專利名稱：干燥骨料混合物,使用這種干燥骨料混合物的鑄造成型方法和鑄造用型芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于，對含有粘結(jié)劑的鑄造成型材料進(jìn)行成型時(shí)，以及使用含有粘結(jié)劑的鑄造成型材料制造的鑄造型芯進(jìn)行澆鑄時(shí)，其中的粘結(jié)劑盡管被加熱也不會發(fā)出難聞的氣味和對人體有害氣體的干燥骨料混合物，使用這種干燥骨料混合物的鑄造成型方法，以及用這種鑄造成型方法制造的鑄造型芯。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的將砂子彼此粘合在一起的粘結(jié)劑都是采用各種有機(jī)或無機(jī)材料。典型地如，用這樣的粘結(jié)劑固化成的成型物，用于鑄造模具中形成鑄造物內(nèi)表面的型芯。這樣一類的粘結(jié)劑例如可以是酚醛樹脂。
傳統(tǒng)的鑄造成型方法，是將沾上粘結(jié)劑的沙粒吹進(jìn)已經(jīng)加熱的成型用模具中，利用模具的熱量使填充進(jìn)去的沙粒上的粘結(jié)劑固化，也就是焦耳蒙特方法(如請參考日本特許廳公開的No.10-193033的專利)。
另一種傳統(tǒng)的方法是將以水和水溶性粘結(jié)劑為主的粘結(jié)劑與鑄造用沙一邊混合一邊冷凍，然后將冷凍沙填進(jìn)加熱好的模具中進(jìn)行干燥、硬化的鑄造成型方法(例如，參考日本特許廳公開的No.55-8328的專利)。
在上面提到的日本特許廳公開的10-193033專利的方法中，當(dāng)利用模具的熱量對粘結(jié)劑進(jìn)行硬化時(shí)，會發(fā)生酚、醛、氨等的氣體。這些氣體會發(fā)出難聞的氣味或?qū)θ梭w產(chǎn)生有害的影響。并且，在鑄造成型中使用含有尿素-苯酚-甲醛樹脂或苯酚-甲醛樹脂的粘結(jié)劑制造的型芯，當(dāng)鐵合金、輕金屬合金的溶液灌進(jìn)鑄造模具時(shí)，被加熱的粘結(jié)劑，由于揮發(fā)、分解會產(chǎn)生氣體，這些氣體還會使?jié)茶T物產(chǎn)生空洞。
含有樹脂類粘結(jié)劑的鑄造型芯用于一般的非鐵合金，例如，鋁合金的鑄造時(shí)，鑄造模具中灌進(jìn)的溶液溫度為700度左右。在此溫度下，樹脂類粘結(jié)劑不會充分地?fù)]發(fā)、分解，所以，澆鑄物冷卻固化后，型芯不易從澆鑄物上脫下。此時(shí)，需要對型芯進(jìn)行振動，或?qū)茶T物和型芯進(jìn)行再加熱使粘結(jié)劑進(jìn)行揮發(fā)、分解才能將其脫下。
日本特許廳公開的No.55-8328專利中的成型方法是，將以水和水溶性粘結(jié)劑為主的粘結(jié)劑與鑄造用沙混合后，進(jìn)行冷凍；然后將這些冷凍混合物吹填進(jìn)模具中。為了獲得更好的效果，一般需經(jīng)過二次以上的吹填，但此時(shí)灌注頭內(nèi)的硅沙單粒會相互聚集變得粗大，使得灌注頭內(nèi)的混合物很難連續(xù)向模具中進(jìn)行灌注。因此，這一鑄造成型方法一直沒有投入應(yīng)用。
通常使用水溶性粘結(jié)劑的鑄造型芯，放置于高濕度環(huán)境下時(shí)，由于水溶性粘結(jié)劑的吸水性，結(jié)合力會變?nèi)?，從而型芯變型，因此無法保持原有形狀。即使該型芯勉強(qiáng)可以用于澆鑄，也會因?yàn)槿芤汗噙M(jìn)模具時(shí)，水分被加熱，產(chǎn)生水蒸氣，在澆鑄物中產(chǎn)生空洞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了解決上述問題的干燥骨料混合物和鑄造成型方法。
本發(fā)明的目的之一是提供一種盡管粘結(jié)劑被加熱也不會發(fā)出難聞的氣味和對人體有害氣體的干燥骨料混合物。
本發(fā)明的目的之二是提供一種鑄造成型方法，運(yùn)用本發(fā)明的方法可使含有粘結(jié)劑與沙的骨料混合物充分充填鑄造成型空間的細(xì)微部分。
本發(fā)明的目的之三是提供一種鑄造成型方法，通過本發(fā)明的方法，使用含有沙和粘結(jié)劑的骨料混合物制造的型芯，該型芯盡管置于高濕度環(huán)境下也能維持其原有形狀。
本發(fā)明的目的之四是提供一種能夠得到良好澆鑄物，澆鑄物冷卻后很容易脫下型芯的鋁合金用型芯。這一鋁合金用型芯是根據(jù)本發(fā)明的鑄造成型方法成型的。
本發(fā)明的目的之五是提供一種用于鐵、銅合金類的比鋁合金具有更高澆鑄溫度的金屬用型芯，運(yùn)用該型芯能夠得到良好澆鑄物。這一鐵類等金屬用型芯是在根據(jù)本發(fā)明的鑄造成型方法成型的型芯表面上經(jīng)過噴涂涂層而得到的。
本發(fā)明涉及一種干燥骨料混合物，其按下列步驟制備得到首先將粒子狀骨料、水溶性粘結(jié)劑和水混合而成骨料混合物，然后攪拌以使這骨料混合物中的水分蒸發(fā)掉，形成單粒構(gòu)造的干燥骨料混合物；該干燥骨料混合物在成型時(shí)，可根據(jù)需要添加水形成鑄造成型材料。
本發(fā)明的另一實(shí)施例涉及一種干燥骨料混合物，其按下列步驟制備得到首先將粒子狀骨料、水溶性粘結(jié)劑、能與水溶性粘結(jié)劑起交聯(lián)反應(yīng)的交聯(lián)劑以及水混合而成骨料混合物，然后為了避免在混合階段水溶性粘結(jié)劑和交聯(lián)劑之間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，通過攪拌以蒸發(fā)水分，從而得到單粒構(gòu)造的干燥骨料混合物；且該干燥骨料混合物在成型時(shí)再根據(jù)需要添加水形成鑄造成型材料。
所述的干燥骨料混合物中的骨料上被覆了一層水溶性粘結(jié)劑。
本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例中，干燥骨料混合物里還含有潤滑劑。
本發(fā)明還涉及一種鑄造成型方法，該方法包括如下步驟不含上述交聯(lián)劑的干燥骨料混合物中加入水后，進(jìn)行冷凍，形成單粒構(gòu)造；將這些單粒構(gòu)造的骨料混合物填進(jìn)鑄造成型模具空間后，蒸發(fā)掉其中的水分，使上述骨料混合物固化，鑄造成型；然后將成型澆鑄物從鑄造成型模具空間中取出。
本發(fā)明還涉及一種鑄造成型方法，該方法包括下列步驟冷凍骨料混合物，以形成單粒構(gòu)造；將一次充填鑄造成型模具空間的用量或更多量的上述骨料混合物放入容器中；在混合物不解凍的溫度下連續(xù)攪拌，以維持其單粒構(gòu)造；然后，在需要時(shí)將這種單粒構(gòu)造的骨料混合物充填到鑄造成型模具空間里。
在不含潤滑劑的干燥骨料混合物里添加水，再冷凍并添加潤滑劑，形成骨料混合物。使用這樣的骨料混合物比直接使用含有潤滑劑的干燥骨料混合物效果更好。
本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例涉及到一種鑄造成型方法，該方法包括下列步驟將不含潤滑劑和交聯(lián)劑的上述干燥骨料混合物，通過添加水并攪拌使骨料混合物發(fā)泡；然后將發(fā)泡后的骨料混合物填充到鑄造成型空間里；再將上述骨料混合物中的水分蒸發(fā)掉，使上述骨料混合物固化，鑄造成型；最后從上述鑄造成型空間中將成型鑄體取出。
本發(fā)明還涉及一種鑄造成型方法，該方法包括下列步驟將含有上述交聯(lián)劑的干燥骨料混合物，添加水后并進(jìn)行冷凍，形成單粒構(gòu)造的骨料混合物；然后將這種單粒構(gòu)造的骨料混合物填充到鑄造成型空間里；再將上述骨料混合物中的水分蒸發(fā)掉，使上述骨料混合物固化；待水溶性粘結(jié)劑與交聯(lián)劑發(fā)生充分的交聯(lián)反應(yīng)后，從上述鑄造成型空間中將成型鑄體取出。
本發(fā)明還涉及一種鑄造成型方法，該方法包括下列步驟冷凍骨料混合物使其具有單粒構(gòu)造；將這種單粒構(gòu)造的骨料混合物，取出比在上述鑄造成型空間中進(jìn)行一次填充所需要的量更多或相等的量放入容器中；在上述骨料混合物不會解凍的環(huán)境下，通過攪拌使上述骨料混合物維持上述的單粒構(gòu)造；然后將這種單粒構(gòu)造的骨料混合物填充到鑄造成型空間里。
本發(fā)明涉及一種鑄造成型方法，該方法包括下列步驟將含有上述交聯(lián)劑的上述干燥骨料混合物添加水，并冷凍，形成單粒構(gòu)造的骨料混合物；然后將這種單粒構(gòu)造的骨料混合物填充到鑄造成型空間里；通過加熱或通風(fēng)，使鑄造成型空間里的骨料混合物中的水分蒸發(fā)掉，同時(shí)使骨料混合物固化；從鑄造成型空間中將成型鑄體取出后，使取出后的成型鑄體中的水溶性粘結(jié)劑與交聯(lián)劑進(jìn)行充分的交聯(lián)反應(yīng)。
本發(fā)明所涉及的一種鑄造成型方法包括如下步驟取出比在鑄造成型空間中進(jìn)行一次填充所需要的量更多或相等的量的單粒構(gòu)造的鑄造成型混合物放入容器中；在上述混合物不會解凍的環(huán)境下，通過連續(xù)攪拌使上述骨料混合物維持上述的單粒構(gòu)造；然后將其填充到鑄造成型空間里。
本發(fā)明另一較佳實(shí)施例涉及一種鑄造成型方法，該方法包括下列步驟將含交聯(lián)劑的上述干燥骨料混合物添加水，并攪拌使其發(fā)泡；然后將發(fā)泡后的骨料混合物填充到鑄造成型空間里；再將上述骨料混合物中的水分蒸發(fā)掉；待水溶性粘結(jié)劑與交聯(lián)劑產(chǎn)生的交聯(lián)反應(yīng)充分完成后，從上述鑄造成型空間中將成型鑄體取出。
本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例涉及一種鑄造成型方法，該方法包括下列步驟在含交聯(lián)劑的上述干燥骨料混合物中添加水并攪拌，使其發(fā)泡；然后將發(fā)泡后的骨料混合物填充到鑄造成型空間里；再將上述骨料混合物中的水分蒸發(fā)掉；然后從上述鑄造成型空間中將成型鑄體取出后，使水溶性粘結(jié)劑與交聯(lián)劑發(fā)生充分的交聯(lián)反應(yīng)。
本發(fā)明還涉及用上述鑄造成型方法制造的鑄造鋁合金用的型芯。
在本發(fā)明中，所述的粒子狀骨料包括下列的一種成分或多種成分硅砂、鋁砂、橄欖石礦砂、鉻鐵礦砂、鋯砂、莫來石砂等等。
在本發(fā)明中的干燥骨料混合物中由于使用了水溶性粘結(jié)劑，使得在用本發(fā)明的鑄造成型方法制造的型芯進(jìn)行溶液灌注時(shí)，由于上述粘結(jié)劑容易揮發(fā)和分解，就可以很容易地從澆鑄物中取出型芯。
這里的水溶性粘結(jié)劑最好是在常溫下具有水溶性的物質(zhì)。使用常溫下具有水溶性的水溶性粘結(jié)劑，在通過對上述干燥骨料混合物添加水分制造骨料混合物時(shí)，粒子狀骨料上被涂覆的水溶性粘結(jié)劑不需要加熱即可與水混合。由于常溫下不具有水溶性的水溶性粘結(jié)劑必須經(jīng)過加熱才能與水混合，所以不經(jīng)加熱，粘結(jié)劑就不會產(chǎn)生效果。并且通過冷凍固化使骨料混合物產(chǎn)生單粒構(gòu)造的情況下進(jìn)行加熱會造成時(shí)間和能量的浪費(fèi)。
本發(fā)明中使用的水溶性粘結(jié)劑較佳的至少是聚乙烯醇及其衍生物、淀粉及其衍生物中的一種。聚乙烯醇衍生物的例子有含有醋酸基、羧基、丁酸基、硅烷醇基等基團(tuán)的聚乙烯醇物質(zhì)。淀粉的例子有馬鈴薯、玉米、木薯和小麥等制造的淀粉。淀粉衍生物的例子有醚化淀粉、酯化淀粉、交聯(lián)淀粉等。熱塑性淀粉、接枝淀粉等由于粘結(jié)強(qiáng)度不夠，在本發(fā)明中不適合用作粘結(jié)劑。本發(fā)明中使用的水溶性粘結(jié)劑易于得到，尤其是商業(yè)上可廉價(jià)地得到。
本發(fā)明中水溶性粘結(jié)劑的含量，以骨料為100重量份計(jì)，最好是0.1至5.0份。水溶性粘結(jié)劑的含量小于0.1份時(shí)，無法得到具有足夠強(qiáng)度的成型鑄件。水溶性粘結(jié)劑的含量大于5.0份時(shí)，經(jīng)冷凍后的混合物中的單粒構(gòu)造易于結(jié)塊，因此，維持經(jīng)冷凍后的混合物中的單粒構(gòu)造需要大量的時(shí)間和勞動，并且得到的鑄件強(qiáng)度過高。
為了制造干燥骨料混合物，在將水分從上述骨料混合物中蒸發(fā)掉以前，在該骨料混合物中不含交聯(lián)劑的情況下，以粒子狀骨料的總重計(jì)(100份)，水溶性粘接劑中的水和添加進(jìn)的水的重量以5至30重量份較為實(shí)用。但是，對于骨料混合物中含有交聯(lián)劑的情況，以粒子狀骨料的總重計(jì)，水溶性粘結(jié)劑中的水、交聯(lián)劑中的水以及添加的水的總量以5至30重量份較為實(shí)用。若水的含量太少時(shí)，骨料不能均勻被粘結(jié)劑覆蓋，但水的含量太多又會使干燥時(shí)間太長。
為了制造干燥骨料混合物，骨料混合物中的水分，可以通過加熱、減壓以及通風(fēng)等方法進(jìn)行蒸發(fā)。
加熱法蒸發(fā)水分，例如，將粒子狀骨料、水溶性粘結(jié)劑水溶液和水在攪拌機(jī)中一邊攪拌一邊通熱風(fēng)，大約100℃的熱風(fēng)吹在被攪拌的混合物上大約需要10分鐘。
減壓法蒸發(fā)水分，例如，保持在25℃恒溫槽內(nèi)的骨料混合物，抽到0.01Mpa最好。
通風(fēng)法則使用加熱、加壓的空氣進(jìn)行。
本發(fā)明中的干燥骨料混合物的骨料被覆上了水溶性粘接劑。
本發(fā)明的干燥骨料混合物的最終含水量，較佳地是能達(dá)到上述混合物重量的1.0％以下。
本發(fā)明的吹送填充過程中，如果使用潤滑劑，在一次填充完成后至下一次填充的期間內(nèi)，可以防止噴頭內(nèi)的骨料粒子相互間發(fā)生凝聚，在一定程度上保證了連續(xù)吹填，從而保證了鑄造成型空間中的骨料混合物能穩(wěn)定且高密度地填充。
本發(fā)明中所使用的潤滑劑，例如可以是液體石蠟等非蠟狀鏈烷烴類物質(zhì)，硬脂酸鈣、硬脂酸鋅或硬脂酸鎂等硬脂酸鹽。在上述骨料混合物冷凍之前以及冷凍之后，通過添加潤滑劑可使得這類骨料混合物能夠容易地形成單粒構(gòu)造，并且也易于保持單粒構(gòu)造。冷凍后進(jìn)行添加潤滑劑的話，可以得到更好的效果。
采用硬脂酸鈣做潤滑劑時(shí)，所使用的量相對于粒子狀骨料的總重量(100份計(jì))大約為0.01重量份至0.1重量份。
上述干燥骨料混合物中含有交聯(lián)劑，使之與水溶性粘結(jié)劑產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)的方法是通過加熱交聯(lián)劑使之產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)，使得水溶性粘結(jié)劑對粒子狀骨料結(jié)合得更加牢固，從而使得水溶性粘結(jié)劑與水分子間更難于發(fā)生反應(yīng)。因而，用這種骨料混合物成型的成型鑄件即使在高濕度環(huán)境下也能非常好地保持其原有性質(zhì)。
為了制造本發(fā)明中的干燥骨料混合物，通過加熱使水分蒸發(fā)時(shí)，水溶性粘結(jié)劑以及與水溶性粘結(jié)劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的交聯(lián)劑被迅速地加熱到交聯(lián)反應(yīng)溫度以上，使之發(fā)生迅速的交聯(lián)反應(yīng)，從而使得其后的成型過程中不能發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，結(jié)果是成型鑄造過程中得不到好的交聯(lián)效果，因此對交聯(lián)反應(yīng)不能進(jìn)行急速加熱。
使用丁烷四羧酸作交聯(lián)劑時(shí)，加熱的溫度必須低于丁烷四羧酸的熔點(diǎn)，即低于180℃。
在本發(fā)明中使用的交聯(lián)劑，例如，像乙二醛等醛類的化合物，或者是N-羥甲基脲或N-羥甲基三聚氰酰胺等N-羥甲基類化合物，或者是草酸、馬來酸、琥珀酸、丁烷四羧酸、甲基乙烯基醚-馬來酸共聚物等羧酸類化合物，環(huán)氧類化合物，活性乙烯基類化合物，二異氰酸酯(鹽)類化合物，絡(luò)合劑等等。但并不僅限于此。
環(huán)氧類化合物的一個(gè)例子有環(huán)氧氯丙烷。
活性乙烯基類化合物例如二乙烯基苯。
二異氰酸酯(鹽)類化合物的例子有環(huán)己基二異氰酸酯，二苯基甲烷-4和4-三氯乙烯二異氰酸酯。
絡(luò)合劑的例子包括Cu、B、Al、Ti、Zr、Sn、V或Cr。因?yàn)樵诠橇匣旌衔镏?，絡(luò)合劑涉及到累積金屬，其不適合于在循環(huán)使用的骨料粒子。
在使用上述交聯(lián)劑進(jìn)行鑄造成型時(shí)或者澆鑄時(shí)，只產(chǎn)生少量的有害氣體，最好是使用起酯化反應(yīng)的交聯(lián)劑，即，具有羧基的交聯(lián)劑。
交聯(lián)劑的使用量為水溶性粘結(jié)劑總重量的5wt％至50wt％。交聯(lián)劑的使用量若達(dá)不到水溶性粘結(jié)劑的5wt％，就無法得到充分的交聯(lián)反應(yīng)，成型鑄件在高濕度環(huán)境下就無法保持需要的強(qiáng)度。另一方面，交聯(lián)劑的使用量若超過水溶性粘結(jié)劑的50wt％，成型鑄件雖然在高濕度環(huán)境下可以保持應(yīng)有的強(qiáng)度，但其效果與使用50wt％的交聯(lián)劑的效果是等同的。因此，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，沒有必要使用50wt％以上的交聯(lián)劑。
交聯(lián)劑以水溶液形式使用，例如，使用20重量％丁烷四羧酸水溶液，或20重量％甲基乙烯基醚-順丁烯二酸共聚物水溶液。
在本發(fā)明的鑄造成型方法中，干燥骨料混合物里添加的水量，以干燥骨料混合物的重量為100份計(jì)，添加的水量為0.5到10.0份。本發(fā)明中干燥骨料混合物里添加的水分散在水溶性粘結(jié)劑中，成型工藝?yán)飳⑵湔舭l(fā)掉，在水分蒸發(fā)的過程中粘結(jié)劑將粒子狀骨料固化起來。當(dāng)添加的水量不足0.5重量份時(shí)，由于水溶性粘結(jié)劑的粘度過高，使得粘結(jié)劑不能將到粒子狀骨料充分固化起來，導(dǎo)致成型鑄件強(qiáng)度不夠。反之，當(dāng)添加的水量超過10.0重量份時(shí)，由于水分的蒸發(fā)，在成型鑄件中將會形成空洞，導(dǎo)致成型鑄件的強(qiáng)度下降。并且，由于要蒸發(fā)掉多余的水分，將會消耗更多的能量和時(shí)間，這是很不經(jīng)濟(jì)的。
交聯(lián)反應(yīng)一般在成型鑄體從鑄造成型空間中取出前和取出后進(jìn)行，從鑄造成型空間中將成型鑄體取出前進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)時(shí)，將使生產(chǎn)周期變長；若不希望生產(chǎn)周期過長時(shí)，最好在成型鑄體從鑄造成型空間中取出后進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。
成型鑄體從鑄造成型空間中取出后進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)的時(shí)間是例如，220℃的環(huán)境下，進(jìn)行40分鐘左右；250℃的環(huán)境下，進(jìn)行20分鐘左右；一般溫度越高，交聯(lián)反應(yīng)的時(shí)間越短。
在本發(fā)明的成型方法中，通過對在干燥骨料混合物中添加水得到的骨料混合物進(jìn)行冷凍形成單粒構(gòu)造。由此得到的骨料混合物能將鑄造成型空間的細(xì)微部分充分充填。
這里所說的單粒構(gòu)造是指，具有能充填到鑄造成型空間細(xì)微部分的大小、且能在鑄造成型空間均勻分布的粒子狀骨料的單粒子，以及由粒子狀骨料的粒子間結(jié)合而成的小凝結(jié)塊。
在本發(fā)明的成型方法中，所說的在本發(fā)明的干燥骨料混合物里添加水分形成的骨料混合物在冷凍狀態(tài)下得到的單粒構(gòu)造，指的是骨料表面被冷凍后的粘結(jié)劑水溶液(干燥混合物表面的粘結(jié)劑在水里溶解形成)所包覆的狀態(tài)。
維持冷凍后的骨料混合物單粒構(gòu)造的方法指的是在骨料混合物的水分不會解凍的環(huán)境下，例如，溫度在0℃以下的環(huán)境中用攪拌裝置進(jìn)行攪拌；或采用吹入-20℃到-30℃或者比這更低溫度的空氣一樣的低溫壓縮氣體來攪拌。由于骨料混合物一直保持單粒構(gòu)造，在使用吹填工藝的情況下，可以保持持續(xù)的吹填。
本發(fā)明的成型方法的一個(gè)例子是，在干燥骨料混合物中添加水分得到的骨料混合物，然后進(jìn)行攪拌使其發(fā)泡，將這一發(fā)泡后的骨料混合物填充到鑄造成型空間中。由于對骨料混合物進(jìn)行攪拌，氣泡內(nèi)的空氣將均勻分散。因此，當(dāng)用這種骨料混合物加壓充填到鑄造成型空間里時(shí)，可得到一種骨料混合物的流動效果，所以，在這種成型方法中不需要用潤滑劑。
另外，在這一成型方法中，因攪拌而在骨料混合物中分散的氣孔、粘結(jié)劑中的水分，在被加熱的模具的熱量的作用下，會向鑄件中心部聚集。因此模具的中心部的骨料充填密度將比較低。在鑄造中使用這樣的鑄件，由于中心部的低充填密度使得粘結(jié)劑的量變少。因此由粘結(jié)劑的分解產(chǎn)生的氣體也會變少；此外，通過鑄件的多空孔部分，粘結(jié)劑分解產(chǎn)生的氣體更易于排出。
為了發(fā)泡而進(jìn)行的攪拌是用攪拌機(jī)進(jìn)行的，產(chǎn)生的氣泡在混合物中平均分布。攪拌時(shí)間大約1分鐘就完全夠了。
另外，本發(fā)明中使用的鑄造用型芯，是采用本發(fā)明中的鑄件成型方法而得到的。本發(fā)明的鑄造用型芯用于非鐵系合金，例如鋁合金的鑄造時(shí)，灌入模具的溶液溫度為700℃左右；鐵系材料的灌注溫度采用比1400℃低的溶液進(jìn)行時(shí)，會由于這樣的高溫使得本發(fā)明中所采用的水溶性粘結(jié)劑揮發(fā)、分解。因此，澆鑄物冷卻后可以容易地從型芯上取下。此外，本發(fā)明中采用的鑄造用型芯，用于鐵系等金屬的鑄造時(shí)，若在型芯表面加上涂料即可生產(chǎn)出高質(zhì)量的鐵系等金屬鑄件，模具也可以容易地脫掉。這里采用的涂料，例如，酒精類的涂料、水性的涂料。
在本發(fā)明中，將骨料混合物充填進(jìn)鑄造成型空間的方法，是吹填、加壓以及讓鑄件成型空間減壓而產(chǎn)生吸入等。
蒸發(fā)掉鑄造成型空間中充填進(jìn)的骨料混合物中的水分的方法，包括利用鑄造成型空間中的高溫使水分蒸發(fā)，過熱水蒸汽以及微波的照射，放置于真空環(huán)境下，按照需要也可向鑄造成型空間內(nèi)灌氣。


圖1為實(shí)施本發(fā)明成型方法中某一方法的鑄造成型裝置的正剖面示意圖；圖2為實(shí)施本發(fā)明成型方法中另一方法的鑄造成型裝置的正剖面示意圖；圖3為經(jīng)過冷凍后的骨料混合物，在進(jìn)行攪拌與不進(jìn)行攪拌情況下模具內(nèi)的骨料混合物的充填密度的測定結(jié)果圖；圖4為對骨料混合物每三次充填進(jìn)行一次攪拌時(shí)，在骨料混合物中添加潤滑劑和不添加潤滑劑的情況下，模具內(nèi)混合物充填密度的測定結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式
以下對本發(fā)明的干燥骨料混合物以及鑄造成型法進(jìn)行具體的說明。
干燥骨料混合物的制造方法(1)將粒子狀骨料100重量份，相對于該粒子狀骨料重量為0.1到5.0份的粘結(jié)劑水溶液，及5到30重量份水(為水溶性粘結(jié)劑水溶液中的水份以及添加進(jìn)的水的總量)進(jìn)行混合；然后利用熱風(fēng)將混合物中的水分蒸發(fā)掉，從而得到在粒子狀骨料表面覆有水溶性粘結(jié)劑的干燥狀態(tài)的骨料混合物。
干燥骨料混合物的制造方法(2)將粒子狀骨料100重量份，相對于該粒子狀骨料重量為0.1到5.0份的粘結(jié)劑水溶液，約20wt％的交聯(lián)劑水溶液(其包含相對于水溶性粘結(jié)劑重量為5到50％的交聯(lián)劑)，及5到30重量份水(為水溶性粘結(jié)劑水溶液中的水分、交聯(lián)劑水溶液中的水分以及添加進(jìn)的水的總量重量份)進(jìn)行混合；然后利用熱風(fēng)將混合物中的水分蒸發(fā)掉，從而得到在粒子狀骨料表面覆有水溶性粘結(jié)劑的干燥狀態(tài)的骨料混合物。
成型方法(1)參考圖1對成型方法進(jìn)行說明。在100重量份由干燥骨料混合物的制造方法(1)得到的干燥骨料混合物中添加0.5到10.0重量份的水，并將其充分混合后，在保持-20℃到-30℃的冷凍箱內(nèi)用攪拌機(jī)進(jìn)行混合使其固化形成單粒構(gòu)造。并將鑄造成型用模具7的內(nèi)腔8里一次充填所需量以上的骨料混合物儲存在吹填用噴頭2內(nèi)。同時(shí)，在上述骨料混合物的水分不會解凍的溫度環(huán)境下使用攪拌器5進(jìn)行攪拌，使得上述骨料混合物維持上述單粒構(gòu)造。圓筒3的下降使得其前端安裝的密封環(huán)4可將噴頭2密封起來。然后，骨料混合物1被噴頭2上安裝的進(jìn)氣管6輸進(jìn)的壓縮空氣吹填到位于噴頭2下面的鑄造成型用模具7的內(nèi)腔8里。該內(nèi)腔8溫度保持在水的蒸發(fā)溫度以上，水溶性粘結(jié)劑不至于急劇分解的溫度之下，最好是150℃到250℃的范圍內(nèi)。在充填進(jìn)的骨料混合物中的水分蒸發(fā)、固化后，從鑄造成型用模具7的內(nèi)腔8內(nèi)，將成型鑄件取出。
成型方法(2)
在100重量份由干燥骨料混合物的制造方法(2)得到的干燥骨料混合物中添加0.5到10.0重量份的水，并將其充分混合，一邊混合一邊用-30℃以下的氮?dú)膺M(jìn)行冷凍固化和形成單粒構(gòu)造。并將鑄造成型用模具7的內(nèi)腔8里一次充填所需量以上的骨料混合物儲存在吹填用噴頭2內(nèi)，同時(shí)，在上述骨料混合物的水分不會解凍的溫度環(huán)境下使用攪拌器5進(jìn)行攪拌，使得上述骨料混合物維持上述單粒構(gòu)造。圓筒3的下降使得其前端安裝的密封環(huán)4可將噴頭2密封起來。然后，骨料混合物1被噴頭2上安裝的進(jìn)氣管6輸進(jìn)的壓縮空氣吹填到位于噴頭2下面的鑄造成型用模具7的內(nèi)腔8里。該內(nèi)腔8溫度保持在水的蒸發(fā)溫度以上，水溶性粘結(jié)劑不至于急劇分解的溫度之下，最好是150℃到250℃的范圍內(nèi)。在充填進(jìn)的骨料混合物中的水分蒸發(fā)、固化后，從鑄造成型用模具7的內(nèi)腔8內(nèi)，將成型鑄件取出。然后，將取出來的成型鑄件置于水溶性粘結(jié)劑與交聯(lián)劑能進(jìn)行充分交聯(lián)反應(yīng)的溫度中，最好是保持在200℃到250℃的恒溫槽內(nèi)。經(jīng)過充分反應(yīng)的時(shí)間，最好是20到90分鐘，經(jīng)過充分的交聯(lián)反應(yīng)后，將成型鑄件從恒溫槽中取出。
另外，冷凍固化也可在-20℃到-30℃的冷凍機(jī)的冷風(fēng)中進(jìn)行，其余的步驟同上述方法。
成型方法(3)在100重量份由干燥骨料混合物的制造方法(2)得到的干燥骨料混合物中添加0.5到10.0重量份的水，并將其充分混合，然后，在保持-20℃到-30℃的冷凍箱內(nèi)用攪拌機(jī)進(jìn)行混合使其固化形成單粒構(gòu)造。并將鑄造成型用模具7的內(nèi)腔8里一次充填所需量以上的骨料混合物儲存在吹填用噴頭2內(nèi)。同時(shí)，在上述骨料混合物的水分不會解凍的溫度環(huán)境下使用攪拌器5進(jìn)行攪拌，使得上述骨料混合物維持上述單粒構(gòu)造。圓筒3的下降使得其前端安裝的密封環(huán)4可將噴頭2密封起來。然后，骨料混合物1被噴頭2上安裝的進(jìn)氣管6輸進(jìn)的壓縮空氣吹填到溫度保持在水的蒸發(fā)溫度以上，水溶性粘結(jié)劑不至于急劇分解的溫度之下，最好是150℃到250℃范圍內(nèi)，位于噴頭2下面的鑄造成型用模具7的內(nèi)腔8里。在充填進(jìn)的骨料混合物中的水分蒸發(fā)、交聯(lián)反應(yīng)充分進(jìn)行后，從鑄造成型用模具7的內(nèi)腔8內(nèi)，將成型鑄件取出。
成型方法(4)參考圖2對成型方法進(jìn)行說明。在100重量份由干燥骨料混合物的制造方法(2)得到的干燥骨料混合物中添加0.5到10.0重量份的水，并將其攪拌混合，使其發(fā)泡。然后，將上述骨料混合物1放入圓筒3內(nèi)，隨著圓筒的伸長，骨料混合物1被充填入位于圓筒3上面，溫度保持在水的蒸發(fā)溫度以上，水溶性粘結(jié)劑不至于急劇分解的溫度之下，最好是150℃到250℃范圍內(nèi)的模具7的內(nèi)腔8里。在充填進(jìn)的骨料混合物中的水分蒸發(fā)，固化后，從鑄造成型用模具7的內(nèi)腔8內(nèi)，將成型鑄件取出。然后，將取出來的成型鑄件置于水溶性粘結(jié)劑與交聯(lián)劑能進(jìn)行充分交聯(lián)反應(yīng)的溫度中，最好是保持在200℃到250℃的恒溫槽內(nèi)；經(jīng)過充分反應(yīng)的時(shí)間，最好是20到90分鐘，經(jīng)過充分的交聯(lián)反應(yīng)后，將成型鑄件從恒溫槽中取出。
實(shí)施例1上述干燥骨料混合物的制造方法(1)得到的干燥骨料混合物，其包括100重量份的硅砂(flattery sand)、0.4重量份的聚乙烯醇R-2105和R-1130(兩者都為含有硅烷醇基的聚乙烯醇衍生物、R-2105為低粘度、R-1130為高粘度)、0.8重量份的聚乙烯醇PVA105和PVA124(兩者都是完全懸浮的聚乙烯醇，都為谷那勒的產(chǎn)品，PVA105為低粘度，PVA124為高粘度)。將100重量份的干燥骨料混合物與6重量份的水，在保持約-30℃的冷凍箱內(nèi)用攪拌機(jī)進(jìn)行混合使其固化形成單粒構(gòu)造。參考圖1進(jìn)行說明，將上述骨料混合物大約500g放入在-30℃的冷凍箱內(nèi)經(jīng)過預(yù)冷的吹填用噴頭2內(nèi)，再經(jīng)-30℃預(yù)冷的攪拌器5，以60rpm的速度進(jìn)行攪拌，使得上述骨料混合物維持上述單粒構(gòu)造。圓筒3的下降使得其前端安裝的密封環(huán)4可將噴頭2密封起來。然后，大約100g骨料混合物1被噴頭2上安裝的進(jìn)氣管6輸進(jìn)的壓縮空氣吹填入位于噴頭2下面的模具7的內(nèi)腔8里，該內(nèi)腔8容量為大約70cm3，且利用模具7里的電加熱器保持150℃的恒溫，保持2分鐘，使骨料混合物中的水被蒸發(fā)，待骨料混合物固化后，從鑄造成型用模具7的內(nèi)腔8內(nèi)，將成型鑄件取出。
將上述成型鑄件作為鑄造模具的型芯，進(jìn)行了鑄造測試。在710℃的溫度下澆鑄鋁合金(AC4B)，4種聚乙烯醇(水溶性粘結(jié)劑)，以及2種交聯(lián)劑都沒有異味及鑄造缺陷發(fā)生。并且，由于使用710℃的溶液進(jìn)行澆鑄時(shí)，產(chǎn)生的熱量使得粘結(jié)劑揮發(fā)和分解，使得成型物冷卻后，型芯很容易取出。
實(shí)施例2由上述干燥骨料混合物的制造方法(2)得到的干燥骨料混合物，其包括100重量份的硅砂，0.8重量份的聚乙烯醇(JP-05)(由日本VAM &Poval公司制造)，0.34重量份的作為交聯(lián)劑的丁烷四羧酸(BT-W新日本理化制造)。將100重量份的干燥骨料混合物的與6重量份的水，一邊混合，一邊用-30℃以下的氮?dú)馐构橇匣旌衔锢鋮s固化(參考圖1進(jìn)行說明)。將上述骨料混合物大約500g放入在約-30℃的氮?dú)猸h(huán)境內(nèi)經(jīng)過預(yù)冷的吹填用噴頭2內(nèi)，再經(jīng)約-30℃的氮?dú)忸A(yù)冷的攪拌器5，以60rpm的速度進(jìn)行攪拌，使得上述骨料混合物維持上述單粒構(gòu)造。圓筒3的下降使得其前端安裝的密封環(huán)4可將噴頭2密封起來。然后，大約100g骨料混合物1被噴頭2上安裝的進(jìn)氣管6輸進(jìn)的壓縮空氣吹填入位于噴頭2下面的模具7的內(nèi)腔8里，該內(nèi)腔8容量為大約70cm3，且利用模具7里的電加熱器保持150℃的恒溫，保持2分鐘，使骨料混合物中的水被蒸發(fā)，待骨料混合物固化后，從鑄造成型用模具7的保持150℃恒溫的內(nèi)腔8內(nèi)，將成型鑄件取出。然后，將成型鑄件放入200℃的恒溫槽，保持80分鐘，促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)，其后，將其取出，放入濕度30％的恒濕槽，在常溫下自然冷卻。將上述成型鑄件做成彎曲試驗(yàn)片，進(jìn)行了彎曲試驗(yàn)，測量了其彎曲強(qiáng)度，并與做成彎曲試驗(yàn)片后放入350℃的恒溫槽保持30分鐘后的試驗(yàn)片的彎曲強(qiáng)度進(jìn)行對比，算出了其強(qiáng)度劣化率。這一強(qiáng)度劣化率可以作為型芯用于鑄造鋁合金一類的輕金屬時(shí)，判斷從成型鑄件中取出型芯的難易程度的標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)的結(jié)果見表1。由這一結(jié)果可知，同一試驗(yàn)條件下，一對照產(chǎn)品(粘結(jié)劑為苯酚樹脂)強(qiáng)度劣化率為20％左右，另一用于鑄造鋁合金的產(chǎn)品[旭有機(jī)材工業(yè)的AD產(chǎn)品(粘結(jié)劑為丙烯酸樹脂)]強(qiáng)度劣化率為70％左右，由此可知，使用本發(fā)明中的采用粘結(jié)劑的成型方法制造的成型鑄件有很好的性能。
表1

將采用本實(shí)施例的方法制作的成型鑄件做成的試驗(yàn)片，與放入濕度30％的恒濕槽內(nèi)的試驗(yàn)片以及濕度98％的恒濕槽內(nèi)保持24小時(shí)的試驗(yàn)片一起測定充填密度和彎曲強(qiáng)度。測定結(jié)果如表2所示。由表2可知，添加了交聯(lián)劑的成型鑄件，盡管在濕度98％的恒濕槽內(nèi)保存了24小時(shí)，對于鑄件來說，仍然保持了足夠的彎曲強(qiáng)度。另外，除了不含交聯(lián)劑，其他條件與上述方法完全相同時(shí)，得到的成型鑄件做成的試驗(yàn)片與放入濕度30％的恒濕槽內(nèi)的試驗(yàn)片以及本實(shí)施例的方法制作的成型鑄件做成的試驗(yàn)片盡管強(qiáng)度相同，但是，在濕度98％的恒濕槽內(nèi)保存的試驗(yàn)片，強(qiáng)度就只有0.5Mpa以下。因此，需要在高濕度環(huán)境下保存鑄造模型時(shí)，本發(fā)明中在骨料混合物里添加交聯(lián)劑的方法是非常適用的。
表2

實(shí)施例3按照實(shí)施例2所述的方法重復(fù)鑄造成型鑄件。將骨料混合物1吹填進(jìn)模具內(nèi)腔8的工藝中，除骨料混合物1在吹填前用攪拌器5進(jìn)行攪拌和不進(jìn)行攪拌的條件以外，其他條件用實(shí)施例2所述的流程和順序重復(fù)鑄造成型鑄件。內(nèi)腔8內(nèi)的骨料混合物1的填充密度的測定結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，骨料混合物在吹填前用攪拌器進(jìn)行攪拌的情況下，可以得到穩(wěn)定的高密度；骨料混合物在吹填前不用攪拌器進(jìn)行攪拌的情況下，得不到穩(wěn)定的高密度，也得不到所希望的成型鑄件。
實(shí)施例4按照實(shí)施例2所述的方法重復(fù)鑄造成型鑄件。并且，在實(shí)施例2所述的方法中，在對骨料混合物進(jìn)行冷凍后，再在此冷凍骨料混合物中加入相對于骨料重量為0.01重量份的硬脂酸鈣作潤滑劑。在多次重復(fù)鑄造成型鑄件時(shí)，向模具內(nèi)腔8中進(jìn)行充填工藝時(shí)，每三次連續(xù)吹填對骨料混合物攪拌一次。內(nèi)腔中的骨料混合物的填充密度的測定結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，由于在骨料混合物1中添加了潤滑劑，盡管每三次充填才對混合物進(jìn)行一次攪拌，也能得到穩(wěn)定的高充填密度。
實(shí)施例5上述干燥骨料混合物的制造方法(2)得到的干燥骨料混合物，其包括100重量份的硅砂(flattery sand)、2.0重量份的淀粉(日淀化學(xué)制造)和0.86重量份的甲基乙烯基醚-馬來酸共聚物。將100重量份的干燥骨料混合物與6重量份的水，在-30℃的氮?dú)庵羞M(jìn)行混合使其固化。參考圖1進(jìn)行說明，將上述骨料混合物大約500g放入在-30℃以下的氮?dú)庵薪?jīng)過預(yù)冷的吹填用噴頭2內(nèi)，在約-30℃氮?dú)猸h(huán)境中用攪拌器5，以60rpm的速度進(jìn)行攪拌，使得上述骨料混合物維持上述單粒構(gòu)造。圓筒3的下降使得其前端安裝的密封環(huán)4可將噴頭2密封起來。然后，大約100g骨料混合物1被噴頭2上安裝的進(jìn)氣管6輸進(jìn)的壓縮空氣吹填入位于噴頭2下面的模具7的內(nèi)腔8里，該內(nèi)腔8容量為大約70cm3，且利用模具7里的電加熱器保持150℃的恒溫，保持2分鐘，使骨料混合物中的水被蒸發(fā)，待骨料混合物固化后，從鑄造成型用模具7的內(nèi)腔8內(nèi)，將成型鑄件取出。然后，將成型鑄件放入250℃的恒溫槽，保持60分鐘，促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)，其后，將其取出。將上述成型鑄件做成彎曲試驗(yàn)片，放入濕度30％的恒濕槽內(nèi)的試驗(yàn)片以及濕度98％的恒濕槽內(nèi)保持24小時(shí)的試驗(yàn)片一起測定充填密度和彎曲強(qiáng)度。測定結(jié)果如表3所示。由表3可知，盡管在濕度98％的恒濕槽內(nèi)保存了24小時(shí)，對于鑄造來說，仍然保持了足夠的彎曲強(qiáng)度。
表3

實(shí)施例6上述干燥骨料混合物的制造方法(2)得到的干燥骨料混合物，其包括100重量份的硅砂(flattery sand)、0.2重量份的聚乙烯醇(JP-05)(由日本VAM & Poval公司制造)，1.0重量份的淀粉(日淀化學(xué)制造)和0.86重量份的丁烷四羧酸(BT-W新日本理化制造)。將100重量份的干燥骨料混合物與6重量份的水，在-30℃的氮?dú)庵羞M(jìn)行混合使其固化。參考圖1進(jìn)行說明將上述骨料混合物大約500g放入在-30℃的氮?dú)庵薪?jīng)過預(yù)冷的吹填用噴頭2內(nèi)，在-30℃氮?dú)猸h(huán)境中用攪拌器5，以60rpm的速度進(jìn)行攪拌，使得上述骨料混合物維持上述單粒構(gòu)造。圓筒3的下降使得其前端安裝的密封環(huán)4可將噴頭2密封起來。然后，大約100g骨料混合物1被噴頭2上安裝的進(jìn)氣管6輸進(jìn)的壓縮空氣吹填入位于噴頭2下面的模具7的內(nèi)腔8里，該內(nèi)腔8容量為大約70cm3，且利用模具7里的電加熱器保持150℃的恒溫，保持2分鐘，使骨料混合物中的水被蒸發(fā)，待骨料混合物固化后，從鑄造成型用模具7的內(nèi)腔8內(nèi)，將成型鑄件取出。然后，將成型鑄件放入250℃的恒溫槽，保持60分鐘，促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)，其后，將其取出。將上述成型鑄件做成彎曲試驗(yàn)片，放入濕度30％的恒濕槽內(nèi)的試驗(yàn)片以及濕度98％的恒濕槽內(nèi)保持24小時(shí)的試驗(yàn)片一起測定充填密度和彎曲強(qiáng)度。測定結(jié)果，如表3所示。由表3可知，盡管在濕度98％的恒濕槽內(nèi)保存了24小時(shí)，對于鑄造來說，仍然保持了足夠的彎曲強(qiáng)度。
表4

實(shí)施例7上述干燥骨料混合物的制造方法(2)得到的干燥骨料混合物，其包括100重量份的硅砂(flattery sand)、0.8重量份的聚乙烯醇(JP-05)(由日本VAM & Poval公司制造)，0.2重量份作為交聯(lián)劑的丁烷四羧酸(BT-W新日本理化制造)。將100重量份的干燥骨料混合物與6重量份的水，用攪拌機(jī)以300rpm的速度進(jìn)行攪拌混合，使其發(fā)泡。參考圖2進(jìn)行說明，將上述骨料混合物放入圓筒3里，該圓筒是頭壓力為0.5MPa的氣缸。接著將約100克圓筒3里的混合物壓填入模具7中的、容量為大約70cm3的內(nèi)腔8里，該內(nèi)腔8利用模具7的電加熱器保持200℃的恒溫。保持2分鐘，使骨料混合物中的水被蒸發(fā)，待骨料混合物固化后，從鑄造成型用模具7的內(nèi)腔8內(nèi)，將成型鑄件取出。然后，將成型鑄件放入200℃的恒溫槽，保持80分鐘，促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)，其后，將其取出。將上述成型鑄件做成彎曲試驗(yàn)片，放入濕度30％的恒濕槽內(nèi)的試驗(yàn)片以及濕度98％的恒濕槽內(nèi)保持24小時(shí)的試驗(yàn)片一起測定充填密度和彎曲強(qiáng)度。測定結(jié)果，如表4所示。由表4可知，盡管在濕度98％的恒濕槽內(nèi)保存了24小時(shí)，對于鑄造來說，仍然保持了足夠的彎曲強(qiáng)度。
表5

實(shí)施例8在本實(shí)施例中，涉及使用兩種不同的水溶性粘結(jié)劑構(gòu)成的干燥骨料混合物進(jìn)行制作鑄造用型芯。兩種不同的干燥骨料混合物分別是由上述干燥骨料混合物的制造方法(2)得到的干燥骨料混合物。第一個(gè)干燥骨料混合物包括100重量份的硅砂(flattery sand)、0.8重量份的聚乙烯醇(JP-05)(由日本VAM & Poval公司制造)，0.2重量份作為交聯(lián)劑的丁烷四羧酸(BT-W新日本理化制造)；以及第二個(gè)干燥骨料混合物包括100重量份的硅砂(flatterysand)、1.0重量份的淀粉(日淀化學(xué)制造)，0.2重量份作為交聯(lián)劑的丁烷四羧酸(BT-W新日本理化制造)。分別將兩種干燥骨料混合物100重量份與5重量份的水進(jìn)行混合，在-30℃以下的氮?dú)庵惺蛊涔袒纬蓡瘟?gòu)造。參考圖1進(jìn)行說明，將上述骨料混合物大約500g放入在約-30℃的氮?dú)庵薪?jīng)過預(yù)冷的吹填用噴頭2內(nèi)，在-30℃氮?dú)猸h(huán)境中用攪拌器5，以60rpm的速度進(jìn)行攪拌，使得上述骨料混合物維持上述單粒構(gòu)造。圓筒3的下降使得其前端安裝的密封環(huán)4可將噴頭2密封起來。然后，大約90g骨料混合物1被噴頭2上安裝的進(jìn)氣管6輸進(jìn)的壓縮空氣吹填入位于噴頭2下面的模具7的內(nèi)腔8里，該內(nèi)腔8容量為大約60cm3，且利用模具7里的電加熱器保持150℃的恒溫。保持2分鐘，使骨料混合物中的水被蒸發(fā)，待骨料混合物固化后，從鑄造成型用模具7的內(nèi)腔8內(nèi)，將成型鑄件取出。然后，將成型鑄件放入220℃的恒溫槽，保持40分鐘，促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)，其后，將其取出。
采用酒精類涂料(MTS-720A三河礦產(chǎn)株式會社)對上述成型鑄件的表面進(jìn)行涂覆后，將其作為鑄造用型芯，進(jìn)行鑄造測試。在1420℃的溫度下澆鑄鑄鐵(FC250)，2種水溶性粘結(jié)劑都沒有異味及鑄造缺陷，變型等問題發(fā)生；并且，成型物冷卻后，型芯很容易取出。
工業(yè)實(shí)用性采用本發(fā)明的干燥骨料混合物進(jìn)行鑄造成型的方法，在成型鑄造工藝中，澆鑄過程中不會產(chǎn)生異味及有毒氣體，從澆鑄成型后的鑄體中也很容易將型芯取出，對成型時(shí)采用的鑄造成型模具也有很好的充填效果。利用水溶性粘結(jié)劑和交聯(lián)劑的交聯(lián)，得到了很好的鑄造模型耐濕性。并且，利用本發(fā)明，可以使多次進(jìn)行鑄造模型的制作時(shí)，保持穩(wěn)定的高密度充填。如果事先沒有在粒子狀骨料的表面被覆粘結(jié)劑的話，將粘結(jié)劑、交聯(lián)劑以及水在粒子狀骨料的表面均勻分散需要一定的時(shí)間。但是，本發(fā)明的干燥骨料混合物由于事先在粒子狀骨料的表面進(jìn)行了粘結(jié)劑的被覆，形成了單?；母稍锕橇匣旌衔铮沟贸尚蜕a(chǎn)線上骨料混合物的制作時(shí)間縮短。另外，利用冷凍固化形成單粒構(gòu)造的工藝也更加容易形成和保持單粒構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種干燥骨料混合物，其是將粒子狀骨料、一種或多種水溶性的粘結(jié)劑以及水進(jìn)行混合，形成骨料混合物；在進(jìn)行上述混合時(shí)，將該骨料混合物中的水蒸發(fā)掉，形成單粒構(gòu)造的干燥骨料混合物；該干燥骨料混合物在成型加工時(shí)添加水，形成鑄造成型材料。
2.如權(quán)利要求1所述的干燥骨料混合物，上述水溶性粘接劑含量為粒子狀骨料的0.1～5.0重量百分比。
3.如權(quán)利要求1或2所述的干燥骨料混合物，所述的水溶性粘接劑在常溫下可溶于水。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的干燥骨料混合物，所述的水溶性粘接劑至少是聚乙烯醇及其衍生物、淀粉及其衍生物中的一種。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的干燥骨料混合物，其還含有潤滑劑。
6.一種干燥骨料混合物，其是將粒子狀骨料、水溶性粘接劑、能與水溶性粘接劑起交聯(lián)反應(yīng)的交聯(lián)劑和水進(jìn)行混合，形成骨料混合物；在進(jìn)行上述混合時(shí)，為了避免該粘接劑與交聯(lián)劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，將該骨料混合物中的水分蒸發(fā)掉，形成單粒構(gòu)造的干燥骨料混合物；該干燥骨料混合物在成型加工時(shí)添加水，形成鑄造成型材料。
7.如權(quán)利要求6所述的干燥骨料混合物，上述水溶性粘接劑含量為粒子狀骨料的0.1～5.0重量百分比。
8.如權(quán)利要求6或7所述的干燥骨料混合物，所述的水溶性粘接劑在常溫下可溶于水。
9.權(quán)利要求6～8任一項(xiàng)所述的干燥骨料混合物，所述的水溶性粘接劑至少是聚乙烯醇及其衍生物、淀粉及其衍生物中的一種。
10.如權(quán)利要求6～9任一項(xiàng)所述的干燥骨料混合物，所述的交聯(lián)劑選自醛類化合物、N-羥甲基類化合物、羧酸類化合物、環(huán)氧類化合物、活性乙烯基類化合物、二異氰酸酯類化合物和絡(luò)合劑。
11.如權(quán)利要求10所述的干燥骨料混合物，所述的醛類化合物為乙二醛。
12.如權(quán)利要求10所述的干燥骨料混合物，所述的N-羥甲基類化合物選自于N-羥甲基脲和N-羥甲基三聚氰酰胺。
13.如權(quán)利要求10所述的干燥骨料混合物，所述的羧酸類化合物選自于草酸、馬來酸、琥珀酸、丁烷四羧酸和甲基乙烯基醚-馬來酸共聚物。
14.如權(quán)利要求6～13任一項(xiàng)所述的干燥骨料混合物，其還含有潤滑劑。
15.一種鑄造成型方法，其包括如下步驟由權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的干燥骨料混合物通過添加水得到骨料混合物，將其冷凍，形成單粒構(gòu)造；然后將這種骨料混合物填充到鑄造成型空間里；再將上述骨料混合物中的水分蒸發(fā)掉，使上述骨料混合物固化，成型所需的鑄體；最后從上述鑄造成型空間中將成型鑄體取出。
16.一種鑄造成型方法，其包括如下步驟由權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的干燥骨料混合物通過添加水得到骨料混合物，將其冷凍，形成單粒構(gòu)造；再在其中添加潤滑劑；然后將這種骨料混合物填充到鑄造成型空間里；再將上述骨料混合物中的水分蒸發(fā)掉，使上述骨料混合物固化，成型所需的鑄體；最后從上述鑄造成型空間中將成型鑄體取出。
17.如權(quán)利要求15或16所述的方法，在將骨料混合物填充到鑄造成型空間里去之前，將一次充填鑄造成型模具空間的用量或更多量的上述骨料混合物放入容器中；在混合物不解凍的溫度下連續(xù)攪拌，以維持其單粒構(gòu)造；然后將這種骨料混合物填充到鑄造成型空間里。
18.一種鑄造成型方法，其包括如下步驟由權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的干燥骨料混合物通過添加水得到骨料混合物，通過攪拌使其發(fā)泡；然后將發(fā)泡后的骨料混合物填充到鑄造成型空間里；再將上述骨料混合物中的水分蒸發(fā)掉，使上述骨料混合物固化，成型所需的鑄體；最后從上述鑄造成型空間中將成型鑄體取出。
19.一種鑄造成型方法，其包括如下步驟由權(quán)利要求6～14任一項(xiàng)所述的干燥骨料混合物通過添加水得到骨料混合物，將其冷凍，形成單粒構(gòu)造；然后將這種骨料混合物填充到鑄造成型空間里；再將上述骨料混合物中的水分蒸發(fā)掉，使上述骨料混合物固化，成型所需的鑄體；待水溶性粘結(jié)劑與交聯(lián)劑發(fā)生充分的交聯(lián)反應(yīng)后，從上述鑄造成型空間中將成型鑄體取出。
20.一種鑄造成型方法，其包括如下步驟由權(quán)利要求6～14任一項(xiàng)所述的干燥骨料混合物通過添加水得到骨料混合物，將其冷凍，形成單粒構(gòu)造；然后將這種骨料混合物填充到鑄造成型空間里；再將上述骨料混合物中的水分蒸發(fā)掉，使上述骨料混合物固化，成型所需的鑄體；然后從上述鑄造成型空間中將成型鑄體取出后，使水溶性粘結(jié)劑與交聯(lián)劑發(fā)生充分的交聯(lián)反應(yīng)。
21.一種鑄造成型方法，其包括如下步驟由權(quán)利要求6～13任一項(xiàng)所述的干燥骨料混合物通過添加水得到骨料混合物，將其冷凍，形成單粒構(gòu)造；再在其中添加潤滑劑；然后將這種骨料混合物填充到鑄造成型空間里；再將上述骨料混合物中的水分蒸發(fā)掉，使上述骨料混合物固化，成型所需的鑄體；待水溶性粘結(jié)劑與交聯(lián)劑發(fā)生充分的交聯(lián)反應(yīng)后，從上述鑄造成型空間中將成型鑄體取出。
22.一種鑄造成型方法，其包括如下步驟由權(quán)利要求6～13任一項(xiàng)所述的干燥骨料混合物通過添加水得到骨料混合物，將其冷凍，形成單粒構(gòu)造；再在其中添加潤滑劑；然后將這種骨料混合物填充到鑄造成型空間里；再將上述骨料混合物中的水分蒸發(fā)掉，使上述骨料混合物固化，成型所需的鑄體；從上述鑄造成型空間中將成型鑄體取出后，使水溶性粘結(jié)劑與交聯(lián)劑發(fā)生充分的交聯(lián)反應(yīng)。
23.如權(quán)利要求19～22任一項(xiàng)所述的成型方法，在將骨料混合物填充到鑄造成型空間里去之前，將一次充填鑄造成型模具空間的用量或更多量的上述骨料混合物放入容器中；在混合物不解凍的溫度下連續(xù)攪拌，以維持其單粒構(gòu)造；然后將這種骨料混合物填充到鑄造成型空間里。
24.一種鑄造成型方法，其包括如下步驟由權(quán)利要求6～13任一項(xiàng)所述的干燥骨料混合物通過添加水得到骨料混合物，通過攪拌使其發(fā)泡；然后將發(fā)泡后的骨料混合物充填到鑄造成型空間里；再將上述骨料混合物中的水分蒸發(fā)掉，使上述骨料混合物固化，成型所需的鑄體；待水溶性粘結(jié)劑與交聯(lián)劑發(fā)生充分的交聯(lián)反應(yīng)后，從上述鑄造成型空間中將成型鑄體取出。
25.一種鑄造成型方法，其包括如下步驟由權(quán)利要求6～13任一項(xiàng)所述的干燥骨料混合物通過添加水得到骨料混合物，通過攪拌使其發(fā)泡；然后將發(fā)泡后的骨料混合物充填到鑄造成型空間里；再將上述骨料混合物中的水分蒸發(fā)掉，使上述骨料混合物固化，成型所需的鑄體；從上述鑄造成型空間中將成型鑄體取出后，使水溶性粘結(jié)劑與交聯(lián)劑發(fā)生充分的交聯(lián)反應(yīng)。
26.由權(quán)利要求19～25任一項(xiàng)所述的鑄造成型方法鑄造得到的鑄造鋁合金用型芯。
27.由權(quán)利要求19～25任一項(xiàng)所述的鑄造成型方法鑄造得到的型芯，該型芯表面經(jīng)過涂覆處理。
全文摘要
本發(fā)明的目的之一是提供一種在加熱過程中其中的粘結(jié)劑不會發(fā)出難聞的氣味和對人體有害氣體的干燥骨料混合物；目的之二是提供一種能將鑄造成型空間的細(xì)微部分充分充填的使用粘結(jié)劑與粒子狀骨料的骨料混合物的鑄造成型方法，目的之三是提供一種將制成品放置于高濕度環(huán)境下也能充分保持其原有性質(zhì)的使用粘結(jié)劑與粒子狀骨料的骨料混合物的鑄造成型方法。通過在粒子狀骨料中加入水溶性粘結(jié)劑與水形成骨料混合物，將此骨料混合物一邊混合一邊加熱、減壓或通風(fēng)使其中的水分蒸發(fā)，成為單?；母稍锘旌衔?。使用這種干燥混合物，或添加潤滑劑以及交聯(lián)劑進(jìn)行鑄造成型的方法。
文檔編號B22C9/02GK1735470SQ200380108408
公開日2006年2月15日 申請日期2003年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月8日
發(fā)明者善甫敏彥, 加藤裕介, 淺野憲啟, 長坂政彥, 西川和之 申請人:新東工業(yè)株式會社