CN115351242B - 一种高紧实度静压铸件的生产工艺及铸件 - Google Patents

Abstract

本申请涉及涉及静压铸造的技术领域，涉及一种高紧实度静压铸件的生产工艺及铸件，所述高紧实度静压铸件的生产工艺包括如下步骤：混砂、静压造型、制芯、浇铸、落砂、抛丸、机加工、喷漆固化、成品和砂再生；所述混砂步骤中所用的型砂由如下重量百分含量的原料制得：皓砂23‑27%、锰砂13‑17%、硅藻土3‑7%、粘土3‑7%、莫来石2.5‑3.5%、碳纤维0.8‑1.2%、粘结剂18‑20%、聚醚改性有机硅0.08‑0.12%、水3.5‑3.8%，余量为石英砂；所述混砂步骤如下：将皓砂、锰砂、硅藻土、粘土、莫来石、碳纤维、粘结剂、聚醚改性有机硅、水和石英砂进行混合；其工艺参数如下：湿压强度120‑140kpa，透气性≥100，紧实率为38±2%，水分3.5‑3.8%；其具有提高铸件的生产效率的优点。

Description

一种高紧实度静压铸件的生产工艺及铸件

技术领域

本申请涉及静压铸造的技术领域，尤其是涉及一种高紧实度静压铸件的生产工艺及铸件。

背景技术

静压铸造是一种特殊的铸造工艺，主要原理是在浇铸后对金属液保持一定的压力以促进补缩，提高铸件致密度，进而得到性能比较高的铸件。静压铸造通过气流预紧实作用对型砂进行初步紧实，然后通过液压压头对型砂进行最终紧实。

铸造需要使用模具，模具是工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具，主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工，而铸造模具的材料可以是砂、金属甚至陶瓷。现有的型砂模具虽然生产工艺成熟，但其铸模组合物中的石英砂用量较高，石英砂的热膨胀系数较大，由于铸造过程中的温度较高，型砂的膨胀容易导致铸件出现翘曲、裂纹、凹陷、夹砂等情况，使残次品较多，进而降低了铸件的生产效率。

发明内容

为了提高铸件的合格率，进而提高铸件的生产效率，本申请提供一种高紧实度静压铸件的生产工艺及铸件。

第一方面，本申请提供一种高紧实度静压铸件的生产工艺，采用如下技术方案：一种高紧实度静压铸件的生产工艺，其包括如下步骤：混砂、静压造型、制芯、浇铸、落砂、抛丸、机加工、喷漆固化、成品和砂再生；

所述混砂步骤中所用的型砂由如下重量百分含量的原料制得：皓砂23-27％、锰砂13-17％、硅藻土3-7％、粘土3-7％、莫来石2.5-3.5％、碳纤维0.8-1.2％、粘结剂18-20％、聚醚改性有机硅0.08-0.12％、水3.5-3.8％，余量为石英砂；

所述混砂步骤如下：

将皓砂、锰砂、硅藻土、粘土、莫来石、碳纤维、粘结剂、聚醚改性有机硅、水和石英砂进行混合；其工艺参数如下：湿压强度120-140kpa，透气性≥100，紧实率为38±2％，水分3.5-3.8％通过采用上述技术方案，石英砂的膨胀系数较大，在加热时膨胀，容易导致铸件出现超尺寸现象，通过皓砂和锰砂的掺入，可以降低这种膨胀程度；加入碳纤维，碳纤维优异的机械性能，可以使型砂的铸造性质的大改进；加入的聚醚改性有机硅，可以使碳纤维与体系之间的相容性更佳；从而减少了铸件在铸造过程中由于砂的过度膨胀引起的翘曲变形、凹陷，夹砂等情况，提高了铸件的合格率，从而提高铸件的生产效率。

作为优选：所述粘结剂由如下重量份的原料制得：合成树脂3-5份、环糊精2-4份和钠膨润土4-6份。

通过采用上述技术方案，通过将合成树脂、环糊精和钠膨润土进行复配发现，将其作为型砂粘结剂使用时，在铸造时，其粘接作用较强，铸造完成后，其破碎指数较高，与单独使用任一种原料相比，其破碎指数和型砂成型性均较优。

作为优选：所述合成树脂为酚醛树脂或呋喃树脂。

作为优选：所述碳纤维的平均长度为2-4cm。

通过采用上述技术方案，在2-4cm的长度范围内，随着碳纤维的长度铸件逐渐加长，其铸件合格率逐渐提高，可达到96-99％之间，同时其型砂成型性逐渐增大；但其型砂破碎指数逐渐降低。当碳纤维的长度降低到1cm时，其铸件合格率降低到93％，因此，其碳纤维的添加和碳纤维的长度为铸件合格率的重要影响因素，其碳纤维的长度适宜在2-4cm。

作为优选：所述制芯的步骤如下：

将外购的覆膜砂放入模具中，通过制芯机进行制芯；所述覆膜砂的参数如下：发气量小于24ml/g，灼烧减量小于4.5％，常温抗弯大于8MPa。

作为优选：所述浇铸步骤如下：

高炉铁水经保温调质后，将其倒入铁水包，然后注入铸模浇铸口内，铁液冷却凝固后形成铸件；其工艺参数如下：熔炼温度1450-1550℃，浇注温度1350-1420℃。

通过采用上述技术方案，在此工艺参数下，得到的铸件的出现残次品的概率较低。

作为优选：所述喷漆固化的步骤如下：

将铸件进行喷漆，输送速度为0-2m/min，采用人工喷漆方式，喷漆后送入固化通道进行加热固化，采用电加热热风循环，固化温度为40-60℃，喷漆和固化均为密闭运行。

第二方面，本申请提供一种高紧实度静压铸件，采用如下技术方案：

一种高紧实度静压铸件，所述铸件由权利要求1-7任一所述高紧实度静压铸件的生产工艺制得

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、石英砂的膨胀系数较大，在加热时膨胀，容易导致铸件出现超尺寸现象，通过皓砂和锰砂的掺入，可以降低这种膨胀程度；加入碳纤维，碳纤维优异的机械性能，可以使型砂的铸造性质的大改进；加入的聚醚改性有机硅，可以使碳纤维与体系之间的相容性更佳；从而减少了铸件在铸造过程中由于砂的过度膨胀引起的翘曲变形、凹陷，夹砂等情况，提高了铸件的合格率，从而提高铸件的生产效率。

2、通过将合成树脂、环糊精和钠膨润土进行复配发现，将其作为型砂粘结剂使用时，在铸造时，其粘接作用较强，铸造完成后，其破碎指数较高，与单独使用任一种原料相比，其破碎指数和型砂成型性均较优。

3、本申请的静压铸件的生产工艺的铸件合格率均在96％以上，最高可达到99％；并且本申请制备的型砂的成型性均可达到93.11％及以上；本申请静压铸件的生产工艺的合格率较高，并且型砂的成型性较优。

具体实施方式

以下结合具体内容对本申请作进一步详细说明。

原料

本申请实施例中所用原料中酚醛树脂为2130酚醛树脂；呋喃树脂的型号为102；环糊精为β-环糊精；聚醚改性有机硅为聚醚改性硅油，其型号为ZS-204；钠膨润土的型号为MZ-023；硅藻土的型号为CD；其余原料均为普通市售产品。

实施例

实施例1

一种高紧实度静压铸件的生产工艺，其具体步骤如下：

(1)混砂

型砂的各原料及各原料的重量份数如下：23.4份的石英砂、25份的皓砂、5份的硅藻土、5份的粘土、2份的钠膨润土、3份的莫来石、1份的碳纤维、19份的粘结剂、0.1份的聚醚改性有机硅和3.5份的水投入混砂机混合；

根据需求按照以上重量份数将型砂的各原料投入混砂机混合，其中，其工艺参数如下：湿压强度130kpa，透气性为100，紧实率38±2％，水分3.5％；粘结剂由合成树脂、钠膨润土和环糊精配制而成，其按照以下重量份进行配制：合成树脂4份、钠膨润土5份、环糊精3份；合成树脂为酚醛树脂；碳纤维的长度为2cm。

(2)静压造型

将混砂处理后的型砂通过静压造型机进行造型，即通过气流预紧实作用对型砂进行初步紧实，然后通过液压压头对型砂进行最终紧实，其多触头压头由液压提供压力，压力固定，得模具；

(3)制芯

将覆膜砂放入模具中，通过制芯机进行制芯，得铸模；其中，覆膜砂的规格如下：发气量为24ml/g，灼烧减量为4.5％，常温抗弯为8MPa；

(4)浇铸

高炉铁水经电炉保温调质后，将其倒入铁水包，然后注入浇铸线上步骤(3)得到的铸模浇铸口内，铁液冷却凝固后形成铸件；其工艺参数如下：熔炼温度1500℃，浇注温度1400℃；

(5)落砂

待铸件经冷却后经开箱机打开造型箱，通过落砂机将铸件和型砂分离完成，落下的型砂送入砂再生系统；

(6)抛丸

铸件通过抛丸机进行清理抛光；

(7)机加工

经抛丸处理后的半成品，再通过车床车削、钻床钻孔攻丝等机械加工，使其符合要求的形状和规格，机加工后的铸件送至喷漆工序进行喷漆；

(8)喷漆固化

铸件送至喷漆室进行喷漆，喷漆采用悬链连续输送，输送速度为1m/min，采用剪刀叉升降机辅助上下件，人工喷漆方式，喷漆后送入固化通道进行加热固化，采用电加热热风循环，固化温度为50℃，喷漆房、固化室密闭运行，喷漆废气经喷漆房水帘式漆雾处理系统+除雾器处理后与固化废气一起进入活性炭吸附脱附+催化燃烧处理，最后经15m高排气筒排放；

(9)成品

检验合格的成品运入仓库储存；

(10)砂再生

落砂产生的型砂收集后投入砂处理系统，去除砂中的杂质、砂块、大的铁豆飞边等，然后通过砂再生系统进行砂再生；其中，型砂粉碎时，破碎指数(j)为90％。

实施例2

一种高紧实度静压铸件的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，其碳纤维的长度为3cm，其余步骤与实施例1均相同；其中，型砂粉碎时，破碎指数(j)为88％。

实施例3

一种高紧实度静压铸件的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，其碳纤维的长度为4cm，其余步骤与实施例1均相同；其中，型砂粉碎时，破碎指数(j)为85％。

对比例

对比例1

一种高紧实度静压铸件的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，其粘结剂为等质量的合成树脂，其余步骤与实施例1均相同；其中，型砂粉碎时，破碎指数(j)为78％。

对比例2

一种高紧实度静压铸件的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，其粘结剂为等质量的环糊精，其余步骤与实施例1均相同；其中，型砂粉碎时，破碎指数(j)为79％。

对比例3

一种高紧实度静压铸件的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，其粘结剂为等质量的钠膨润土，其余步骤与实施例1均相同；其中，型砂粉碎时，破碎指数(j)为79％。

对比例4

一种高紧实度静压铸件的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，其碳纤维的平均长度为1cm，其余步骤与实施例1均相同。

对比例5

一种高紧实度静压铸件的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，其聚醚改性有机硅替换为等量的硅烷偶联剂，硅烷偶联剂为KH550，其余步骤与实施例1均相同。

性能检测试验

检测方法/试验方法

以铸造飞轮壳为例，按照实施例1-3和对比例1-5的高紧实度静压铸件的生产工艺各生产100件，然后按照如下检测方法进行检测，其检测结果如表1所示。

产生以下任何一种情况的均为不合格情况：铸件产生裂纹，铸件跑火，铸件尺寸超差(翘曲、凹陷、粗糙等)等。

表1实施例1-3和对比例1-5的检测数据

	型砂成型性(％)	铸件合格率(％)
			实施例1	93.11	96
实施例2	93.14	98
			实施例3	93.15	99
对比例1	87.32	91
			对比例2	86.78	90
对比例3	86.69	90
			对比例4	92.77	93
对比例5	91.13	92

从实施例1-3和对比例1-5，以及表1的检测数据可以看出，本申请的静压铸件的生产工艺的铸件合格率均在96％以上，最高可达到99％；并且本申请制备的型砂的成型性均可达到93.11％及以上；说明本申请静压铸件的生产工艺的合格率较高，并且型砂的成型性较优。

由实施例1-3的检测数据可以看出，在2-4cm的长度范围内，随着碳纤维的长度铸件逐渐加长，其铸件合格率逐渐提高，同时其型砂成型性逐渐增大；但其型砂破碎指数逐渐降低。结合对比例4，当碳纤维的长度降低到1cm时，其铸件合格率降低到93％，因此，其碳纤维的添加和碳纤维的长度为铸件合格率的重要影响因素，其碳纤维的长度适宜在2-4cm。

由实施例1和对比例1-3的检测数据可知，粘结剂中的三种原料，合成树脂、环糊精和钠膨润土之间具有协同作用，三者共同添加时，其型砂成型性较高，并且其破碎指数较高。

由实施例1和对比例5的检测数据可知，将聚醚改性有机硅替换为硅烷偶联剂时，其型砂成型性有所降低，同时逐渐合格率降低较明显。

上述具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高紧实度静压铸件的生产工艺，其特征在于：其包括如下步骤：混砂、静压造型、制芯、浇铸、落砂、抛丸、机加工、喷漆固化、检验合格的成品运入仓库储存和砂再生；

所述混砂步骤中所用的型砂由如下重量百分含量的原料制得：锆砂23-27%、锰砂13-17%、硅藻土3-7%、粘土3-7%、莫来石2.5-3.5%、碳纤维0.8-1.2%、粘结剂18-20%、聚醚改性有机硅0.08-0.12%、水3.5-3.8%，余量为石英砂；

所述混砂步骤如下：

将锆砂、锰砂、硅藻土、粘土、莫来石、碳纤维、粘结剂、聚醚改性有机硅、水和石英砂进行混合；其工艺参数如下：湿压强度120-140kpa，透气性≥100，紧实率为38±2%，水分3.5-3.8%；

所述粘结剂由如下重量份的原料制得：合成树脂3-5份、环糊精2-4份和钠膨润土4-6份；

所述合成树脂为酚醛树脂或呋喃树脂；

所述碳纤维的平均长度为2-4cm；

所述制芯的步骤如下：

将覆膜砂放入模具中，通过制芯机进行制芯；所述覆膜砂的参数如下：发气量小于24ml/g，灼烧减量小于4.5％，常温抗弯大于8MPa。

2.根据权利要求1所述的一种高紧实度静压铸件的生产工艺，其特征在于：所述浇铸步骤如下：

高炉铁水经保温调质后，将其倒入铁水包，然后注入铸模浇铸口内，铁液冷却凝固后形成铸件；其工艺参数如下：熔炼温度1450-1550℃，浇注温度1350-1420℃。

3.根据权利要求1所述的一种高紧实度静压铸件的生产工艺，其特征在于：所述喷漆固化的步骤如下：

将铸件进行喷漆，输送速度为 0-2m/min ，采用人工喷漆方式，喷漆后 送入固化通道进行加热固化，采用电加热热风循环，固化温度为 40-60℃，喷漆和固化均为密闭运行。

4.一种高紧实度静压铸件，其特征在于，所述铸件由权利要求1-3任一所述高紧实度静压铸件的生产工艺制得。