CN119456930A - 一种改善黏土型砂落砂性能的无机环保添加剂及其在黏土型砂中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改善黏土型砂落砂性能的无机环保添加剂，所述添加剂为含有钾、钠、锂中的一种或几种的硅酸盐水溶液。本发明还提供一种该添加剂在黏土型砂中的应用。本发明公开的无机环保添加剂，可解决高密度造型黏土型砂残留强度高、落砂性能差的问题，可提高生产效率、减少废砂排放、缓解资源消耗。
Description
技术领域
本发明属于黏土型砂铸造技术领域，特别涉及一种改善黏土型砂落砂性能的无机环保添加剂及其在黏土型砂中的应用。
背景技术
祖国文明源远流长，其中铸造作为不可或缺的一环贯穿其间。当今，铸造业是装备制造的基础行业，铸造业的技术水平从一定程度上可衡量一个国家的工业水平与经济发展水平。
随着铸造技术的进步，黏土型砂高密度造型作为大批量生产中的新工艺发展迅速。采用黏土型砂高密度造型生产生产效率高，生产出的铸件具有尺寸精确、表面光洁、组织致密、机械性能高等优点。但黏土型砂高密度造型的砂型强度高、紧实度高，导致型砂浇注生产后残留强度高、落砂性能差，尤其在进行有内腔铸件浇注时，内腔中的型砂更难以落砂清理。黏土型砂的落砂性能不仅关系到生产效率，而且影响到高密度造型中的旧砂回收利用。
目前改善型砂落砂性能的添加剂主要针对于水玻璃砂型，没有用于改善黏土型砂落砂性能的添加剂。因此，需要一种既不影响黏土型砂各项性能指标、保证浇注成功、又能在浇注完成后有助于落砂清砂等工艺的添加剂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种绿色环保的无机添加剂，不燃烧无排放，降低黏土型砂的残留强度，改善高密度造型中黏土型砂的落砂性能。
本发明提供一种改善黏土型砂落砂性能的无机环保添加剂，所述添加剂为含有钾、钠、锂中的一种或几种的硅酸盐水溶液。
优选地，所述硅酸盐水溶液的模数为2～10，密度为1.0～2.6g/cm3。
本发明还提供一种上述添加剂在黏土型砂中的应用，按重量份数计，以原砂质量为100份，型砂各成分的重量比为原砂:水分:黏土:添加剂＝100:2～10:2～20:0.2～10。
所述原砂为石英质硅砂或非石英质原砂。
优选地，所述原砂粒度为20～200目。
更优选地，所述非石英质原砂为宝珠砂。
所述黏土为钙基膨润土、钠基膨润土、锂基膨润土、普通黏土或耐火黏土。
优选地，所述黏土为钠基膨润土。
进一步地，所述黏土型砂的混制方法为先将膨润土(或水分)加入原砂混匀，再加入水分(或膨润土)混匀，最后加入添加剂混匀后出砂。
优选地，按重量份数计，所述黏土型砂各成分的重量比为原砂:水分:黏土:添加剂＝100:2.8:8:0.5，原砂为50/100目的石英质硅砂，黏土为钠基膨润土，添加剂为模数2.3、密度1.51g/cm3的钠硅酸盐水溶液。
优选地，按重量份数计，所述黏土型砂各成分的重量比为原砂:水分:黏土:添加剂＝100:3.2:8:0.3，原砂为70/140目的石英质硅砂，黏土为钠基膨润土，添加剂为模数2.4、密度1.52g/cm3的钾、钠硅酸盐混合水溶液。
优选地，按重量份数计，所述黏土型砂各成分的重量比为原砂:水分:黏土:添加剂＝100:2.8:8:0.5，原砂为50/100目的石英质硅砂，黏土为钠基膨润土，添加剂为模数4.8、密度1.18g/cm3的锂硅酸盐水溶液。
优选地，按重量份数计，所述黏土型砂各成分的重量比为原砂:水分:黏土:添加剂＝100:2.5:8:0.5，原砂为70/140目的石英质硅砂，黏土为钠基膨润土，添加剂为模数3.9、密度1.24g/cm3的钾硅酸盐水溶液。
优选地，按重量份数计，所述黏土型砂各成分的重量比为云溪环保砂：添加剂＝100:0.25，添加剂为模数2.3、密度1.51g/cm3的钠硅酸盐水溶液。
优选地，按重量份数计，所述黏土型砂各成分的重量比为原砂:水分:黏土:添加剂＝100:2:8:0.5，原砂为50/100目的宝珠砂，黏土为钠基膨润土，添加剂为模数2.3、密度1.51g/cm3的钠硅酸盐水溶液。
有益效果
本发明的添加剂无毒无味，在铸造过程中不产生气体和粉尘。加入添加剂后，型砂仍具有足够的常温强度和韧性，能够满足高密度造型以及浇注要求，并且型砂浇注后的残留强度显著降低，非常容易清出，既节约了生产成本，又降低了能源消耗；同时，型砂可以循环使用，重复利用率高。
附图说明
图1为本发明实施例5浇注的铸件外观和敲击落砂后的铸件内腔。
图2为本发明实施例6浇注的铸件外观和敲击落砂后的铸件内腔。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
对实施例和对比例中混好的型砂进行常温湿压强度、各温度下的残留强度测试，测试方法如下：
湿压强度实验：取混制完成的型砂140～170g，用SAC锤击制样机制成Φ50mm×50mm的圆柱形试样，制成的型砂试样高度偏差在1mm以内即可进行试验。用SWX数显式万能强度试验仪测试型砂的湿压强度。
各温度下的残留强度实验：将称取一定量混制好的型砂，用SAC锤击制样机制成Φ50mm×50mm的标准圆柱形试样，从试样筒中顶出后，放入已升至指定温度的箱式电阻炉中，加热20min，取出空冷至室温后，放在SWX数显式万能强度试验仪上测得其抗压强度。
实施例1
本实施例的改善落砂性能的添加剂，其组分为模数2.3、密度1.51g/cm3的市售钠硅酸盐水溶液。按重量份数计，型砂各成分的重量比为原砂:水分:黏土:添加剂＝100:2.8:8:0.5，原砂为50/100目的石英质硅砂，黏土为钠基膨润土。
其中，型砂的混制方法为先将水分加入原砂混匀，再加入膨润土混匀，最后加入添加剂混匀后出砂。混制好的型砂，记为样品A。
对比例1
不加添加剂，其它原材料配方和工艺与实施例1样品A相同，混制好的型砂记为样品A*。
实施例2
本实施例的改善落砂性能的添加剂，其组分为模数2.4、密度1.52g/cm3的市售钾、钠硅酸盐水溶液的混合物。按重量份数计，型砂各成分的重量比为原砂:水分:黏土:添加剂＝100:3.2:8:0.3，所述原砂为70/140目的石英质硅砂，所述黏土为钠基膨润土。
其中，型砂的混制方法为先将水分加入原砂混匀，再加入膨润土混匀，最后加入添加剂混匀后出砂。混制好的型砂，记为样品B。
对比例2
不加添加剂，其它原材料配方和工艺与实施例2样品B相同，混制好的型砂记为样品B*。
实施例3
本实施例的改善落砂性能的添加剂，其组分为模数4.8、密度1.18g/cm3的市售锂硅酸盐水溶液。按重量份数计，型砂各成分的重量比为原砂:水分:黏土:添加剂＝100:2.8:8:0.5，所述原砂为50/100目的石英质硅砂，所述黏土为钠基膨润土。
其中，型砂的混制方法为先将水分加入原砂混匀，再加入膨润土混匀，最后加入添加剂混匀后出砂。混制好的型砂，记为样品C。
对比例3
不加添加剂，其它原材料配方和工艺与实施例3样品C相同，混制好的型砂记为样品C*。
实施例4
本实施例的改善落砂性能的添加剂，其组分为模数3.9，密度1.24g/cm3的市售钾硅酸盐水溶液。按重量份数计，型砂各成分的重量比为原砂:水分:黏土:添加剂＝100:2.5:8:0.5，所述原砂为70/140目的石英质硅砂，所述黏土为钠基膨润土。
其中，型砂的混制方法为先将水分加入原砂混匀，再加入膨润土混匀，最后加入添加剂混匀后出砂。混制好的型砂，记为样品D。
对比例4
不加添加剂，其它原材料配方和工艺与实施例4样品D相同，混制好的型砂记为样品D*。
对比例5
本对比例的添加剂，其组分为模数2.3、密度2.76g/cm3的市售钠硅酸盐水溶液；除添加剂外，型砂各成分以及重量份数比与实施例1相同,按重量份数计，型砂各成分的重量比为原砂:水分:黏土:添加剂＝100:2.8:8:0.5，原砂为50/100目的石英质硅砂，黏土为钠基膨润土。
其中，型砂的混制方法为先将水分加入原砂混匀，再加入膨润土混匀，最后加入添加剂混匀后出砂。混制好的型砂，记为样品A1。
实施例5
本实施例的改善落砂性能的添加剂，其组分为模数2.3、密度1.51g/cm3的市售钠硅酸盐水溶液。将其加入混制好的云溪环保砂中混匀，按重量份数计，型砂各成分的重量比为云溪环保砂:添加剂＝100:0.25。取得到的混制好的型砂进行浇注，浇注温度1400℃，铸件材质为QT500-7。打箱后，铸件如图1所示，铸件的落砂和清理过程简单，内外壁表面质量良好。
实施例6
本实施例的改善落砂性能的添加剂，其组分为模数2.3、密度1.51g/cm3的市售钠硅酸盐水溶液。按重量份数计，型砂各成分的重量比为原砂:水分:黏土:添加剂＝100:2:8:0.5，所述原砂为50/100目的宝珠砂，所述黏土为钠基膨润土。取得到的混制好的型砂进行浇注，浇注温度1400℃，铸件材质为QT500-7。打箱后，铸件如图2所示，铸件的落砂和清理过程简单，内外壁表面质量良好。
上述实施例和对比例样品的常温湿压强度、各温度下的残留强度测试结果如表1所示。
表1
“*”不加添加剂，其它原材料配方和工艺与对应实施例样品相同；
A1样品除添加剂外，其他成分及各成分重量份数比与实施例1相同。
根据表1的结果可以看出，添加剂加入前后混制而成的黏土型砂的常温湿压强度没有产生太大的变化，但添加剂加入后型砂的残留强度显著降低。
Claims (6)
1.一种改善黏土型砂落砂性能的无机环保添加剂，其特征在于，所述添加剂为含有钾、钠、锂中的一种或几种的硅酸盐水溶液。
2.根据权利要求1所述的无机环保添加剂，其特征在于，所述硅酸盐水溶液的模数为2～10，密度为1.0～2.6g/cm3。
3.一种如权利要求1所述的无机环保添加剂在黏土型砂中的应用，其特征在于，按重量份数计，以原砂质量为100份，型砂各成分的重量比为原砂:水分:黏土:添加剂＝100:2～10:2～20:0.2～10，用混砂机混制成型砂后用于造型浇注。
4.根据权利要求3所述的无机环保添加剂在黏土型砂中的应用，其特征在于，所述原砂为石英质硅砂或非石英质原砂。
5.根据权利要求3所述的无机环保添加剂在黏土型砂中的应用，其特征在于，所述原砂粒度为20～200目。
6.根据权利要求3所述的无机环保添加剂在黏土型砂中的应用，其特征在于，所述黏土为钙基膨润土、钠基膨润土、锂基膨润土、普通黏土或耐火黏土。
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