阅读说明：本技术 一种强化薄壁砂芯的制备方法 (Preparation method of reinforced thin-wall sand core ) 是由 陈秀明 刘庆义 姜爱龙 孙玉成 王福祥 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种强化薄壁砂芯的制备方法,在制芯过程中,对砂芯需要强化的薄壁处采用覆膜砂与加强骨料混合的方式成型。由于加强骨料可以在砂芯的薄弱处起到骨料强化的作用,因此,可以有效避免薄壁砂芯在制芯、搬运、烘烤及浇注过程中造成的砂芯变形及断芯等问题,从而降低铸造缺陷。(The invention discloses a preparation method of a reinforced thin-wall sand core. The reinforced aggregate can play a role in reinforcing the aggregate at the weak part of the sand core, so that the problems of deformation, core breaking and the like of the sand core caused in the processes of core making, carrying, baking and pouring of the thin-wall sand core can be effectively avoided, and the casting defect is reduced.)

一种强化薄壁砂芯的制备方法

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，尤其涉及一种强化薄壁砂芯的制备方法。

背景技术

砂芯是铸造生产中用于制造型芯的材料，由铸造砂、型砂粘结剂等组成。其功能是形成铸件的内腔、孔及铸件外形等部位。将芯砂制成符合芯盒形状的砂芯的过程叫制芯，制芯分为手工制芯、机器制芯两种。覆膜砂是在造型制芯前，将砂粒表面覆上一层固态树脂膜的型砂，用热塑型酚醛树脂加潜伏性固化剂(乌洛托品)与润滑剂(硬脂酸钙)等材料，通过一定的覆膜工艺配制成覆膜砂。芯盒是制造砂芯的专用模具，根据制芯方法分为普通芯盒、热芯盒和冷芯盒。

现有技术中在制作复杂薄壁砂芯时往往由于强度不足而造成铸造缺陷。

授权公告号为CN104722716B的专利提供了一种复杂薄壁砂芯成型方法，该方法根据砂芯形状设置随形的芯骨，并在砂芯薄弱位置设置锯齿状的铸铁加强筋，手工制芯。该砂芯成型方法提高了砂芯的连接强度，实现复杂水腔砂芯的稳定生产。该专利方案存在以下缺点：其采用的设置金属加强筋的方式在复杂水腔内不宜进行清理，清理难度大；该方法使用的芯骨需要在浇注完成后清理过程中抽出，芯骨形状不能设置得过于复杂，否则抽出芯骨比较困难；该砂芯成型方法过程相对复杂，不适合机械化制芯。

公开号为CN110076285A的专利提供了一种耐高温抗变形砂芯材料及其制备方法，该砂芯材料在普通砂芯材料基础上引入激冷效果优良的铬铁矿和钢纤维丝，显著提高砂芯的激冷能力，使砂芯周围先于其他部位凝固成型，提高铸件内腔的表面光洁度和尺寸位置精度。同时，在在普通砂芯材料基础上引入耐高温、高强韧、低成本晶须，通过晶须的耐高温强化和抗变形作用提高砂芯的抗高温变形能力，再加上钢纤维丝的耐高温强化和抗变形作用，显著提高砂芯的抗高温变形能力。该专利方案存在以下缺点：在砂子中添加钢纤维丝和晶须的方式，会造成砂子的流动性大幅下降，对于结构复杂且局部尺寸较小的砂芯根本无法成型；且铸件完成冷却后，砂子的清理工作十分困难，该方法只适合大尺寸且结构简单的砂芯。

因此，如何降低制作复杂薄壁砂芯时造成的铸造缺陷，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种强化薄壁砂芯的制备方法，该方法可以对砂芯的局部薄弱处进行强化，避免砂芯强度不足造成的铸造缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种强化薄壁砂芯的制备方法，在制芯过程中，对砂芯需要强化的薄壁处采用覆膜砂与加强骨料混合的方式成型。

优选地，在制芯过程中，对砂芯需要强化的薄壁处采用预制覆膜砂进行射砂，其中，所述预制覆膜砂包括：基础骨料、加强骨料、粘结剂、固化剂、润滑剂。

优选地，在制芯过程中，对砂芯需要强化的薄壁处采用预制覆膜砂进行射砂的同时喷射加强骨料。

可选地，在制芯过程中，对砂芯的整体采用所述预制覆膜砂进行射砂。

优选地，所述预制覆膜砂包括：100重量份的基础骨料、3～7重量份的加强骨料、2～4重量份的粘结剂、0.35～0.5重量份的固化剂、0.2～0.4重量份的润滑剂。

优选地，所述预制覆膜砂包括：100重量份的基础骨料、5重量份的加强骨料、3重量份的粘结剂、0.45重量份的固化剂、0.3重量份的润滑剂。

优选地，所述基础骨料为硅砂，所述粘结剂为酚醛树脂或呋喃树脂，所述固化剂为乌洛托品水溶液，所述润滑剂为硬脂酸钙。

优选地，在制芯过程中，首先在砂芯需要强化的薄壁处放置好加强骨料，然后，对砂芯需要强化的薄壁处射入覆膜砂。

可选地，所述加强骨料为碳纤维，或石棉纤维，或陶瓷纤维，或玻璃纤维。

本发明提供的强化薄壁砂芯的制备方法，在制芯过程中，对砂芯需要强化的薄壁处采用覆膜砂与加强骨料混合的方式成型。由于加强骨料可以在砂芯的薄弱处起到骨料强化的作用，因此，可以有效避免薄壁砂芯在制芯、搬运、烘烤及浇注过程中造成的砂芯变形及断芯等问题，从而降低铸造缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例二中的强化薄壁砂芯的制备方法的流程图；

图2为本发明实施例一中的对砂芯薄壁处进行射砂的示意图。

图2中：

1-射砂嘴、2-芯盒内腔、3-砂芯薄壁处、4-喷射嘴、5-预制覆膜砂。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1和图2，图1为本发明具体实施例中的强化薄壁砂芯的制备方法的流程图；图2为本发明具体实施例中的对砂芯薄壁处进行射砂的示意图。

本发明针对复杂薄壁砂芯强度不足易造成铸造缺陷的问题，提出了一种在覆膜砂中混入加强骨料来制芯的强化薄壁砂芯的制备方法，在制芯过程中，对砂芯需要强化的薄壁处采用覆膜砂与加强骨料混合的方式成型。由于加强骨料可以在砂芯的薄弱处起到骨料强化的作用，因此，可以有效避免薄壁砂芯在制芯、搬运、烘烤及浇注过程中造成的砂芯变形及断芯等问题，从而降低铸造缺陷。

需要说明的是，根据加强骨料混入覆膜砂的不同方式，本方案提供的制备方法可以有多种实施方式。具体请参照以下几个实施例。

实施例一

实施例一在制芯过程中，对砂芯需要强化的薄壁处采用预制覆膜砂进行射砂，其中，所述预制覆膜砂包括：基础骨料、加强骨料、粘结剂、固化剂、润滑剂。该实施例将加强骨料与普通覆膜砂混合制成特制的预制覆膜砂，因此，在使用预制覆膜砂对砂芯的薄壁处进行射砂加工时，加强骨料就可以在薄弱处起到骨料强化的作用。

请参照图2，本实施例采用两个射砂嘴1将覆膜砂射入芯盒内腔2，另外，还单独设置一个喷射系统将预制覆膜砂5通过喷射嘴4射入砂芯薄壁处3。

实施例一在制芯设备上设计两套射砂系统，针对砂芯薄壁处3单独设置喷射嘴4，砂芯薄壁处3射入混制好的预制覆膜砂，砂芯其他部位仍采用普通覆膜砂射砂制芯，。

实施例二

实施例二在制芯过程中，对砂芯需要强化的薄壁处采用预制覆膜砂进行射砂的同时喷射加强骨料。该实施例在实施例一的基础上进一步改进，不仅使用含有加强骨料的预制覆膜砂对砂芯的薄壁处进行射砂，而且同时还对薄壁处喷射加强骨料，从而进一步增强加强骨料作为加强筋的强化作用。

请参照图1，实施例二的具体加工流程如下：

S1：制芯机给出要砂信号，供砂系统将预制覆膜砂供至制芯机上方并分别存放；

S2：将预制覆膜砂分别射入芯盒内腔，射砂压力一般选用0.3～0.5Mpa，射砂时间为5～9s，排气时间为5～9s。单独设置一个喷射加强骨料的喷射系统，喷射嘴设置在砂芯薄壁处，在砂芯制芯过程中的适当时间启动加强骨料喷射系统，并同时喷射预制覆膜砂，从而完成砂芯薄壁处的强化；

S3：射砂完成后，通过加热芯盒进行砂芯固化，加热温度一般设置为200～230℃，固化时间为70～100s；若为冷芯盒，则采用相应的冷芯固化方式进行砂芯固化；

S4：砂芯固化完成后，打开芯盒，取出合格砂芯。

实施例三

实施例三在制芯过程中，对砂芯的整体采用所述预制覆膜砂进行射砂，该实施例是对实施例二的进一步改进，不仅使用含有加强骨料的预制覆膜砂对砂芯的薄壁处进行射砂，而且还对砂芯的其他部位进行射砂，从而使砂芯的整体得到强化。该实施例适用于整体复杂薄壁砂芯的制芯过程，制芯设备仅需设置一套射砂系统。

实施例四

实施例四在制芯过程中，首先在砂芯需要强化的薄壁处放置好加强骨料，然后，对砂芯需要强化的薄壁处射入覆膜砂。该实施例中实现的效果与上述实施例射入预制覆膜砂的效果类似，均能够对砂芯薄壁处进行强化。

需要说明的是，所述预制覆膜砂包括：100重量份的基础骨料、3～7重量份的加强骨料、2～4重量份的粘结剂、0.35～0.5重量份的固化剂、0.2～0.4重量份的润滑剂。

优选地，上述预制覆膜砂包括：100重量份的基础骨料、5重量份的加强骨料(如碳纤维)、3重量份的粘结剂、0.45重量份的固化剂、0.3重量份的润滑剂。

优选地，所述基础骨料为普通硅砂，角形系数小于1.3，二氧化硅含量大于97.5％，所述加强骨料优选碳纤维，所述粘结剂为酚醛树脂或呋喃树脂，所述固化剂为乌洛托品水溶液，乌洛托品水溶液的质量配比为1:1，所述润滑剂为硬脂酸钙。

需要说明的是，本方案中的加强骨料为碳纤维，还可以选用石棉纤维，或陶瓷纤维，或玻璃纤维等，这些材料均可以提高砂芯强度。

本发明具有以下有益效果：

1)本方案使用碳纤维等加强骨料在制备砂芯后起到加强筋的作用，可以有效避免薄壁砂芯变形及断芯等问题，从而降低铸造缺陷；

2)本方案可以仅对砂芯的局部薄弱部位进行强化，与砂芯整体强化相比降低了成本；

3)本方案操作简单，制芯过程简洁，适合机械化生产、制芯效率高；

4)本方案不会增加铸件清理的难度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。