一种铸造原砂的制作方法

1.本发明涉及铸造技术领域，具体为一种铸造原砂。


背景技术：

2.铸造业是机械制造行业不可或缺的，其提供了主要毛坯，大约占了40-80%的量，其中，砂型铸造又占据了80%以上，我国铸件年产量较高，每年需要大量的铸造原砂的使用，因此，铸造原砂的循环使用次数就直接关乎到成本的控制，如果铸造原砂循环使用次数相对较低的话，会导致铸造原砂的总用量明显增加，给成本带来的经济负担也大幅度的增加。
3.目前，铸造行业中所用的原砂，大多都是采用的是天然硅砂，目前全世界铸造行业每年耗用的原砂不低于6000万吨，其中，硅砂所占的比重在97%以上；这主要是由于硅砂储量丰富、价廉易得，因此，得到广泛的应用。
4.但是，硅砂作为铸造原砂具有缺陷，例如：热稳定性相对较差，其在570℃左右发生相变，伴有甚大的体积膨胀，极易导致铸件产生“膨胀缺陷”。
5.基于此，我们提出了一种铸造原砂，希冀解决现有技术中的不足之处。


技术实现要素：

6.（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了一种铸造原砂。
7.（二）技术方案为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种铸造原砂，包括：硅砂及辅砂；其中，铸造原砂中辅砂质量分数不高于40%；所述辅砂经过水磨处理；所述硅砂经过球磨处理。
8.作为进一步的技术方案，所述硅砂耗酸值0.16-0.18ml/g；挥发分为4-4.5%；含泥量＜0.28%；灼烧减量＜0.3%。
9.作为进一步的技术方案，所述硅砂经过球磨处理为分级球磨处理。
10.作为进一步的技术方案：所述分级球磨处理为：通过调整球料比与对应的球磨转速进行配合，对硅砂进行多次球磨处理，球磨总时间不低于30h。
11.作为进一步的技术方案，所述调整球料比为自开始设定球料比为2:1，依次调整为1.8:1,1.5:1；与之所对应的，球磨转速初始设定为140rpm，依次对应调整为160rpm,200rpm。
12.作为进一步的技术方案：所述辅砂为碳粒砂、锆英砂；所述碳粒砂与锆英砂混合质量比为3:1-1.5。
13.作为进一步的技术方案：所述水磨处理为：将辅砂添加到槽式磨矿机内加水进行研磨。
14.（三）有益效果与现有技术相比，本发明提供了一种铸造原砂，具备以下有益效果：本发明通过对现有的硅砂进行一定的处理，再结合一定量的特制辅砂，得到的新的铸造原砂，对于铸造加工来说，能够明显的改善铸件的质量，采用本发明制备的铸造原砂制成树脂砂，砂粒与树脂粘结剂之间能够形成更加强力的“树脂桥”，型砂硬化强度得到进一步的提高，砂粒之间结合更加紧密，砂型表面粗糙度较低，保持良好的透气性，从而能够有效的改善铸件的质量，降低废品率。
附图说明
15.图1为不同辅砂质量占比对于铸型抗拉强度影响。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
18.一种铸造原砂，包括：硅砂及辅砂；其中，铸造原砂中辅砂质量分数不高于40%，优选0-35%，再优选10-30%，更优选25%；所述辅砂经过水磨处理；所述硅砂经过球磨处理。
19.所述硅砂耗酸值0.16-0.18ml/g，耗酸值过大的话，会消耗更多的树脂粘结剂的用量，不仅不利于成本控制，同时对于铸件的质量保证也具有一定的弊端；挥发分为4-4.5%；含泥量＜0.21%；灼烧减量＜0.3%。
20.所述硅砂经过球磨处理为分级球磨处理。
21.所述分级球磨处理为：通过调整球料比与对应的球磨转速进行配合，对硅砂进行多次球磨处理，球磨总时间不低于30h。
22.所述调整球料比为自开始设定球料比为2:1，依次调整为1.8:1,1.5:1；与之所对应的，球磨转速初始设定为140rpm，依次对应调整为160rpm,200rpm。
23.采用行星式球磨机对硅砂进行球磨处理，将硅砂添加到行星式球磨机中，设定球料比为2:1，球磨转速为140rpm，进行球磨处理12h，然后再调整球料比至1.8:1，同时调整球磨转速为160rpm，进行球磨处理15h，完成后，再次调整球料比至1.5:1，球磨转速调整为
200rpm，继续球磨处理25h，然后进行出料，筛分，即可；经过本发明进行了分级球磨处理，处理后的硅砂表面棱角具有大幅度的减少，粒形更加的光滑圆整，从而使得处理后的硅砂与树脂粘结剂之间的结合力能够大幅度的提高，用更少的树脂粘结剂的量，就能够达到较高的强度，从而有利于砂型的成形和使用，这样，能够更好的降低树脂粘结剂的使用量，不仅降低了成本成本，同时，能够减少发气量，改善铸件的品质；经过处理后的硅砂表面含泥量具有明显的降低，而通过降低硅砂表面含量量，能够避免较多的泥分颗粒堵塞砂型的排气通道，同时，还能够避免泥分颗粒消耗树脂粘结剂，造成砂粒与树脂粘结剂的有效结合面积降低，进而造成砂型的强度不高；所述辅砂为碳粒砂、锆英砂；碳粒砂的典型化学成分如下：挥发分：0.16%；灰分：0.15%；氮：0.52%；硫：5.1%；其余为碳。
24.通过引入碳粒砂能够降低制备的原砂的热膨胀，而热膨胀的降低，能够减少铸件膨胀缺陷的产生，降低废品率，提高了铸件的质量，经过水磨后，其砂形球类球形，这能够有效的提高型砂的流动性，并且，砂型具有更好的透气性；锆英砂具有良好的化学稳定性和耐高温、线膨胀系数低、抗腐蚀性好等优良特征；通过按特定比例引入碳粒砂和锆英砂制备得到的原砂，其应用于球墨铸铁件铸造加工时，因通过碳粒砂和锆英砂的强化作用，能够填充硅砂产生的缝隙，从而能够促使铸型的紧实度得到大幅度的提高，可减少甚至消除缩松缺陷。
25.所述碳粒砂与锆英砂混合质量比为3:1-1.5。
26.所述水磨处理为：将辅砂添加到槽式磨矿机内加水进行研磨；通过向辅砂中添加其质量30%的水，搅拌均匀后，再在槽式磨矿机中进行研磨处理55h，然后经过出料，筛分，即可：本发明通过硅砂与辅砂的结合，再引入树脂粘结剂，能够形成更加强力的“树脂桥”，型砂硬化强度得到进一步的提高，砂粒之间结合更加紧密，砂型表面粗糙度较低，保持良好的透气性，从而能够有效的改善铸件的质量，降低废品率。
27.以下为具体实施例：实施例1一种铸造原砂，包括：硅砂及辅砂；其中，铸造原砂中辅砂质量分数35%；所述辅砂经过水磨处理；所述硅砂经过球磨处理。所述硅砂经过球磨处理为分级球磨处理。所述分级球磨处理为：通过调整球料比与对应的球磨转速进行配合，对硅砂进行多次球磨处理。采用行星式球磨机对硅砂进行球磨处理，将硅砂添加到行星式球磨机中，设定球料比为2:1，球磨转速为140rpm，进行球磨处理12h，然后再调整球料比至1.8:1，同时调整球磨转速为160rpm，进行球磨处理15h，完成后，再次调整球料比至1.5:1，球磨转速调整为200rpm，继续球磨处理25h，然后进行出料，筛分，即可；所述辅砂为碳粒砂、锆英砂；所述碳粒砂与锆英砂混合质量比为3:1。所述水磨处理为：将辅砂添加到槽式磨矿机内加水进行研磨；通过向辅砂中添加其质量30%的水，搅拌均匀后，再在槽式磨矿机中进行研磨处理55h，然后经过出料，筛分，即可。
28.实施例2一种铸造原砂，包括：硅砂及辅砂；其中，铸造原砂中辅砂质量分数不高于30%；所
述辅砂经过水磨处理；所述硅砂经过球磨处理。所述硅砂经过球磨处理为分级球磨处理。所述分级球磨处理为：通过调整球料比与对应的球磨转速进行配合，对硅砂进行多次球磨处理。采用行星式球磨机对硅砂进行球磨处理，将硅砂添加到行星式球磨机中，设定球料比为2:1，球磨转速为140rpm，进行球磨处理12h，然后再调整球料比至1.8:1，同时调整球磨转速为160rpm，进行球磨处理15h，完成后，再次调整球料比至1.5:1，球磨转速调整为200rpm，继续球磨处理25h，然后进行出料，筛分，即可；所述辅砂为碳粒砂、锆英砂；所述碳粒砂与锆英砂混合质量比为3:1.2。所述水磨处理为：将辅砂添加到槽式磨矿机内加水进行研磨；通过向辅砂中添加其质量30%的水，搅拌均匀后，再在槽式磨矿机中进行研磨处理55h，然后经过出料，筛分，即可。
29.实施例3一种铸造原砂，包括：硅砂及辅砂；其中，铸造原砂中辅砂质量分数25%；所述辅砂经过水磨处理；所述硅砂经过球磨处理。所述硅砂经过球磨处理为分级球磨处理。所述分级球磨处理为：通过调整球料比与对应的球磨转速进行配合，对硅砂进行多次球磨处理。采用行星式球磨机对硅砂进行球磨处理，将硅砂添加到行星式球磨机中，设定球料比为2:1，球磨转速为140rpm，进行球磨处理12h，然后再调整球料比至1.8:1，同时调整球磨转速为160rpm，进行球磨处理15h，完成后，再次调整球料比至1.5:1，球磨转速调整为200rpm，继续球磨处理25h，然后进行出料，筛分，即可；所述辅砂为碳粒砂、锆英砂；所述碳粒砂与锆英砂混合质量比为3:1.5。所述水磨处理为：将辅砂添加到槽式磨矿机内加水进行研磨；通过向辅砂中添加其质量30%的水，搅拌均匀后，再在槽式磨矿机中进行研磨处理55h，然后经过出料，筛分，即可。
30.实施例4一种铸造原砂，包括：硅砂及辅砂；其中，铸造原砂中辅砂质量分数10%；所述辅砂经过水磨处理；所述硅砂经过球磨处理。所述硅砂经过球磨处理为分级球磨处理。所述分级球磨处理为：通过调整球料比与对应的球磨转速进行配合，对硅砂进行多次球磨处理。采用行星式球磨机对硅砂进行球磨处理，将硅砂添加到行星式球磨机中，设定球料比为2:1，球磨转速为140rpm，进行球磨处理12h，然后再调整球料比至1.8:1，同时调整球磨转速为160rpm，进行球磨处理15h，完成后，再次调整球料比至1.5:1，球磨转速调整为200rpm，继续球磨处理25h，然后进行出料，筛分，即可；所述辅砂为碳粒砂、锆英砂；所述碳粒砂与锆英砂混合质量比为3:1。所述水磨处理为：将辅砂添加到槽式磨矿机内加水进行研磨；通过向辅砂中添加其质量30%的水，搅拌均匀后，再在槽式磨矿机中进行研磨处理55h，然后经过出料，筛分，即可。
31.试验：制备标准工艺试样的配比为：实施例原砂2.5kg，呋喃树脂占砂质量的1.0%，酸性固化剂占呋喃树脂质量的40%。
32.然后再压入模具中，经过24小时硬化后并检测其抗拉强度，检测结果如表1所示；表1 抗拉强度mpa实施例110.76实施例210.53
实施例310.15实施例47.25由表3可以看出，本发明制备的原砂，能够有效的提高铸型的抗拉强度，通过提高辅砂的质量占比，能够提高铸型的抗拉强度，但是，同样也会提高经济成本，因此，需要选择更加适宜的辅砂质量占比，综合考虑其成本和对铸型强度的提高，选择最佳的辅砂质量占比。
33.制备标准工艺试样的配比为：实施例1原砂2.5kg，呋喃树脂占砂质量的1.0%，酸性固化剂占呋喃树脂质量的40%。
34.然后再压入模具中，经过24小时硬化后并检测其抗拉强度；对比，不同辅砂质量占比对于铸型抗拉强度影响，如图1，由图1可以看出，在辅砂质量分数为25%之前，铸型抗拉强度随着辅砂质量分数的不断提高，快速增加，但是，超过25%以后，继续增加，铸型抗拉强度缓慢提升，最后趋于稳定，但是，成本会明显增加，因此，为了综合经济成本的考虑，本发明最适宜的辅砂质量分数为25%。
35.采用sfl型记录式发气测定仪进行发气量检测：对比实施例3与对照组铸型的发气量；其中，对照组采用纯未处理的硅砂进行；经过测试，实施例3组发气量为13.1ml/g；对照组发气量为15.6ml/g；表明本发明制备的铸造原砂能够一定程度上降低发气量，而发气量的降低，能够带来铸件质量的进一步的改善，降低废品率。
36.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求等同物限定。