限公司 | ||
| 申请地址： | 400052 重庆市九龙坡区中梁山协兴村1号 | ||
| 发明人： | 王维; 潘先伦; 沈联庆; 曲昌军; 刘忠卫; 李小东 | ||
| 分类号： | B22C1/02; B22C1/10; B22C9/10 | 主分类号： | B22C1/02 |
| 代理机构： | 上海光华专利事务所 31219 | 代理人： | 尹丽云 |
| 摘要： | 本发明提供一种防起层的特种覆膜砂及其制备方法，该特种覆膜砂包括如下原料：原砂、酚醛树脂、氧化铁、乌洛托品水溶液、硬脂酸钙，所述原砂由再生砂、宝珠砂组成，酚醛树脂的质量为原砂质量的2.5%~2.7%，氧化铁的质量为原砂质量的0.5%~0.7%，乌洛托品水溶液的质量为酚醛树脂质量的14%~17%，硬脂酸钙的质量为酚醛树脂质量的7%~8%。本发明打破原有覆膜砂的配方成分和比例，添加适量的具有较好流动性和热传递性的宝珠砂，降低树脂添加量，添加适量的氧化铁粉，明显降低氮气孔的发生率，有效解决了现有覆膜砂制得的水套坭芯容易起层、变形及其铸件容易产生氮气孔、飞边、毛刺等问题。 | ||
| 摘要(英文)： | The present invention provides a special against aliquation coated sand and its preparation method, the special coated sand comprises the following raw materials : the original sand, phenolic resin, iron oxide, hexamine solution, calcium stearate, the original sand from recycled sand, orbs sand, phenolic resin the quality of the raw sand the quality of 2.5% - 2.7%, ferric oxide of the quality of the raw sand the quality of 0.5% - 0.7%, hexamine solution quality of the quality of the phenolic resin of the 14% - 17%, calcium stearate by the quality of the phenolic resin the quality of 7% - 8%. This invention breaks the original coated sand and proportion of the formulation components, adding proper with better fluidity and heat transitivity of orbs sand, reducing resin addition, an amount of iron oxide powder is added, obviously reduce the incidence of nitrogen blowhole, effectively solves the problem that the existing coated sand is made of substances to a water jacket, is easy to produce and its casting deformation nitrogen blowhole, flash, burr and the like. | ||
1.一种防起层的特种覆膜砂，其特征在于，包括如下原料：原砂、酚醛树脂、氧化铁、乌洛 托品水溶液、硬脂酸钙，所述原砂由再生砂、宝珠砂组成，酚醛树脂的质量为原砂质量的 2.5％～2.7％，氧化铁的质量为原砂质量的0.5％～0.7％，乌洛托品水溶液的质量为酚醛树脂 质量的14％～17％，硬脂酸钙的质量为酚醛树脂质量的7％～8％。
2.根据权利要求1所述的防起层的特种覆膜砂，其特征在于：所述宝珠砂的质量占原砂的质 量比为20％～25％。
3.根据权利要求1所述的防起层的特种覆膜砂，其特征在于：所述宝珠砂的粒度为50～140 目。
4.根据权利要求3所述的防起层的特种覆膜砂，其特征在于：所述宝珠砂的粒度为60～80 目。
5.根据权利要求1所述的防起层的特种覆膜砂，其特征在于：所述再生砂的粒度为50～100 目。
6.根据权利要求5所述的防起层的特种覆膜砂，其特征在于：所述再生砂的粒度为60～75 目。
7.根据权利要求1所述的防起层的特种覆膜砂，其特征在于：所述乌洛托品水溶液中乌洛托 品与水的质量比为1:3.5-4.5。
8.根据权利要求1-7任一项所述的防起层的特种覆膜砂的制备方法，其特征在于，包括如下 步骤： (1)按配方量将再生砂、宝珠砂混合，加热； (2)按配方量加入酚醛树脂、氧化铁，混碾覆膜； (3)按配方量加入乌洛托品水溶液，混碾； (4)风冷； (5)按配方量加入硬脂酸钙，混碾； (6)出碾，制得所述特种覆膜砂成品。
9.根据权利要求8所述的防起层的特种覆膜砂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中 原砂加热至130-150℃；所述步骤(2)中混碾覆膜的时间为50-80秒。
10.根据权利要求8所述的防起层的特种覆膜砂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3) 中混碾时间为10-15秒；所述步骤(4)中风冷时间为30-60秒；所述步骤(5)中混碾时 间为10-30秒。
1.一种防起层的特种覆膜砂，其特征在于，包括如下原料：原砂、酚醛树脂、氧化铁、乌洛 托品水溶液、硬脂酸钙，所述原砂由再生砂、宝珠砂组成，酚醛树脂的质量为原砂质量的 2.5％～2.7％，氧化铁的质量为原砂质量的0.5％～0.7％，乌洛托品水溶液的质量为酚醛树脂 质量的14％～17％，硬脂酸钙的质量为酚醛树脂质量的7％～8％。
2.根据权利要求1所述的防起层的特种覆膜砂，其特征在于：所述宝珠砂的质量占原砂的质 量比为20％～25％。
3.根据权利要求1所述的防起层的特种覆膜砂，其特征在于：所述宝珠砂的粒度为50～140 目。
4.根据权利要求3所述的防起层的特种覆膜砂，其特征在于：所述宝珠砂的粒度为60～80 目。
5.根据权利要求1所述的防起层的特种覆膜砂，其特征在于：所述再生砂的粒度为50～100 目。
6.根据权利要求5所述的防起层的特种覆膜砂，其特征在于：所述再生砂的粒度为60～75 目。
7.根据权利要求1所述的防起层的特种覆膜砂，其特征在于：所述乌洛托品水溶液中乌洛托 品与水的质量比为1:3.5-4.5。
8.根据权利要求1-7任一项所述的防起层的特种覆膜砂的制备方法，其特征在于，包括如下 步骤： (1)按配方量将再生砂、宝珠砂混合，加热； (2)按配方量加入酚醛树脂、氧化铁，混碾覆膜； (3)按配方量加入乌洛托品水溶液，混碾； (4)风冷； (5)按配方量加入硬脂酸钙，混碾； (6)出碾，制得所述特种覆膜砂成品。
9.根据权利要求8所述的防起层的特种覆膜砂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中 原砂加热至130-150℃；所述步骤(2)中混碾覆膜的时间为50-80秒。
10.根据权利要求8所述的防起层的特种覆膜砂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3) 中混碾时间为10-15秒；所述步骤(4)中风冷时间为30-60秒；所述步骤(5)中混碾时 间为10-30秒。
翻译：技术领域
本发明涉及铸造技术领域，特别是涉及一种防起层的特种覆膜砂及其制备方法。
背景技术
覆膜砂主要用于热芯工艺的坭芯制造，坭芯则被用于机械部件的铸造，坭芯的性能则取 决于覆膜砂的组分及其制备方法，现有的坭芯用于发动机铸造时，坭芯表面疏松，容易起层， 铸造出的发动机合格率低，容易出现毛刺，甚至变形，并且产生大量的氮气孔，严重影响铸 件质量。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种防起层的特种覆膜砂及其制 备方法，用于解决现有技术中覆膜砂制成的水套坭芯易起层、缸体易产生氮气孔等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种防起层的特种覆膜砂，包括 如下原料：原砂、酚醛树脂、氧化铁、乌洛托品水溶液、硬脂酸钙，所述原砂由再生砂、宝 珠砂组成，酚醛树脂的质量为原砂质量的2.5％～2.7％，氧化铁的质量为原砂质量的 0.5％～0.7％，乌洛托品水溶液的质量为酚醛树脂质量的14％～17％，硬脂酸钙的质量为酚醛树 脂质量的7％～8％。
进一步地，所述宝珠砂的质量占原砂的质量比为20％～25％。
优选地，所述宝珠砂的粒度为50～140目，宝珠砂又名电容陶瓷、钰珠砂等。
更优选地，所述宝珠砂的粒度为60～80目。
优选地，所述再生砂的粒度为50～100目，此处再生砂即为热法再生砂。
更优选地，所述再生砂的粒度为60～75目。
优选地，所述乌洛托品水溶液中乌洛托品与水的质量比为1:3.5-4.5。
更优选地，所述乌洛托品水溶液中乌洛托品与水的质量比为1:4。
本发明第二方面提供上述防起层的特种覆膜砂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按配方量将再生砂、宝珠砂混合，加热；
(2)按配方量加入酚醛树脂、氧化铁，混碾覆膜；
(3)按配方量加入乌洛托品水溶液，混碾；
(4)风冷；
(5)按配方量加入硬脂酸钙，混碾；
(6)出碾，制得所述特种覆膜砂成品。
进一步地，所述步骤(1)中原砂加热至130-150℃；所述步骤(2)中混碾覆膜的时间为 50-80秒。
进一步地，所述步骤(3)中混碾时间为10-15秒；所述步骤(4)中风冷时间为30-60 秒，在可以控制温度时，风冷至100～110℃；所述步骤(5)中混碾时间为10-30秒。
如上所述，本发明的防起层的特种覆膜砂及其制备方法，具有以下有益效果：为了解决 坭芯起层和铸造的发动机易产生氮气孔的缺陷，通过深入调查和分析热芯工艺坭芯“起层” 和氮气孔的发生机理，在现有覆膜砂工艺的基础上，本发明覆膜砂在四个方面进行了提升： 第一、要提升覆膜砂的流动性，能够在射砂时快速填充紧实；第二、要提升覆膜砂的热传递 性，树脂从软化到固化的过程中热传递要快，使坭芯来不及分层就固化；第三、在保证强度 的前提下，减少树脂的加入量，这样砂粒间树脂所占的体积变小，能够降低坭芯固化过程中 的体积减小倾向；第四、添加防止铸件氮气孔发生的辅料。基于上述四个指标提升要求，研 究人员及生产人员经多轮次试验摸索，成功开发出了本发明特种覆膜砂，该特种覆膜砂打破 原有覆膜砂的配方成分和比例，添加适量的具有较好流动性和热传递性的宝珠砂，宝珠砂价 格昂贵，因此，必须在覆膜砂能够达到所需性能的前提下，添加合适量的宝珠砂，控制生产 成本，并且，本发明降低树脂添加量，添加适量的氧化铁粉，明显降低氮气孔的发生率。
根据实际生产应用以及大量的实验分析总结，本发明特种覆膜砂成功解决了6U缸盖水 套坭芯“起层”问题，可广泛适用于热法制芯工艺，专家现场评价合格，有力支撑了6U缸 盖的正常生产，并且，本发明特种覆膜砂适用于缸体类水套坭芯的制造，解决了6U缸体水 套预埋件变形及缸体氮气孔缺陷等问题。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露 的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加 以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精 神下进行各种修饰或改变。
实施例1
一种防起层的特种覆膜砂，包括如下原料：原砂、酚醛树脂、氧化铁、乌洛托品水溶液、 硬脂酸钙，原砂由再生砂、宝珠砂组成(本实施例采用的宝珠砂购自洛阳瑞钰精细陶粒制品 有限公司，宝珠砂的粒度根据产品表面粗糙度进行选择)，宝珠砂的质量占原砂的质量比为 20％，宝珠砂的粒度为50目，再生砂的粒度为50目，酚醛树脂的质量为原砂质量的2.5％， 氧化铁的质量为原砂质量的0.5％，乌洛托品水溶液的质量为酚醛树脂质量的14％，乌洛托品 水溶液中乌洛托品与水的质量比为1:3.5，硬脂酸钙的质量为酚醛树脂质量的7％。
上述防起层的特种覆膜砂的制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量将再生砂、宝珠砂混合，加热至130℃；
(2)按配方量加入酚醛树脂、氧化铁，混碾覆膜50秒；
(3)按配方量加入乌洛托品水溶液，混碾10秒；
(4)开启鼓风机，转速2900r/min，风冷30秒；
(5)按配方量加入硬脂酸钙，混碾10秒；
(6)出碾，制得所述特种覆膜砂成品。
实施例2
一种防起层的特种覆膜砂，包括如下原料：原砂、酚醛树脂、氧化铁、乌洛托品水溶液、 硬脂酸钙，原砂由再生砂、宝珠砂组成(本实施例采用的宝珠砂购自洛阳瑞钰精细陶粒制品 有限公司，宝珠砂的粒度根据产品表面粗糙度进行选择)，宝珠砂的质量占原砂的质量比为 21％，宝珠砂的粒度为60目，再生砂的粒度为60目，酚醛树脂的质量为原砂质量的2.6％， 氧化铁的质量为原砂质量的0.5％，乌洛托品水溶液的质量为酚醛树脂质量的15％，乌洛托品 水溶液中乌洛托品与水的质量比为1:3.5，硬脂酸钙的质量为酚醛树脂质量的7％。
上述防起层的特种覆膜砂的制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量将再生砂、宝珠砂混合，加热至135℃；
(2)按配方量加入酚醛树脂、氧化铁，混碾覆膜60秒；
(3)按配方量加入乌洛托品水溶液，混碾12秒；
(4)开启鼓风机，转速2900r/min，风冷35秒；
(5)按配方量加入硬脂酸钙，混碾15秒；
(6)出碾，制得所述特种覆膜砂成品。
实施例3
一种防起层的特种覆膜砂，包括如下原料：原砂、酚醛树脂、氧化铁、乌洛托品水溶液、 硬脂酸钙，原砂由再生砂、宝珠砂组成(本实施例采用的宝珠砂购自洛阳瑞钰精细陶粒制品 有限公司，宝珠砂的粒度根据产品表面粗糙度进行选择)，宝珠砂的质量占原砂的质量比为 22％，宝珠砂的粒度为75目，再生砂的粒度为65目，酚醛树脂的质量为原砂质量的2.6％， 氧化铁的质量为原砂质量的0.7％，乌洛托品水溶液的质量为酚醛树脂质量的15％，乌洛托品 水溶液中乌洛托品与水的质量比为1:4，硬脂酸钙的质量为酚醛树脂质量的7.5％。
上述防起层的特种覆膜砂的制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量将再生砂、宝珠砂混合，加热至140℃；
(2)按配方量加入酚醛树脂、氧化铁，混碾覆膜70秒；
(3)按配方量加入乌洛托品水溶液，混碾13秒；
(4)开启鼓风机，转速2900r/min，风冷40秒；
(5)按配方量加入硬脂酸钙，混碾20秒；
(6)出碾，制得所述特种覆膜砂成品。
实施例4
一种防起层的特种覆膜砂，包括如下原料：原砂、酚醛树脂、氧化铁、乌洛托品水溶液、 硬脂酸钙，原砂由再生砂、宝珠砂组成(本实施例采用的宝珠砂购自洛阳瑞钰精细陶粒制品 有限公司，宝珠砂的粒度根据产品表面粗糙度进行选择)，宝珠砂的质量占原砂的质量比为 24％，宝珠砂的粒度为80目，再生砂的粒度为75目，酚醛树脂的质量为原砂质量的2.7％， 氧化铁的质量为原砂质量的0.6％，乌洛托品水溶液的质量为酚醛树脂质量的16％，乌洛托品 水溶液中乌洛托品与水的质量比为1:4，硬脂酸钙的质量为酚醛树脂质量的7.5％。
上述防起层的特种覆膜砂的制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量将再生砂、宝珠砂混合，加热至145℃；
(2)按配方量加入酚醛树脂、氧化铁，混碾覆膜75秒；
(3)按配方量加入乌洛托品水溶液，混碾14秒；
(4)开启鼓风机，转速2900r/min，风冷50秒；
(5)按配方量加入硬脂酸钙，混碾25秒；
(6)出碾，制得所述特种覆膜砂成品。
实施例5
一种防起层的特种覆膜砂，包括如下原料：原砂、酚醛树脂、氧化铁、乌洛托品水溶液、 硬脂酸钙，原砂由再生砂、宝珠砂组成(本实施例采用的宝珠砂购自洛阳瑞钰精细陶粒制品 有限公司，宝珠砂的粒度根据产品表面粗糙度进行选择)，宝珠砂的质量占原砂的质量比为 25％，宝珠砂的粒度为140目，再生砂的粒度为100目，酚醛树脂的质量为原砂质量的2.7％， 氧化铁的质量为原砂质量的0.7％，乌洛托品水溶液的质量为酚醛树脂质量的17％，乌洛托品 水溶液中乌洛托品与水的质量比为1:4.5，硬脂酸钙的质量为酚醛树脂质量的8％。
上述防起层的特种覆膜砂的制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量将再生砂、宝珠砂混合，加热至150℃；
(2)按配方量加入酚醛树脂、氧化铁，混碾覆膜80秒；
(3)按配方量加入乌洛托品水溶液，混碾15秒；
(4)开启鼓风机，转速2900r/min，风冷60秒；
(5)按配方量加入硬脂酸钙，混碾30秒；
(6)出碾，制得所述特种覆膜砂成品。
对照实验
将再生砂加热至120-170℃，加入质量为再生砂质量的3％的酚醛树脂，混碾覆膜50-80 秒，加入质量为酚醛树脂质量的13％的乌洛托品水溶液(乌洛托品与水的质量比为1:4)，混 碾10-15秒，风冷30-60秒，加入质量为酚醛树脂质量的6％的硬脂酸钙，混碾10-30秒，出 碾，制得普通覆膜砂成品。
产品检测实验
分别采用上述五个实施例以及对照组的覆膜砂生产坭芯，各生产7个批次，每批次生产 120件产品。
对抽检的坭芯剖开，测量结壳厚度、观察分层现象。
表1坭芯分层情况及结壳厚度统计表
注：表1中的占比是指出现分层的坭芯件数在解剖的坭芯件数中的占比
从上表1能明显看出，使用实施例1-5生产的4200件坭芯，解剖210件，解剖坭芯未出 现分层现象，测量结壳厚度均大于7mm，具体范围在7.5-8.1mm，满足质量要求。
表2发动机缸盖出现飞边、毛刺的情况统计表
从上表2可以看出，检查缸盖水套坭芯易分层部位，实施例1-5由于坭芯未出现分层现 象，铸件均未出现飞边、毛刺，而普通覆膜砂生产的铸件飞边、毛刺每件都有，清理困难， 由于飞边、毛刺产生在铸件内腔，很难清理干净，存在质量隐患，严重影响不良率。
表3发动机缸体(4JB1/4KH1缸体)的缸筒产生氮气孔的情况统计表
缸体缸筒氮气孔：缸筒加工后，在缸筒壁上存在针眼状的气孔，为氮气孔。上表3的数 据是加工后统计的氮气孔发生件数。从上表3可以看出，采用实施例1-5制造的缸体氮气孔 发生比例远远低于对照组氮气孔的发生比例，本发明有效解决了氮气孔问题，明显减少了发 生氮气孔的发动机缸体件数。
表4发动机缸体(4KH1/6U缸体)水套变形情况统计表
表4中的发动机缸体水套坭芯，内部存在预埋件，为了防止这类发动机缸体水套变形， 对覆膜砂及其制造的坭芯要求更高，从上表4可以看出，采用实施例1-5制造的发动机缸体 水套，没有发现变形的现象，而对照组有15件变形，因此，本发明具有更好的防变形作用， 有效解决了发动机缸体水套易变形的问题，尤其是对具有预埋件的发动机缸体水套，本发明 的防变形效果更明显。
对本发明特种覆膜砂以及对照组的现有覆膜砂进行性能检测，检测指标包括抗弯强度、 熔点、抗拉强度、热抗拉强度、发气量等，检测结果如下：
表5本发明特种覆膜砂的性能检测结果统计表
表6对照组现有覆膜砂的性能检测统计表
从上表5与表6可知，本发明的特种覆膜砂，其各项指标值均在规格值以内，在抗弯强 度和抗拉强度方面均优于普通覆膜砂性能的情况下，发气量比普通覆膜砂低，降低了坭芯的 发气量，进而降低了铸件气孔的发生比例。
综上所述，本发明广泛适用于覆膜砂热法制芯工艺，打破原有覆膜砂的配方成分和比例， 添加适量的具有较好流动性和热传递性的宝珠砂，降低树脂添加量，添加适量的氧化铁粉， 降低氮气孔的发生率，有效解决了现有覆膜砂制得的水套坭芯容易起层、变形及其铸件容易 产生氮气孔、飞边、毛刺等问题。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技 术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡 所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等 效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
