[发明专利]一种金属型铸造用型芯的制备方法

说明书

本发明公开了一种金属型铸造用型芯的制备方法，该方法将冷冻砂芯通过隔热芯座安置在金属型中，形成金属型铸造用型芯。隔热芯座采用隔热材料制成或者采用内置冷却腔金属芯座，具有良好的隔热能力，能隔离金属型的高温，大幅削弱热量传递，延长冷冻砂芯芯头及其邻近部位处于冷冻状态并具有足够强度的时长，从而使冷冻砂芯满足金属型铸造工艺要求，使绿色环保的冷冻砂芯应用于金属型铸造成为可能。

技术领域

本发明涉及金属材料成形技术领域，具体是一种金属型铸造用型芯的制备方法。

背景技术

金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。根据充型及凝固压力的不同，金属型铸造一般可分为重力铸造、低压铸造、差压铸造、反重力铸造等。金属型铸造的铸型用金属制成，对铸件的冷却能力强，铸件组织致密、机械性能高。金属型铸造的铸件内腔既可用金属芯形成也可用砂芯形成。对于形状复杂、难于抽芯形成的内腔，通常需使用砂芯，同时砂芯退让性比金属芯好，有利于减小铸件的热裂、冷裂倾向。现行的砂芯主流工艺技术包括无机粘结剂砂芯和有机粘结剂砂芯。无机粘结剂通常较为环保，但溃散性、退让性较差，较少使用。有机粘结剂砂芯综合性能较好，但制芯、浇注等环节通常会产生大量有毒有害烟、气，而且难于治理，不但恶化作业环境，影响作业人员健康，而且污染周边空气，引发民众不满。新一代的冷冻型芯以水（冰）为粘结剂，绿色环保且退让性、溃散性优异，受到铸造行业的高度关注和青睐。只是对于金属型铸造，生产过程中金属型一直处于较高温度（一般≥150℃），如果直接使用冷冻砂芯，芯头及其邻近部位很容易被高温芯座加热而致使强度降低，引发砂芯变形、错位、垮塌等，恶化铸件质量，严重时甚至难于获得合格铸件。由此，保证冷冻砂芯芯头及其邻近部位在砂芯安置、合型、浇注等过程中保持冷冻状态，保持足够高的强度，是冷冻砂芯技术应用于金属型铸造的关键之一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于冷冻砂芯技术，采用隔热芯座，以延长冷冻砂芯芯头及其邻近部位处于冷冻状态并具有足够强度的时长，满足金属型铸造工艺要求，使绿色环保的冷冻砂芯应用于金属型铸造成为可能。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种金属型铸造用型芯的制备方法，所述型芯包括冷冻砂芯、隔热芯座和金属型，包括以下制备步骤：

A.制备冷冻砂芯：以原砂、水及添加剂为原料，计量后混合均匀，填入芯盒，紧实并冷冻，以获得冷冻砂芯。

B.制备隔热芯座：采用隔热材料制备芯座，或者采用内设有冷却腔的金属芯座，或者采用上述二者的复合结构，以获得隔热芯座。

C.制备金属型：根据铸件相关尺寸及隔热芯座安装尺寸要求，制作金属型。

D.将隔热芯座安装到金属型中，再将金属型预热至设定温度。

E.将冷冻砂芯借助隔热芯座安装到金属型中，合型，完成型芯制备。

进一步地，A步骤中，所述原砂为硅砂、石英砂、锆砂、镁砂、刚玉砂、铝硅系耐火材料砂、铬铁矿砂、橄榄石砂、石灰石砂、石墨砂、人造宝珠砂中的一种或两种及多种上述各类别砂的混合物。

进一步地，A步骤中，所述添加剂为硅酸盐粘结剂、磷酸盐粘结剂和树脂中的一种或两种及多种上述类别粘结剂的混合物。

进一步地，A步骤中，各原料的配比为：原砂100%，水占原砂的1%～15%，添加剂占原砂的0～15%。

进一步地，A步骤中，所述冷冻的温度为：-0.1℃～-200℃；冷冻的方式为：冷气灌流砂芯冷冻，浸入液氮冷冻，在冷的芯盒中冷冻，在冷室中冷冻或者采用两种及多种上述冷冻方式的冷冻；冷冻时间以砂芯各部位均达到预定温度为准。