专利名称：真空置换－酯固化水玻璃砂联合硬化法的制作方法
技术领域：
本发明属于铸造的造型制芯工艺技术。
本发明的
背景技术：
①CO2-水玻璃砂硬化工艺。特点是最普遍使用方法，靠通CO2脱水硬化，具有成型硬化快，操作简便，成本低，适应性强。不足点水玻璃加入量高(一般≥7％)，型砂残留强度高，溃散性差，出砂清理困难，若用水爆清砂自理铸件易产生裂纹，铸件质量差，型砂存放性差，冬季硬透性差，耗CO2气多，旧砂再生难，废弃则污染环境。②酯固化水玻璃自硬少工艺。特点八十年代新工艺，靠有机酯生成的醇对水玻璃强脱水自硬，具有型芯砂强度高，水玻璃加入少，铸件出砂清理较好，铸件质量好，操作简便，旧砂可干法回用，对环境污染很少。不足点水玻璃与有机酯多属于非铸造专用，故配套效果差，型砂工艺性能差，硬化时间长，起模时间可调性差，冬季型砂硬透性差，难以适应生产线批量生产。③VRH-CO2水玻璃砂真空置换硬化工艺。特点靠真空置换，CO2脱水硬化。具有加入水玻璃少，通CO2少，型砂流动性好，可使用时间长，铸件质量较好，旧砂干法回用高，对环境无污染，适用于生产线生产。不足点砂型强度不高，冬季硬透较差，铸件易产生掉砂、夹砂等缺陷。型砂(芯)的溃散性较差。④酸固化呋喃树脂自硬砂工艺。特点八十年代新工艺，靠固化剂与树脂反应而硬化。砂型(芯)强度高，铸件质量好，型(芯)砂溃散性好，铸件出砂清理易，旧砂干法回用高，冬季硬透性好，适于生产线生产。不足点高温热塑性差，对于薄壁、结构复杂、壁厚差大的铸钢件易产生裂纹，易引起表面渗碳、渗硫导致表面微型和气孔等缺陷。铸件成本高。产生的有害烟气污染环境。
本发明的设计目的避免背景技术中的不足之处，设计一种新的造型联合硬化技术，以解决背景技术中存在的不足，实现在铸钢批量生产方面获得成本低、操作简便、便于机械造型线生产或手工造型生产，且对环境无污染的高质量铸件。
本发明的设计方案1、本发明是在VRH-CO2真空置换脱水硬化为主的基础上，加入一种经过改进的铸造专用自硬砂固化剂——专利申请号97119081.X的有机酯。具体操作是在造型用新砂中按顺序加入一定量的有机酯与水玻璃混匀成造型用型砂，造型经抽真空吹CO2处理，硬化后脱模。2、本发明主要用于铸钢件生产，也可用于铸钢件及有色金属铸件生产。本发明所用的原砂为镁橄榄石砂、石英砂及其它造型用砂，混制的型砂既可作为面砂也可作为单一砂。本发明主要用于生产线上，也可用于手工造型生产。6、详细设计方案①真空置换——酯固化水玻璃砂联合硬化法，造型用型砂的组份构成为水玻璃加入重量为原砂重量的2.0％～5.5％，专用有机酯的加入重量为原砂重量的0.1％～2.2％，专用有机酯快酯加入重量为原砂、水玻璃、专用有机酯重量之和的0～50％。②真空转换硬化法，由水玻璃、专用有机酯、原砂混匀成造型用型砂或由水玻璃、专用有机酯、专用有机酯快酯、原砂混匀成造型用型砂，造型真空度保持在0.0013～0.09Mpa，保持时间2～15min或造型真空度保持在0.0013～0.09Mpa，保持时间2～15min，吹入CO2气体，吹入压力PCO2=0.1～0.5Mpa，时间3～10min。水玻璃加入重量为原砂重量的2.0％～5.5％，专用有机酯加入重量为原砂重量的0.1％～2.2％，专用有机醋快酯加入重量为原砂、水玻璃、专用有机酯重量之和的0～50％。
本发明与背景技术相比，实施后所获得的铸型强度高，铸型轮廓清晰，铸件表面光洁，质量优良。①与树脂砂铸件相比，其质量相当，但联合硬化工艺铸件生产成本降低20％左右，无环境污染，铸钢件不易出现裂纹、气孔等缺陷。②与CO2-水玻璃砂硬化工艺相比，联合硬化工艺水玻璃加入量减少40-60％,CO2耗用量减少一半以上，型砂高温残留强度降低40-60％，铸件出砂清理容易，不易产生裂纹等缺陷，铸件表面光洁，质量好。旧砂回用高。③与酯固化水玻璃砂自硬工艺相比，联合硬化工艺的型砂流动性好，砂型即时抗拉强度是酯固化自硬即时抗拉强度的8～10倍。相当于酯固化自硬砂2h后的抗拉强度值。硬化时间短，起模时间可调性好，适于在生产线上批量生产。④与VRH-CO2硬化工艺相比，本发明的铸型强度高。试样抗拉强度(即时、1h、2h)提高了40～80％，抗拉强度(即时)提高20～50％，表面安定性提高20～30％，高温残留强度降低20～30％，铸件表面光洁，克服了VRH-CO2工艺铸件易出现掉砂、夹砂等缺陷。
本发明的实施方案本发明实施方案，所用的水玻璃其性能为模数2.0～2.4，密度1.3～1.55g/cm3.25℃，粘度15～30CPs.25℃。
本发明实施方案中，所用的专用有机酯其性能为
密度1.1～1.2g/cm3.25℃，粘度＜100MPs，酯含量80～95％，残酸量≤2％。
本发明实施于ZGMn13铁路辙叉铸件，型砂配制的较佳方案是
并随季节加专用有机酯快酯0～50％以调节硬化时间。
本发明VRH-CO2真空置换的较佳方案是真空保持在0.00133～0.09MPa，保持时间5～15min，吹入CO2时间3～10min，其吹入压力PCO2=0.1～0.5MPa。
实施例1真空置换——酯固化水玻璃砂联合硬化法，造型用型砂的组份构成为水玻璃加入重量为原砂重量的2.0％，专用有机酯的加入重量为原砂重量的0.1％。
实施例2真空置换——酯固化水玻璃砂联合硬化法，造型用型砂的组份构成为水玻璃加入重量为原砂重量的5.5％，专用有机酯的加入重量为原砂重量的2.2％，专用有机酯快酯加入重量为原砂、水玻璃、专用有机酯重量之和的50％。
实施例3真空置换——酯固化水玻璃砂联合硬化法，造型用型砂的组份构成为水玻璃加入重量为原砂重量的3.25％，专用有机酯的加入重量为原砂重量的1.15％，专用有机酯快酯加入重量为原砂、水玻璃、专用有机酯重量之和的25％。
实施例4真空转换硬化法，由水玻璃、专用有机酯、原砂混匀成造型用型砂或由水玻璃、专用有机酯、专用有机酯快酯、原砂混匀成造型用型砂，造型真空度保持在0.0013Mpa，保持时间15min或造型真空度保持在0.0013Mpa，保持时间15min，吹入CO2气体，吹入压力PCO2=0.1Mpa，时间10min。
实施例5真空转换硬化法，由水玻璃、专用有机酯、原砂混匀成造型用型砂或由水玻璃、专用有机酯、专用有机酯快酯、原砂混匀成造型用型砂，造型真空度保持在0.09Mpa，保持时间2min或造型真空度保持在0.09Mpa，保持时间2min，吹入CO2气体，吹入压力PCO2=0.5Mpa，时间3min。
实施例6真空转换硬化法，由水玻璃、专用有机酯、原砂混匀成造型用型砂或由水玻璃、专用有机酯、专用有机酯快酯、原砂混匀成造型用型砂，造型真空度保持在0.045Mpa，保持时间8.5min或造型真空度保持在0.045Mpa，保持时间8.5min，吹入CO2气体，吹人压力PCO2=0.3Mpa，时间6.5min。
权利要求
1.一种真空置换——酯固化水玻璃砂联合硬化法，其特征是造型用型砂的组份构成为水玻璃加入重量为原砂重量的2.0％～5.5％，专用有机酯的加入重量为原砂重量的0.1％～2.2％，专用有机酯快酯加入重量为原砂、水玻璃、专用有机酯重量之和的0～50％。
2.一种真空转换硬化法，其特征是由水玻璃、专用有机酯、原砂混匀成造型用型砂或由水玻璃、专用有机酯、专用有机酯快酯、原砂混匀成造型用型砂，造型真空度保持在0.0013～0.09Mpa，保持时间2～15min或造型真空度保持在0.0013～0.09Mpa，保持时间2～15min，吹入CO2气体，吹入压力PCO2=0.1～0.5Mpa，时间3～10min。
3.根据权利要求2所述的真空置换硬化法，其特征是水玻璃加入重量为原砂重量的2.0％～5.5％，专用有机酯加入重量为原砂重量的0.1％～2.2％，专用有机醋快酯加入重量为原砂、水玻璃、专用有机酯重量之和的0～50％。
4.根据权利要求1或2所述的真空置换——酯固化水玻璃砂联合硬化法，其特征是所构成的造型用型砂可用于铸钢件、铸铁件、有色金属铸件。
5.根据权利要求1或2所述的真空置换——酯固化水玻璃砂联合硬化法，其特征是所构成的造型用型砂可用作面砂、单一砂的配制。
6.根据权利要求1或2所述的真空置换——酯固化水玻璃砂联合硬化法，其特征是原砂为镁橄榄石砂、石英砂或其它造型用砂。
全文摘要
本发明是在VRH－CO
文档编号B22C1/16GK1225299SQ9910117
公开日1999年8月11日 申请日期1999年1月17日 优先权日1999年1月17日
发明者马树人, 王建国, 张伟, 张俊法, 宋康生 申请人:铁道部宝鸡桥梁工厂, 沈阳市铸造材料研究所