[發(fā)明專利]一種CO2氣硬自硬耦合硬化水玻璃砂型芯制芯方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310368219.2
• 申請日: 2013-08-22
• 公開（公告）號: CN103521709A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 武玉平;周建軍;程堅;喬景忠;于大威;王利華;武尚霖;薛立春;滕虹;郭瑞強;蘇雅拉圖;張瑞;郭利云;越靚;陸平;楊清;錢裕生
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古第一機械集團有限公司
• 主分類號: B22C9/12
• 分類號: B22C9/12;B22C9/10;B22C1/18;B22C15/24
• 代理公司: 中國兵器工業(yè)集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉東升

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于砂型鑄造領(lǐng)域，涉及一種“CO₂氣硬-自硬”耦合硬化水玻璃砂型芯制芯方法。?

背景技術(shù)：

目前國內(nèi)外水玻璃砂型芯制芯方法的硬化方式主要有CO₂氣體硬化、熱硬化、酯硬化、VRH和自硬法。其基本路線是將混好的水玻璃砂充填模具(芯盒)，并按照不同的硬化方法硬化成型，然后造型(下芯)合箱澆注。CO₂氣體硬化水玻璃砂型芯具有快速固化效果，由于先硬化成型后脫模，型芯具有尺寸精度準確的優(yōu)點，適合大、中、小型芯的生產(chǎn)，但存在著CO₂氣體和水玻璃反應(yīng)不充分、CO₂氣體消耗量大和型芯硬化強度低等缺點，并以增加水玻璃的加入量提高型芯其強度，水玻璃加入量的增加，一方面增加了CO₂氣體的消耗，另一方面加劇了型芯潰散性差、難清理、澆注后鑄件粘砂等問題；熱硬化水玻璃砂型芯具有強度高的優(yōu)點，但由于先濕態(tài)脫模、后加熱硬化成型，存在著型芯蠕變和尺寸精度不準確的缺點，影響鑄件幾何質(zhì)量，且存在生產(chǎn)效率低、能源消耗大和勞動強度大問題，同時熱硬化水玻璃砂型芯容易吸濕，吸濕后型芯出現(xiàn)返潮、表面白霜、掉面和強度下降，甚至膨脹變形，以及型芯存放時間短、生產(chǎn)組織和管理問題；微波硬化作為一種新的熱硬化方式，可以充分發(fā)揮水玻璃的粘結(jié)潛力，水玻?璃砂型芯具有強度高的優(yōu)點，但由于微波加熱方式模具(芯盒)采用木材和金屬材料存在受熱變形和反射微波，加之現(xiàn)階段微波加熱設(shè)備和設(shè)施價格昂貴，制約著其推廣應(yīng)用；VRH方法水玻璃砂型芯具有尺寸精度準確，型芯強度高、水玻璃加入量低、CO₂氣體消耗小的優(yōu)點，但存在著設(shè)備(設(shè)施)投資大、占地面積大，生產(chǎn)效率低的缺點，工藝性和經(jīng)濟性欠缺，以及技術(shù)復(fù)雜等因素，制約和阻礙其工程化，不適合大批量生產(chǎn)，僅適合于單件大型水玻璃砂型芯的生產(chǎn)。酯硬化方法水玻璃砂型芯具有硬化均勻、強度高、水玻璃加入量低的優(yōu)點，由于型芯先硬化成型后脫模，型芯具有尺寸精度準確的優(yōu)點，但酯硬化水玻璃砂存在可使用時間與硬化時間相矛盾問題，對環(huán)境的溫度與濕度要求苛刻，且對原材料要求也高，同時也存在著硬透性差、成本高和生產(chǎn)效率低，以及占用模具(芯盒)時間長問題，更適合于一些大型單件的水玻璃型芯的生產(chǎn)。自硬方式水玻璃砂型芯具有終強度較高、自行硬化過程不需要采取其他工藝措施，以及任何輔助裝置和設(shè)施優(yōu)點，但也存在著類似于酯硬化方法占用模具(芯盒)時間長，不適合批量生產(chǎn)，適合于一些大型單件的水玻璃型芯的生產(chǎn)。?

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明解決了CO₂氣硬方法水玻璃砂型芯存在的CO₂氣體和水玻璃反應(yīng)不充分、CO₂氣體消耗量大和型芯硬化強度低缺點，以及水玻璃加入量大，型芯潰散性差、不好清理、澆注后鑄件粘砂等問題；熱硬化方法水玻璃砂型芯蠕變和尺寸精度不準確，生產(chǎn)效率低和能源消耗大問題，以及型芯容易返潮，表面存在白霜、表面掉面和強度下降，?型芯存放時間短問題；微波硬化方式以木材和金屬材料模具(芯盒)存在的受熱變形和反射微波，以及微波加熱設(shè)備和設(shè)施價格昂貴問題；VHR硬化方法設(shè)備(設(shè)施)投資大、占地面積大，生產(chǎn)效率低的缺點，工藝性和經(jīng)濟性欠缺，以及技術(shù)復(fù)雜等問題。酯硬化方法水玻璃型芯可使用時間與硬化時間相矛盾，環(huán)境的溫度與濕度要求苛刻，對原材料要求也高，硬透性差、成本高和生產(chǎn)效率低，以及占用模具(芯盒)時間長等問題；自硬方法水玻璃砂型芯存在的占用模具(芯盒)時間長，生產(chǎn)效率低問題。?

本發(fā)明是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：?

一種“CO₂氣硬-自硬”耦合硬化水玻璃砂型芯制芯方法，在不改變現(xiàn)有CO₂水玻璃砂型芯工藝裝備、混砂工藝、制芯工藝，實現(xiàn)水玻璃砂型芯制芯生產(chǎn)，工藝步驟為：原材料秤量-混砂(制水玻璃砂)-型砂性能檢測-模具(芯盒)充填砂緊實-吹CO₂氣體型芯初步硬化成型-脫模-自硬完全硬化-成品型芯；?

具體工藝條件為：?

1)水玻璃砂(重量百分比)由石英砂100％+水玻璃4.0％～7.0％+硬化劑0.3％～0.6％混制而成，其中：石英砂：粒度為50/100目或40/70目，粒型為圓形或橢圓，水份小于0.5％，含泥量小于1.0％；水玻璃：模數(shù)為2.0～2.4，密度1.40～1.55g/cm³；硬化劑：主要成分為硅酸二鈣無機混合物；?

2)將混制(制備)好的水玻璃成品砂備用，水玻璃成品砂要求在2h內(nèi)使用完畢；?