[发明专利]一种CO2气硬自硬耦合硬化水玻璃砂型芯制芯方法

说明书

技术领域：

本发明属于砂型铸造领域，涉及一种“CO₂气硬-自硬”耦合硬化水玻璃砂型芯制芯方法。 

背景技术：

目前国内外水玻璃砂型芯制芯方法的硬化方式主要有CO₂气体硬化、热硬化、酯硬化、VRH和自硬法。其基本路线是将混好的水玻璃砂充填模具(芯盒)，并按照不同的硬化方法硬化成型，然后造型(下芯)合箱浇注。CO₂气体硬化水玻璃砂型芯具有快速固化效果，由于先硬化成型后脱模，型芯具有尺寸精度准确的优点，适合大、中、小型芯的生产，但存在着CO₂气体和水玻璃反应不充分、CO₂气体消耗量大和型芯硬化强度低等缺点，并以增加水玻璃的加入量提高型芯其强度，水玻璃加入量的增加，一方面增加了CO₂气体的消耗，另一方面加剧了型芯溃散性差、难清理、浇注后铸件粘砂等问题；热硬化水玻璃砂型芯具有强度高的优点，但由于先湿态脱模、后加热硬化成型，存在着型芯蠕变和尺寸精度不准确的缺点，影响铸件几何质量，且存在生产效率低、能源消耗大和劳动强度大问题，同时热硬化水玻璃砂型芯容易吸湿，吸湿后型芯出现返潮、表面白霜、掉面和强度下降，甚至膨胀变形，以及型芯存放时间短、生产组织和管理问题；微波硬化作为一种新的热硬化方式，可以充分发挥水玻璃的粘结潜力，水玻 璃砂型芯具有强度高的优点，但由于微波加热方式模具(芯盒)采用木材和金属材料存在受热变形和反射微波，加之现阶段微波加热设备和设施价格昂贵，制约着其推广应用；VRH方法水玻璃砂型芯具有尺寸精度准确，型芯强度高、水玻璃加入量低、CO₂气体消耗小的优点，但存在着设备(设施)投资大、占地面积大，生产效率低的缺点，工艺性和经济性欠缺，以及技术复杂等因素，制约和阻碍其工程化，不适合大批量生产，仅适合于单件大型水玻璃砂型芯的生产。酯硬化方法水玻璃砂型芯具有硬化均匀、强度高、水玻璃加入量低的优点，由于型芯先硬化成型后脱模，型芯具有尺寸精度准确的优点，但酯硬化水玻璃砂存在可使用时间与硬化时间相矛盾问题，对环境的温度与湿度要求苛刻，且对原材料要求也高，同时也存在着硬透性差、成本高和生产效率低，以及占用模具(芯盒)时间长问题，更适合于一些大型单件的水玻璃型芯的生产。自硬方式水玻璃砂型芯具有终强度较高、自行硬化过程不需要采取其他工艺措施，以及任何辅助装置和设施优点，但也存在着类似于酯硬化方法占用模具(芯盒)时间长，不适合批量生产，适合于一些大型单件的水玻璃型芯的生产。 

发明内容：

本发明解决了CO₂气硬方法水玻璃砂型芯存在的CO₂气体和水玻璃反应不充分、CO₂气体消耗量大和型芯硬化强度低缺点，以及水玻璃加入量大，型芯溃散性差、不好清理、浇注后铸件粘砂等问题；热硬化方法水玻璃砂型芯蠕变和尺寸精度不准确，生产效率低和能源消耗大问题，以及型芯容易返潮，表面存在白霜、表面掉面和强度下降， 型芯存放时间短问题；微波硬化方式以木材和金属材料模具(芯盒)存在的受热变形和反射微波，以及微波加热设备和设施价格昂贵问题；VHR硬化方法设备(设施)投资大、占地面积大，生产效率低的缺点，工艺性和经济性欠缺，以及技术复杂等问题。酯硬化方法水玻璃型芯可使用时间与硬化时间相矛盾，环境的温度与湿度要求苛刻，对原材料要求也高，硬透性差、成本高和生产效率低，以及占用模具(芯盒)时间长等问题；自硬方法水玻璃砂型芯存在的占用模具(芯盒)时间长，生产效率低问题。 

本发明是由以下技术方案实现的： 

一种“CO₂气硬-自硬”耦合硬化水玻璃砂型芯制芯方法，在不改变现有CO₂水玻璃砂型芯工艺装备、混砂工艺、制芯工艺，实现水玻璃砂型芯制芯生产，工艺步骤为：原材料秤量-混砂(制水玻璃砂)-型砂性能检测-模具(芯盒)充填砂紧实-吹CO₂气体型芯初步硬化成型-脱模-自硬完全硬化-成品型芯； 

具体工艺条件为： 

1)水玻璃砂(重量百分比)由石英砂100％+水玻璃4.0％～7.0％+硬化剂0.3％～0.6％混制而成，其中：石英砂：粒度为50/100目或40/70目，粒型为圆形或椭圆，水份小于0.5％，含泥量小于1.0％；水玻璃：模数为2.0～2.4，密度1.40～1.55g/cm³；硬化剂：主要成分为硅酸二钙无机混合物； 

2)将混制(制备)好的水玻璃成品砂备用，水玻璃成品砂要求在2h内使用完毕；