一种基于近封闭内腔的水溶性型芯及其制备方法技术

一种基于近封闭内腔的水溶性型芯及其制备方法，采用溶解性、湿态强度和抗吸湿性均较高的盐、耐火骨料、粘结剂和增塑剂组成混合料，用高质量分数盐提高型芯的溶解性，以硅溶胶作粘结剂吹CO2硬化，使其形成取芯较高的初始强度，加入聚乙二醇改善型芯的抗吸湿性，再经芯盒准备，原材料预处理，混制混合料，捣实成形制芯等型芯制作工艺的技术方案；解决并攻克了大型金属构件的近封闭的型芯内腔中呈湿态的耐火骨料难以全部清出腔外与近封闭内腔砂型铸造难成型的传统难题；实现了大型金属构件，特别是大型铝合金金属构件近封闭内腔型芯的快速成形；它广泛适用于形成熔模铸件的复杂内腔；特别适用于大型铝合金构件的近封闭内腔的型芯及其制造。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于近封闭内腔的水溶性型芯及其制备方法。
技术介绍
现有大型铝合金构件中，因存在一些近封闭的内腔，致使产品它们或通过相邻的另一个内腔而间接地与构件外壁/内壁相通，且与相邻内腔的连通部分也不大；它们或是异性，在空间呈弯曲形状且断面上变化很大。若用普通砂型芯成型这种近封闭的内腔，是无法将芯砂清理出来的，要形成这种近封闭的内腔，唯一的方法是使用水溶性型芯；这种水溶性型芯混合料及其制芯方法用于形成熔模铸件的复杂小型内腔已得到广泛应用，但却不适用于成型大型铝合金构件的近封闭内腔；其一，这种混合料中水溶性盐的质量分数较小(在10％以下)，砂芯在水中只会溃散而不能完全溶解，用水清理砂芯时混合料不会随水流排出腔外，要将体积庞大的铸件中呈湿态的耐火骨料全部清出腔外，难度依然很大；其二，它仅以水溶性盐作粘结剂，制取的型芯强度不高，特别是型芯湿态强度很低，对制取大而复杂的型芯存在取芯损坏、型芯开裂问题，成功率非常低；其三，这种混合料具有较强的吸湿性，不适合砂型铸造工况。总之，现有技术存在的缺陷：a)型芯溶解性较差；b)型芯强度较低，取芯易损坏，成功率低；c)型芯吸湿性较强，型芯用于生产时需要进行表面强化处理，表面强化处理工艺复杂，周期长，能耗高。
技术实现思路
针对上述情况，本专利技术的目的在于提供一种基于近封闭内腔的水溶性型芯，它采用溶解性、湿态强度和抗吸湿性均较高的原材料组成混合料，使产品既具有较高的合格率，又能使产品的刚性和强度得到显著提升；它原材料易取、生产成本低，应用范围广，易工业化生产，便于普及推广，商业前景广阔。本专利技术的又一目的在于提供一种基于近封闭内腔的水溶性型芯的制备方法，选用水溶性盐、耐火骨料、粘结剂和增塑剂等原材料组成混合料，再经芯盒准备、原材料预处理、混制混合料、捣实成形制芯工步制作；既工艺简单又成本低，还能有效解决大型铝合金构件近封闭内腔的成形难题。为了实现上述目的，一种基于近封闭内腔的水溶性型芯，由原材料水溶性盐、耐火骨料、粘结剂和增塑剂组成混合料，再经芯盒准备、原材料预处理、混制混合料、捣实成形制芯工步制作；所述混合料的质量百分比为：食用盐60％～80％、铝矾土2％～32％、硅溶胶5％～10％和聚乙二醇水溶液3％～8％。为了实现结构、效果优化，其进一步的措施是：所述混合料的质量百分比为：食用盐80％、铝矾土2％、硅溶胶5.0％和聚乙二醇水溶液3.0％。所述混合料的质量百分比为：食用盐70％、铝矾土17％、硅溶胶7.5％和聚乙二醇水溶液5.5％。所述原材料聚乙二醇水溶液是选用浓度为50％的聚乙二醇水溶液。所述捣实成形制芯工步包括：湿态型芯成型、型芯烘烤、型芯涂料三个步骤。为了实现上述又一目的，一种基于近封闭内腔的水溶性型芯的制备方法，型芯制作的操作流程：㈠、芯盒准备a)芯盒采用铝合金材料制造，对充填性较差部位进行工艺处理；b)芯盒工作表面要刷一层脱模剂；c)当环境温度低于15℃时，制芯前要对模具进行预热，预热温度60～80℃，预热时间15～20min；㈡、原材料预处理a)食用盐焙烧：为了改善混合料的热膨胀性,避免型芯受热时开裂:①预先将食用盐焙烧，焙烧温度600℃～700℃，保温时间3h～4h，冷却到室温后待用；b)食用盐粒度配级为了提高混合料的充填性，并减小型芯中盐粒空隙，需进行食用盐粒度配级；①配取一定数量未经处理的食用盐待用，食用盐粒度为20～100目；②配取一定数量经焙烧处理的食用盐，于粉碎机内辗成粉状，粒度为70～140目；③将未经处理的食用盐与已焙烧辗压的食用盐进行比例混合；c)配制聚乙二醇水溶液①水与聚乙二醇的配制比例为1∶1，于1㎏水中加入1㎏聚乙二醇，待完全溶解后用于混制混合料；㈢、混制混合料a)按配比称量好各种原材料；b)先将食用盐和铝矾土加入轮碾机内碾压，碾压时间为4min～6min；c)再加入硅溶胶和聚乙二醇水溶液碾压5min～8min；d)混制好的混合料保存于干燥密封的料桶内，待用；㈣、捣实成形制芯a)湿态型芯成型；①先手工松砂处理混合料；②处理后的混合料再加入芯盒内；③边加料边捣实；④捣实后吹CO2硬化，湿态型芯制作成型；b)型芯烘烤①芯盒连同湿态型芯一同放入烘箱内加热；②加热温度为80～90℃，加热时间为25～35min；③最佳加热效果：优选最佳加热温度，加热时间；④待芯盒冷却到室温时即可进行取芯；⑤取出的型芯再次放入烘箱内烘烤；⑥烘烤温度为60～160℃，烘烤时间为5～7h；⑦最佳烘烤效果：优选最佳烘烤温度，烘烤时间；c)型芯涂料①修整型芯，刷涂涂料数层；②修整型芯，优选刷涂涂料涂层；③刷涂涂料后的型芯放入烘箱内烘烤，并于烘干板上设置吸湿类介质；④烘烤温度为110～120℃，烘烤时间为5～7h；⑤最佳烘烤效果：优选最佳烘烤温度，烘烤时间；⑥上述制作成品/型芯，保存于恒温箱内，温度40～45℃；⑦下芯使用时，从恒温箱内取出。为了实现结构、效果优化，其进一步的措施是：一种基于近封闭内腔的水溶性型芯的制备方法，操作流程㈠的芯盒准备中的a)步骤：对充填性较差部位的工艺处理：设置填料工艺孔。一种基于近封闭内腔的水溶性型芯的制备方法，操作流程㈡的原材料预处理中的b)步骤：未经处理的食用盐与已焙烧辗压的食用盐的混合比例为2∶1。一种基于近封闭内腔的水溶性型芯的制备方法，操作流程㈣的捣实成形制芯中的c)步骤：修整型芯，优选刷涂涂料涂层3层～4层。一种基于近封闭内腔的水溶性型芯的制备方法，操作流程㈣的捣实成形制芯中的c)步骤：烘箱的烘干板上设置的吸湿类介质为吸湿纸。一种基于近封闭内腔的水溶性型芯及其制备方法，采用溶解性、湿态强度和抗吸湿性均较高的盐、耐火骨料、粘结剂和增塑剂组成混合料，用高质量分数盐提高型芯的溶解性，以硅溶胶作粘结剂吹CO2硬化，使其形成取芯较高的初始强度，加入聚乙二醇改善型芯的抗吸湿性，再经芯盒准备，原材料预处理，混制混合料，捣实成形制芯等型芯制作工艺的技术方案；解决并攻克了大型金属构件的近封闭的型芯内腔中呈湿态的耐火骨料难以全部清出腔外与近封闭内腔砂型铸造难成型的传统难题；实现了大型金属构件，特别是大型铝合金金属构件近封闭内腔型芯的快速成形，且经其型芯铸造的产品质量优，成本低，合格率高、生产周期短，易于普及推广。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术一种基于近封闭内腔的水溶性型芯及其制备方法，采用高质量分数的水溶性食用盐为主料，制作的型芯强度和型芯湿态强度均很高，特别是制作的大而复杂的型芯质量得到了显著提高，型芯不开裂，取芯不损坏，成功率高；实现了大型金属构件，特别是大型铝合金金属构件近封闭内腔型芯的快速成形与制备。(2)本专利技术一种基于近封闭内腔的水溶性型芯及其制备方法，采用以硅溶胶作粘结剂吹CO2硬化，便于快速形成较高初始强度的型芯和方便取芯，使脱芯变得简便、快捷。(3)本专利技术一种基于近封闭内腔的水溶性型芯及其制备方法，采用包括于组分中配置硅溶胶和50％聚乙二醇水溶液，使型芯湿态强度高、抗吸湿性好，适合砂型铸造；实现了近封闭内腔砂型高速铸造。(4)本专利技术一种基于近封闭内腔的水溶性型芯及其制备方法，采用不具吸湿性的混合料，攻克了近封闭内腔砂型铸造难成型的传统难题。(5)本专利技术一种基于近封闭内腔的水溶性型芯及其制备方法，采用捣实成形三工步制芯工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于近封闭内腔的水溶性型芯，其特征在于，由原材料水溶性盐、耐火骨料、粘结剂和增塑剂组成混合料，再经芯盒准备、原材料预处理、混制混合料、捣实成形制芯工步制作；所述混合料的质量百分比为：食用盐60％～80％、铝矾土2％～32％、硅溶胶5％～10％和聚乙二醇水溶液3％～8％。

【技术特征摘要】
1.一种基于近封闭内腔的水溶性型芯，其特征在于，由原材料水溶性盐、耐火骨料、粘结剂和增塑剂组成混合料，再经芯盒准备、原材料预处理、混制混合料、捣实成形制芯工步制作；所述混合料的质量百分比为：食用盐60％～80％、铝矾土2％～32％、硅溶胶5％～10％和聚乙二醇水溶液3％～8％。2.根据权利要求1所述的一种基于近封闭内腔的水溶性型芯，其特征在于，所述混合料的质量百分比为：食用盐80％、铝矾土2％、硅溶胶5.0％和聚乙二醇水溶液3.0％。3.根据权利要求1所述的一种基于近封闭内腔的水溶性型芯，其特征在于，所述混合料的质量百分比为：食用盐70％、铝矾土17％、硅溶胶7.5％和聚乙二醇水溶液5.5％。4.根据权利要求1所述的一种基于近封闭内腔的水溶性型芯，其特征在于，所述原材料聚乙二醇水溶液是选用浓度为50％的聚乙二醇水溶液。5.根据权利要求1所述的一种基于近封闭内腔的水溶性型芯，其特征在于，所述捣实成形制芯工步包括：湿态型芯成型、型芯烘烤、型芯涂料三个步骤。6.一种基于近封闭内腔的水溶性型芯的制备方法，其特征在于，型芯制作的操作流程：㈠、芯盒准备a)芯盒采用铝合金材料制造，对充填性较差部位进行工艺处理；b)芯盒工作表面要刷一层脱模剂；c)当环境温度低于15℃时，制芯前要对模具进行预热，预热温度60～80℃，预热时间15～20min；㈡、原材料预处理a)食用盐焙烧：①预先将食用盐焙烧，焙烧温度600℃～700℃，保温时间3h～4h，冷却到室温后待用；b)食用盐粒度配级①配取一定数量未经处理的食用盐待用，食用盐粒度为20～100目；②配取一定数量经焙烧处理的食用盐，于粉碎机内辗成粉状，粒度为70～140目；③将未经处理的食用盐与已焙烧辗压的食用盐进行比例混合；c)配制聚乙二醇水溶液①水与聚乙二醇的配制比例为1∶1，于1㎏水中加入1㎏聚乙二醇，待完全溶解后用于混制混合料；㈢、混制混合料...

【专利技术属性】
技术研发人员：张泽春，罗辉，张晏，宋海峰，罗光，
申请(专利权)人：江麓机电集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43