[发明专利]一种铝合金铸造高导热复合砂芯及其制备方法

说明书

本发明提供了一种铝合金铸造复合砂芯，包括40目~140目铁粉10%~50%，40目~140目石灰石砂10%~20%，40目~140目锆砂5%~10%，余量为40目~70目擦洗砂，以质量百分比计。本发明通过改进砂芯配方来调控铸型的冷却速度，将多种铸型材料，如铁、石灰石砂、锆砂等与造型原砂（擦洗砂）进行精确复合，制备成砂芯，造型时镶嵌与铸型中，改变铸型局部导热系数，重构铸型温度场，实现复杂铸件分散热节区域的顺序凝固，提高铸件补缩能力，细化晶粒，抑抑制疏松缺陷。

技术领域

本发明属于铝合金铸造技术领域，具体涉及一种铝合金铸造高导热复合砂芯及其制备方法。

背景技术

铸造铝合金是一种典型的铸造轻合金，密度小、比强度高，广泛应用于航空、航天、兵器、船舶、汽车等领域。随着装备构件轻量化的发展，铝合金铸件的结构设计趋于复杂，分散热节多，普通砂型铸造工艺难度大，异形复杂型腔冷铁安置难度大，热节周边的薄壁部位凝固速度快，易阻断孤立热节的补缩通道，铸件异形分散热节处内部质量超标严重，合格率低。

铝合金砂型铸造造型原砂普遍采用硅砂(擦洗砂)，SiO₂≥90％，热导率1.59W/m·K，成本低。目前形状规则的热节普遍采用冷铁提高其凝固速度，改善内部质量，但对于复杂铝合金铸件的异形或曲面分散热节，冷铁设置困难，采用普通砂型冷却能力不足，在铸件异形热节部位易出现缩孔、疏松等缺陷，且晶粒粗大，力学性能不稳定。

发明内容

本发明提供一种铝合金铸造高导热复合砂芯及其制备方法，提高复杂铝合金铸件异形分散热节的凝固速度，细化晶粒，抑制疏松倾向，尤其适用于加工异型/曲面、薄壁等特殊结构。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

一种铝合金铸造复合砂芯，包括40目～140目铁粉10％～50％，40目～140目石灰石砂10％～20％，40目～140目锆砂5％～10％，余量为40目～70目擦洗砂，以质量百分比计。

上述复合砂芯采用黏结剂，黏结剂为酚脲烷树脂，树脂组份I加入量为复合砂芯重量的0.5％～1.2％，树脂组份II加入量为复合砂芯重量的0.4％～1.0％，固化剂加入量为树脂总重量的0.8％～1.5％。本发明发气量少、硬化时间可调、并能保证强度。

当浇注Al-Mg合金铸件时，复合砂芯中加入阻燃剂，阻燃剂组分及质量百分比为氟硼酸钾0.5％～0.8％，硫磺粉0.4％～0.7％。氟硼酸钾和硫磺粉的粒度为100目～200目。保证各组分均匀、分散；并防止熔体氧化，减少夹杂缺陷。

上述砂芯制备方法为：先将酚脲烷树脂固化剂加入组份I中，混合均匀，备用；按比例加入擦洗砂、铁粉、石灰石砂、锆砂，浇注Al-Mg合金铸件时还需加入氟硼酸钾和硫磺粉，搅拌均匀；分批加入酚脲烷树脂组份II，催化剂与组份I的混合溶液，搅拌均匀后，将混合粉料置于砂芯模具中，自然硬化1h～2h，造型时将砂芯镶嵌与铸型中。本发明使铸件凝固时提高分散热节的冷却速度，抑制疏松缺陷。

上述砂芯用于铝合金铸件上尺寸为10mm～25mm的异形分散热节。提高异形热节的凝固速度，细化晶粒，抑制疏松缺陷。铸件分散热节处的内部疏松度达到1级。

有益效果

本发明通过改进砂芯配方来调控铸型的冷却速度，将多种铸型材料，如铁、石灰石砂、锆砂等与造型原砂(擦洗砂)进行精确复合，制备成砂芯，造型时镶嵌与铸型中，改变铸型局部导热系数，重构铸型温度场，实现复杂铸件分散热节区域的顺序凝固，提高铸件补缩能力，细化晶粒，抑抑制疏松缺陷。

附图说明

图1不同配方的复合砂芯浇注时离界面5mm处砂芯的时间-温度曲线。

具体实施方式