[發明專利]一種高合金材質鑄鋼件用非硅質覆膜砂及其制備方法

在審

• 申請號: 201811575285.6
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109434008A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 武曉峰;單軍;李青春;楊曉平;趙作福
• 申請（專利權）人: 遼寧工業大學
• 主分類號: B22C1/00
• 分類號: B22C1/00;B22C1/02
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 王勇

一種高合金材質鑄鋼件用非硅質覆膜砂及其制備方法，包括原砂、粘結劑、固化劑、潤滑劑和偶聯劑。原砂由白剛玉砂、鎂橄欖石砂、Al₂O₃?SiO₂質球形砂、鉻鐵礦砂和磁鐵礦砂組成。其成分按照質量百分比為：白剛玉砂25?35％、鎂橄欖石砂2?5％、Al₂O₃?SiO₂質球形砂35?45％、鉻鐵礦砂20?30％和磁鐵礦砂3?6％。粘結劑占耐火骨料總質量的1.5?2.8％；固化劑為粘結劑質量的12?16％；偶聯劑為粘結劑質量的1?2％；潤滑劑為粘結劑質量的6?8％。該覆膜砂具有高耐火度、高熱穩定性、高強度、高透氣性、高致密度及好的再生性等綜合性能和應用范圍廣及經濟效益高等優點，能夠滿足用于熱芯盒、冷芯盒、殼型鑄造及鐵模覆膜砂等生產高精度、低表面粗糙度的各類高合金材質鑄鋼件的要求。

技術領域

本發明涉及鑄造材料技術領域，具體為一種高合金材質鑄鋼件用非硅質覆膜砂及其制備方法。

背景技術

不銹鋼閥門、耐熱鋼噴嘴等高合金材質鑄鋼件是石油、化工、冶金及機械等行業使用的重要部件，大都采用熔模鑄造生產。用這種精密鑄造方法所生產的鑄件尺寸精度高，可達CT 7～8級；表面粗糙度低，Ra在6.3～12.5μm范圍內。這樣高的鑄造品質可實現少加工，甚至不加工，節省了機加工費用，降低了生產成本。但近年來，隨著原輔材料和勞動力價格的不斷上漲及國家環保標準的提高，熔模鑄造工藝復雜、生產周期長、效率低、環境差、鑄件不易清理、工人勞動強度高及廢水、廢料不易回收等缺點逐漸顯現出來。尋找產品質量與之相當、工藝簡單、生產周期短、效率高、環境好、鑄件易清理、工人勞動強度低及造型和芯砂能夠再生、回收利用的鑄造方法來替代一部分或全部熔模鑄造工藝已迫在眉捷。

殼型芯覆膜砂鑄造工藝是將型、芯砂表面預先熔覆酚醛樹脂、烏洛托品及硬脂酸鈣等添加劑，然后冷卻、破碎和篩分成顆粒；再將顆粒用射芯機噴射在金屬模具中，加熱固化成型殼、型芯，組裝，澆注金屬液后形成鑄件。這種工藝方法克服了熔模鑄造的缺點，具有設備投資少，占地面積少，工藝簡單，生產周期短，效率高，用砂量少，生產現場粉塵少，噪音小，對環境污染少等優點，在我國汽車工業的灰鑄鐵和球墨鑄鐵件上得到廣泛應用。國內主要用于做鑄鐵件的覆膜砂有普通覆膜砂、高強度低發氣覆膜砂、低膨脹覆膜砂、耐高溫覆膜砂及抗針孔覆膜砂等。這些覆膜砂全部或大部分采用石英砂，能夠滿足制作鑄鐵件的要求。但對于制作耐蝕、耐熱及耐磨等高合金材質鑄件，由于這些材質的液體澆注溫度高達1600℃以上，采用上述耐火度較低的純石英砂或以石英砂為主的覆膜砂殼芯極易產生粘砂，同時高溫液體長期不凝固使得覆膜砂中酚醛樹脂等添加劑氣化形成的氣體侵入液體凝固后在鑄件表面形成氣孔。另外，與熔模鑄造表層270目以上的涂料層比，上述覆膜砂通常采用50/100目或70/140目砂，表面較粗糙，制作的鑄件表面粗糙度很難達到前者的水平。如果降低目數，則殼型芯透氣性隨之下降，將增加氣孔產生的風險，甚至在澆注過程中出現嗆火現象。如何解決表面粗糙度與透氣性間的矛盾是擺在鑄造工作者面前的一道難題。因此，采用上述鑄鐵用覆膜砂制作耐蝕、耐熱及耐磨等高合金材質鑄件用來取代熔模鑄造工藝，在殼芯的耐火度、流動性、透氣性、激冷性、致密性及潰散性等方面顯然達不到要求。