一种用于铝合金汽车部件铸造的型砂材料
阅读说明：本技术 一种用于铝合金汽车部件铸造的型砂材料 (Molding sand material for casting aluminum alloy automobile parts ) 是由 戴金宝 于 2020-12-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及汽车零部件加工制备技术领域,公开了一种用于铝合金汽车部件铸造的型砂材料,以来源广泛价格便宜的硅灰为主要原料,添加制备得到的改性石粉和活化陶瓷粉,改性石粉由蒙脱石和锂皂石制备而成,具有很高的化学稳定性和热稳定性,能够防止浇注过程中出现黏连问题,活化陶瓷粉由粉煤灰为主要原料,添加碳化硅、氧化铝和炭粉,进行发泡制备陶瓷粉,具有很高的比表面积,降低了砂型的膨胀率,透气性极好,能够消除浇注中由于温度以及压力对铸件造成的气孔、缩孔等铸造缺陷问题。(The invention relates to the technical field of automobile part processing and preparation, and discloses a molding sand material for aluminum alloy automobile part casting, which takes silica fume with wide source and low price as a main raw material, and adds prepared modified stone powder and activated ceramic powder, wherein the modified stone powder is prepared from montmorillonite and hectorite, has high chemical stability and thermal stability, can prevent the adhesion problem in the casting process, and the activated ceramic powder is prepared by taking fly ash as a main raw material and adding silicon carbide, aluminum oxide and carbon powder and foaming.)
技术领域
本发明属于汽车零部件加工制备技术领域，具体涉及一种用于铝合金汽车部件铸造的型砂材料。
背景技术
随着汽车行业的发展，传统的铸铁材料逐渐被密度更低的铝合金替代。汽车电机壳体采用铝合金材质，不仅能够降低汽车自身的重量，还能够改善电机的散热效果。在汽车部件用的铝合金中，铸造铝合金占比约70-80%。
铝合金铸造件制造简便，对汽车部件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是汽车零部件生产中的基本工艺，以铝合金为主的轻金属在汽车中的应用大大增加，奠定了现代汽车工业广泛采用铝铸件减轻汽车自重的基础。而由于铝合金铸件在成型过程中常会出现缩孔缩松、晶粒粗大等缺陷，现有的铸造型砂材料对于制造得到简单要求的零件尚可，对于表面性能好以及性状复杂的部件还无法打到要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种用于铝合金汽车部件铸造的型砂材料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于铝合金汽车部件铸造的型砂材料，按照重量份计由以下成分制成：硅灰29-33份、改性石粉4.5-5.5份、活化陶瓷粉1.25-1.35份、磷石膏6-8份、硅酸钙3-7份、硅酸钠2-5份、硫酸铝1-3份、水11-16份。
所述改性石粉制备方法为：按照质量比为9-10:4.5-4.9的比例称取蒙脱石和锂皂石，研磨至过15-20目筛，置于高速混炼机中，加入为研磨粉料0.6-0.7倍体积的质量浓度为3.0-3.4%的聚乙烯醇溶液，以750-800转/分钟的速度混合30-35分钟，置于120-130℃烘箱中干燥10-14小时，然后转移至450-500℃马弗炉中煅烧2-3小时，自然冷却即可。
所述活化陶瓷粉制备方法为：称取3.4-3.6克碳化硅细粉加入到1.0-1.2千克粉煤灰中，研磨混合均匀后，加入7.8-12.0克聚甲基丙烯酸甲酯，置于振动磨中，研磨30-40分钟，再加入3.5-4.0克氧化铝粉和10-15克炭粉，继续研磨2-3小时，置于烧结炉中，在氩气保护下，升温至1000-1100℃，保温烧结1-2小时，自然冷却后研磨成粉即可。所述烧结炉中升温速度为6.2-6.5℃/分钟。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有铝合金材质的汽车部件在铸造加工中存在的问题，本发明提供了一种用于铝合金汽车部件铸造的型砂材料，以来源广泛价格便宜的硅灰为主要原料，添加制备得到的改性石粉和活化陶瓷粉，改性石粉由蒙脱石和锂皂石制备而成，具有很高的化学稳定性和热稳定性，能够防止浇注过程中出现黏连问题，活化陶瓷粉由粉煤灰为主要原料，添加碳化硅、氧化铝和炭粉，进行发泡制备陶瓷粉，具有很高的比表面积，降低了砂型的膨胀率，透气性极好，能够消除浇注中由于温度以及压力对铸件造成的气孔、缩孔等铸造缺陷问题，降低了铝合金的铸造敏感度，提高了铝合金汽车部件的精密度以及力学性能，保障了铸件质量，使得铸件的表面质量和内在性能均显著提高，型砂利用率得到明显提升。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
一种用于铝合金汽车部件铸造的型砂材料，按照重量份计由以下成分制成：硅灰29份、改性石粉4.5份、活化陶瓷粉1.25份、磷石膏6份、硅酸钙3份、硅酸钠2份、硫酸铝1份、水11份。
所述改性石粉制备方法为：按照质量比为9:4.5的比例称取蒙脱石和锂皂石，研磨至过15目筛，置于高速混炼机中，加入为研磨粉料0.6倍体积的质量浓度为3.0%的聚乙烯醇溶液，以750转/分钟的速度混合30分钟，置于120℃烘箱中干燥10小时，然后转移至45℃马弗炉中煅烧2小时，自然冷却即可。
所述活化陶瓷粉制备方法为：称取3.4克碳化硅细粉加入到1.0千克粉煤灰中，研磨混合均匀后，加入7.8克聚甲基丙烯酸甲酯，置于振动磨中，研磨30分钟，再加入3.5克氧化铝粉和10克炭粉，继续研磨2小时，置于烧结炉中，在氩气保护下，升温至1000℃，保温烧结1小时，自然冷却后研磨成粉即可。所述烧结炉中升温速度为6.2℃/分钟。
实施例2
一种用于铝合金汽车部件铸造的型砂材料，按照重量份计由以下成分制成：硅灰31份、改性石粉5.0份、活化陶瓷粉1.30份、磷石膏7份、硅酸钙5份、硅酸钠3.5份、硫酸铝2份、水13份。
所述改性石粉制备方法为：按照质量比为9.5:4.7的比例称取蒙脱石和锂皂石，研磨至过18目筛，置于高速混炼机中，加入为研磨粉料0.65倍体积的质量浓度为3.2%的聚乙烯醇溶液，以780转/分钟的速度混合33分钟，置于125℃烘箱中干燥12小时，然后转移至480℃马弗炉中煅烧2.5小时，自然冷却即可。
所述活化陶瓷粉制备方法为：称取3.5克碳化硅细粉加入到1.1千克粉煤灰中，研磨混合均匀后，加入10.0克聚甲基丙烯酸甲酯，置于振动磨中，研磨35分钟，再加入3.8克氧化铝粉和12克炭粉，继续研磨2.5小时，置于烧结炉中，在氩气保护下，升温至1050℃，保温烧结1.5小时，自然冷却后研磨成粉即可。所述烧结炉中升温速度为6.3℃/分钟。
实施例3
一种用于铝合金汽车部件铸造的型砂材料，按照重量份计由以下成分制成：硅灰33份、改性石粉5.5份、活化陶瓷粉1.35份、磷石膏8份、硅酸钙7份、硅酸钠5份、硫酸铝3份、水16份。
所述改性石粉制备方法为：按照质量比为10:4.9的比例称取蒙脱石和锂皂石，研磨至过20目筛，置于高速混炼机中，加入为研磨粉料0.7倍体积的质量浓度为3.4%的聚乙烯醇溶液，以800转/分钟的速度混合35分钟，置于130℃烘箱中干燥14小时，然后转移至500℃马弗炉中煅烧3小时，自然冷却即可。
所述活化陶瓷粉制备方法为：称取3.6克碳化硅细粉加入到1.2千克粉煤灰中，研磨混合均匀后，加入12.0克聚甲基丙烯酸甲酯，置于振动磨中，研磨40分钟，再加入4.0克氧化铝粉和15克炭粉，继续研磨3小时，置于烧结炉中，在氩气保护下，升温至1100℃，保温烧结2小时，自然冷却后研磨成粉即可。所述烧结炉中升温速度为6.5℃/分钟。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，省略所述改性石粉的添加，使用等量的石灰石代替，其余保持一致。
对比例2
与实施例2的区别仅在于，省略所述活化陶瓷粉的添加，使用等量的碳化硅代替，其余保持一致。
对照组
以中国发明公开号为 CN201810546682.4 公开的一种铝合金铸造型砂的制备方法中所述技术方案作为对照。
对比实验
分别使用实施例1-3、对比例1-2和对照组的方法制备用于铝合金汽车部件铸造的型砂材料，各组称取型砂材料2千克，混合2分钟，然后加水40毫升，继续混合8分钟后湿碾2分钟，置于锤式制样机中制备直径50毫米的标准试样进行检测，按照GB/T2684-2009规定测定湿型砂透气性；按照GB/T2684-1981规定测定发气量、热湿拉强度，试验中保持无关变量一致，进行结果统计分析（实验前利用统计学方法进行试验设计，然后进行试验并记录试验数据，分析得到试验结果，过程中充分利用统计学工具对结果加以最大程度的解释），结果如下表所示：
本发明有效解决了现有铝合金材质的汽车部件在铸造加工中存在的问题，降低了铝合金的铸造敏感度，提高了铝合金汽车部件的精密度以及力学性能，保障了铸件质量，使得铸件的表面质量和内在性能均显著提高，型砂利用率得到明显提升，能够实现提高汽车零部件加工生产效率的现实意义，是一种极为值得推广使用的技术方案。
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