專利名稱：鑄件砂芯制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄件砂芯制造方法，特別涉及一種大型柴油機氣缸體鑄件砂芯制造方法。
背景技術(shù)：
柴油機氣缸體是一種具有復(fù)雜型腔的機械零件，其內(nèi)部空間不僅大而且有很多復(fù)雜的曲面和不規(guī)則孔道，在氣缸體的鑄造工藝中，需要根據(jù)型腔的形狀首先制作出砂芯，然后把砂芯放入鑄模中，再合模澆鑄出毛坯件。在普通的車用柴油機中，氣缸體毛坯件的重量一般為0.4噸以下，其體積相對較小，對氣缸體的密閉性要求也相對較低，采用常規(guī)的砂芯制造工藝就可以滿足鑄造工藝的要求。在一些特殊的大型柴油機氣缸體(例如船用柴油機氣缸體)的鑄造工藝中，由于氣缸體鑄造毛坯件的重量往往會達到2.4噸甚至更多，其內(nèi)部的型腔體積和孔道直徑都比較大，同時還有比普通的車用柴油機更加嚴格的防滲漏要求。在這種零件的生產(chǎn)中采用常規(guī)的砂芯制造工藝會產(chǎn)生一些問題:首先是砂芯中所含有的水分和雜質(zhì)在澆鑄的過程中會產(chǎn)生氣體，在型腔和孔道都比較大的時候，砂芯的體積也會相應(yīng)地變得比較大，會在澆鑄時產(chǎn)生很多的氣體，往往在砂芯內(nèi)部受熱產(chǎn)生的氣體沒有及時排出時毛坯件就已經(jīng)冷卻凝固，這樣就使得鑄件內(nèi)部氣壓過高，型腔內(nèi)表面會受到氣壓的影響而產(chǎn)生穿孔、氣泡、局部變形等缺陷，嚴重影響良品率；其次是傳統(tǒng)的砂芯制造工藝中會在鑄模上開設(shè)一些排氣孔道，澆鑄過程中液態(tài)金屬可能會進入這些預(yù)留的排氣孔道內(nèi)并堵塞排氣孔道，造成氣體無法及時排出，引起鑄造缺陷；再次是砂芯自身的形狀是不規(guī)則的，粗厚位置的砂芯在澆鑄中受到熱傳導(dǎo)速度的影響，其中心位置的砂子會在澆鑄經(jīng)過一段時間后才產(chǎn)生氣體，而此時的鑄件已經(jīng)開始凝固成型，這些后產(chǎn)生的氣體不能及時排出，很容易造成砂芯的斷裂和/或局部氣壓過高，從而影響到型腔的最終形狀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，公開一種可以在大型柴油機氣缸體鑄造工藝中有效排出氣體的鑄件砂芯制造方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開如下技術(shù)方案:一種鑄件砂芯制造方法，包括如下步驟:(a)混砂步驟:將砂料、粘接劑和固化劑混合攪拌,形成均勻的混合砂；(b)填砂步驟:將步驟(a)中形成的混合砂分別填入上、下芯盒內(nèi)；(c)氣道材料植入步驟:在填砂后的所述上、下芯盒的分芯面上分別刮出排氣槽，然后在所述排氣槽內(nèi)放入受熱后會發(fā)生氣化的氣道材料；
(d)砂芯成型步驟:閉合所述上、下芯盒，并保持一段時間，直至砂芯中的固化劑凝固使砂芯成型。優(yōu)選地，所述氣道材料是泡沫塑料。尤其優(yōu)選地，所述泡沫塑料是可發(fā)性聚苯乙烯樹脂EPS、新型可發(fā)性共聚樹脂STMMA或可發(fā)性聚甲基丙烯酸甲酯樹脂EPMMA中的任一種。優(yōu)選地，所述混砂步驟中的砂料是耐火砂或硅砂，所述粘接劑是占所述混合砂重量比為1.5 1.8%的低氮呋喃，所述固化劑是占所述混合砂重量比為0.45 0.72%的液態(tài)對甲苯磺酸。優(yōu)選地，所述砂料是耐火砂時，所述混砂步驟中的混合攪拌時間為40 60秒。尤其優(yōu)選地，所述耐火砂的耐火度不低于1800°C，其中含有重量比不低于85%的α晶型氧化鋁，含水量不超過重量比0.2%，并且砂子顆粒的角形系數(shù)不超過1.1、圓度至少為95%、抗壓強度至少為69MPa、球度至少為95%、密度為2.2g/cm3、粒度為50 100目。優(yōu)選地,所述娃砂的燒結(jié)點至少為1300°C、含水量不超過重量比0.2%、含泥量小于重量比0.2%、粒度為50 100目、角形系數(shù)不超過1.30。優(yōu)選地，所述低氮呋喃為含氮量小于重量比3%的無游離酚呋喃，其粘度為10 20mpa.S、密度為1.15 1.20g/cm3、含水量重量比小于10%、pH值為5 6.5、游離甲醛
含量重量比不大于1.5%。優(yōu)選地，所述液態(tài)對甲苯磺酸中的總酸重量比為23 27%、游離酸重量比為4 10%，在20°C時的密度為1.05 1.15g/cm3、粘度為10 30mPa.S。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:1、在砂芯內(nèi)埋設(shè)了氣道材料，當(dāng)澆鑄時，氣道材料受熱氣化，從而在砂芯內(nèi)部形成氣道，利用現(xiàn)有的鑄模氣道開設(shè)手段(例如鉆孔)，在砂芯的氣道出口處開設(shè)鑄模氣道，從而會形成直達型腔內(nèi)部的氣體通路，能夠十分有效和及時地將大型鑄件內(nèi)部的澆鑄氣體排出，還由于此時形成的氣道是從砂芯內(nèi)部通向外面，澆鑄的液態(tài)金屬不會進入到氣道中，可以避免堵塞。2、泡沫塑料成本低廉、裁切非常方便、溫度不高時就能迅速氣化，用其作為氣道材料可以有效節(jié)省成本，還不會使砂芯的制造難度有明顯增加。3、α晶型氧化鋁為主料的耐火砂和硅砂都是常見的鑄造用砂料，因此本方法的使用不會造成選材的困難，可以應(yīng)用于普通的鑄造砂芯材料和設(shè)備上。4、耐火砂的燒結(jié)溫度(即耐火度)很高，可以用來作為鋪覆在鑄模表面上構(gòu)成型腔表面層的型砂，即面砂；硅砂的成本低，可以用來作為填充砂箱所用，即背砂；二者配合使用，既能夠保證鑄件的良品率，又能夠有效控制成本。5、在制作砂芯的原料中加入液態(tài)固化劑，形成可以制作砂芯的自硬砂，這樣在上、下芯盒閉合后，固化劑會逐漸固化，使整個砂芯成型，省去了以往需要在兩個芯盒的分芯面上涂膠再閉合芯盒的步驟，并且成型后的自硬砂砂芯比粘合的砂芯更為牢固。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的優(yōu)選具體實施方式
進行詳細描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護范圍并不受具體實施方式
的限制。一種鑄件砂芯制造方法，包括如下步驟:
(a)混砂步驟:將砂料、粘接劑和固化劑混合攪拌，形成均勻的混合砂；(b)填砂步驟:將步驟(a)中形成的混合砂分別填入上、下芯盒內(nèi)；(c)氣道材料植入步驟:在填砂后的所述上、下芯盒的分芯面上分別刮出排氣槽，然后在所述排氣槽內(nèi)放入泡沫塑料；(d)砂芯成型步驟:閉合所述上、下芯盒，并保持一段時間，直至砂芯中的固化劑凝固使砂芯成型。所述泡沫塑料優(yōu)選可發(fā)性聚苯乙烯樹脂EPS、新型可發(fā)性共聚樹脂STMMA或可發(fā)性聚甲基丙烯酸甲酯樹脂EPMMA中的任一種。所述混砂步驟中的砂料可以是耐火砂或硅砂。當(dāng)所述砂料是耐火砂時，所述混砂步驟中的混合攪拌時間為40 60秒。所述耐火砂要求耐火度不低于1800°C，其中含有重量比不低于85%的α晶型氧化鋁，含水量不超過重量比0.2%，并且砂子顆粒的角形系數(shù)不超過1.1、圓度至少為95%、抗壓強度至少為69MPa、球度至少為95%、密度為2.2g/cm3、粒度為50 100目。所述硅砂要求燒結(jié)點至少為1300°C、含水量不超過重量比0.2%、含泥量小于重量比0.2%、粒度為50 100目、角形系數(shù)不超過1.30。所述粘接劑是占所述混合砂重量比為1.5 1.8%的低氮無游離酚呋喃，其含氮量小于重量比3%、粘度為10 20mpa.S、密度為1.15 1.20g/cm3、含水量重量比小于10%、pH值為5 6.5、游離甲醛含量重量比不大于1.5%。所述固化劑是占所述混合砂重量比為0.45 0.72%的液態(tài)對甲苯磺酸，其中的總酸重量比為23 27%、游離酸重量比為4 10%，在20°C時的密度為1.05 1.15g/cm3、粘度為 10 30mPa.S。用耐火砂作為砂料得到的混合砂可以作為面砂，用硅砂作為砂料得到的混合砂可以作為背砂，不僅可以用來制作砂芯，還可以用來制作鑄造的砂箱。以面砂作為接觸鑄模的表面層，以背砂作為砂箱的填充物。鑄造時，還需要在砂箱上根據(jù)砂芯中的氣道開口所在的位置，開設(shè)通向砂箱外的通氣道，以便于鑄造時砂芯中的氣體能夠最終排出到鑄模外。通過上述方法中的步驟(a)至(d)，可以將前述各種材料制作成為鑄件砂芯，這種砂芯的內(nèi)部所埋設(shè)的泡沫塑料在澆鑄時可以迅速氣化，從而在砂芯內(nèi)部形成氣道，砂芯中產(chǎn)生的氣體會沿著此氣道排出，使鑄件型腔和砂芯免于受到過高氣壓的損壞；另外澆鑄時液體金屬也不容易進入到此氣道內(nèi)造成堵塞。對于柴油機氣缸體來說，由于其型腔內(nèi)部的空間比較大，所以砂芯多放置在鑄模的最內(nèi)部，這樣一來，本實施例的砂芯中在澆鑄過程中形成的氣道就可以把型腔最內(nèi)部的鑄造氣體良好地排出，同時還避免了過于粗厚的砂芯在鑄造時延時受熱產(chǎn)生的氣體積聚，具有非常明顯地優(yōu)越性。還由于上述步驟(a)至(d)中的材料和所需設(shè)備都可以利用現(xiàn)有的條件，無需做太大改動就能夠完成，整個工藝的成本沒有太大變化，同時還可以大幅提聞鑄造的良品率。以上公開的僅為本發(fā)明較優(yōu)的具體實施例，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種鑄件砂芯制造方法，其特征在于，包括如下步驟: (a)混砂步驟:將砂料、粘接劑和固化劑混合攪拌，形成均勻的混合砂； (b)填砂步驟:將步驟(a)中形成的混合砂分別填入上、下芯盒內(nèi)； (C)氣道材料植入步驟:在填砂后的所述上、下芯盒的分芯面上分別刮出排氣槽，然后在所述排氣槽內(nèi)放入受熱后會發(fā)生氣化的氣道材料； (d)砂芯成型步驟:閉合所述上、下芯盒，并保持一段時間，直至砂芯中的固化劑凝固使砂芯成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄件砂芯制造方法，其特征在于，所述氣道材料是泡沫塑料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鑄件砂芯制造方法，其特征在于，所述泡沫塑料是可發(fā)性聚苯乙烯樹脂EPS、新型可發(fā)性共聚樹脂STMMA或可發(fā)性聚甲基丙烯酸甲酯樹脂EPMMA中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄件砂芯制造方法，其特征在于，所述混砂步驟中的砂料是耐火砂或娃砂，所述粘接劑是占所述混合砂重量比為1.5 1.8%的低氮呋喃,所述固化劑是占所述混合砂重量比為0.45 0.72%的液態(tài)對甲苯磺酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄件砂芯制造方法，其特征在于，所述砂料是耐火砂時，所述混砂步驟中的混合攪拌時間為40 60秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鑄件砂芯制造方法，其特征在于，所述耐火砂的耐火度不低于1800°C，其中含有重量比不低于85%的α晶型氧化鋁，含水量不超過重量比0.2%，并且砂子顆粒的角形系數(shù)不超過1.1、圓度至少為95%、抗壓強度至少為69MPa、球度至少為95%、密度為2.2g/cm3、粒度為50 100目。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鑄件砂芯制造方法，其特征在于，所述硅砂的燒結(jié)點至少為1300°C、含水量不超過重量比0.2%、含泥量小于重量比0.2%、粒度為50 100目、角形系數(shù)不超過1.30。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鑄件砂芯制造方法，其特征在于，所述低氮呋喃為含氮量小于重量比3%的無游離酚呋喃，其粘度為10 20mpa *S、密度為1.15 1.20g/cm3、含水量重量比小于10%、pH值為5 6.5、游離甲醒含量重量比不大于1.5%。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鑄件砂芯制造方法，其特征在于，所述液態(tài)對甲苯磺酸中的總酸重量比為23 27%、游離酸重量比為4 10%，在20°C時的密度為1.05 1.15g/cm3、粘度為 10 30mPa.S。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鑄件砂芯制造方法，包括如下步驟(a)混砂步驟將砂料、粘接劑和固化劑混合攪拌，形成均勻的混合砂；(b)填砂步驟將步驟(a)中形成的混合砂分別填入上、下芯盒內(nèi)；(c)氣道材料植入步驟在填砂后的所述上、下芯盒的分芯面上分別刮出排氣槽，然后在所述排氣槽內(nèi)放入受熱后會發(fā)生氣化的氣道材料；(d)砂芯成型步驟閉合所述上、下芯盒，并保持一段時間，直至砂芯中的固化劑凝固使砂芯成型。該鑄件砂芯制造方法是一種可以在大型柴油機氣缸體鑄造工藝中有效排出氣體的鑄件砂芯制造方法。
文檔編號B22C9/10GK103182474SQ20111045123
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者何春華 申請人:廣西玉柴機器股份有限公司