一种发动机铸造复合砂及制备方法及应用

技术领域

本发明涉及汽车发动机缸体的铸造用材料技术领域，具体涉及一种发动机铸造复合砂及制备方法及应用。

背景技术

烧结粘砂和脉纹是铸件常见的缺陷中的一种，特别是发动机缸体几何形状复杂，内腔烧结及脉纹缺陷比较严重，同时给清理工作带来很大困难，并且在加工后，内腔烧结清理依然需要很大工作量，如果清理不彻底还会给发动机质量带来一定的安全隐患。

缸体铸件内表面的烧结粘砂或脉纹缺陷主要是因为高温铁液在一定压力下通过砂芯表面变形裂纹或砂粒间的空隙渗透到砂芯的整个截面而形成的。如果原砂热膨胀系数较高，耐火度较低，对金属液的浸润性比较大，且粒度及粒度分布没有有效控制，易导致粘砂或脉纹缺陷；因此需要一种发动机铸造复合砂及制备方法及应用。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种能够降低汽车发动机缸体烧结粘砂及脉纹缺陷，能够使铸件表面具有较高的光洁度，兼具低成本优势的发动机铸造复合砂及制备方法及应用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明包括焙烧再生砂、湿法再生砂、特种砂，筛分后按照重量比例(3～5)：(2～5)：(2～5)和粒度分布比例50-70目12％-33％，70-100目38％-52％，100-140目14％-32％，140-200目4％-18％进行级配混合制备获得。

进一步地，所述级配的目数分别为50目、70目、100目和140目。

进一步地，所述湿法再生砂的制备方法为：

SB1、将潮模废砂进行磁选筛分；

SB2、将磁选筛分后的所述潮模废砂进行选粉脱膜后，加入到擦洗缸中进行擦洗，潮模废砂与水的质量比为1：0.5～1.0，擦洗时间20～50分钟；

SB3、将擦洗后的所述潮模废砂进行脱水；

SB4、将脱水后的所述潮模废砂进行酸改性，所述酸为有机酸溶液或无机酸溶液的一种或两种组合，所述潮模废砂与酸溶液的质量比为1：1～2，酸洗时间为30～60分钟；所述酸溶液中酸性物质和水的混合物，其中酸质量分数为3％-5％。在酸改性结束后将酸改性的砂潮模废砂经烘干干燥得到湿法再生砂成品。

一种所述发动机铸造复合砂的制备方法，该制备方法的步骤是：

A将焙烧再生砂、湿法再生砂和特种砂分别进行筛分，所述筛分所用筛网目数为40目、50目、70目、100目、140目、200目；

B取50目-70目的三种砂按照焙烧再生砂质量分数30-50％、湿法再生砂的质量分数20-50％、特种砂的质量分数20-50％进行混合；

C取70-100目的三种砂按照焙烧再生砂质量分数30-50％、湿法再生砂的质量分数20-50％、特种砂的质量分数20-50％进行混合；

D取100-140目的三种砂按照焙烧再生砂质量分数30-50％、湿法再生砂的质量分数20-50％、陶瓷砂的质量分数20-50％进行混合；

E将上述混合后的砂按照50-70目12％-33％，70-100目38％-52％，100-140目14％-32％，140-200目4％-18％的粒度分布比例进行级配得到所述发动机铸造复合砂。

一种所述发动机铸造复合砂在制芯工艺上的应用，包括以下步骤：

SD1、按重量份数计，取100质量份数的发动机铸造复合砂、0.9～1.2质量份数的酚醛树脂溶液、0.9～1.2质量份数多异氰酸酯溶液、1质量份数的改性添加剂；

SD2、将改性添加剂和发动机铸造复合砂依次加入到混砂机中，混砂10～20s；

SD3、然后加入酚醛树脂溶液，混制60～90s，最后加入多异氰酸酯溶液，混制60～90s；

SD4、混合完毕后进行射芯机射芯，将射芯后的模具浸提涂料，易烧结位置预刷涂料，最后经烘干组合后即可进行浇铸。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明将三种砂筛分级配，使得粒度分布分散度合适，在保证透气性的前提下砂粒间间隙小，金属液不易渗入，避免粒度分布过于集中，砂粒间隙大导致金属液易渗入的问题；

2、本发明将焙烧再生砂、湿法再生砂、陶瓷砂混合物进行搭配既能保证该发动机铸造复合砂具有较低的膨胀系数、较低的金属液浸润性以及较高的耐火度，形成三方面的互补优势，可以降低铸造粘砂缺陷，特种砂和高温焙烧后的再生砂具有较低的热膨胀系数，能够显著降低因体积膨胀而引起的铸件夹砂、结疤和脉纹等缺陷；降低复合砂的热膨胀系数，法再生砂经过水擦洗和酸改性两重除杂后，砂粒表面含有光亮碳膜，能够降低金属液的浸润性，阻止铁液对砂芯表面的渗透，提高了制芯成品铸件的质量，使其表面光洁，无粘砂；

3、该复合砂含有的焙烧再生砂、湿法再生砂来自于铸造废砂的回收利用，成本较低。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中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。

实施例1：

本实施例中，该发动机铸造复合砂由焙烧再生砂、湿法再生砂、陶瓷砂按照质量比为3：2：5混合；按照粒度分布为50-70目20％，70-100目52％，100-140目22％，140-200目6％进行二次复配混合制备获得。制芯采用100质量份数的发动机铸造复合砂、0.9质量份数的酚醛树脂溶液、0.9质量份数多异氰酸酯溶液、1质量份数的抗脉纹剂。

一种发动机铸造复合砂生产工艺，包括以下步骤：

SC1、将焙烧再生砂、湿法再生砂以及特种砂依次分别经过筛网进行筛分；

SC2、将筛分后的砂按照配比经称重后经斗式提升机运输到缓冲罐中；

SC3、将缓冲罐中的复合砂经斗式提升机运输到混砂机中进行混合，混合时间10-20分钟；

SC4、将混合均匀的复合砂进行打包即得复合砂。

本实施例中，所述焙烧再生砂的制备包括以下步骤：

SA1、将铸造废砂加入到圆周破碎机中进行破碎；

SA2、将破碎后的铸造粉砂加入到磁选机中进行筛选；所述筛选机筛选强度为12000GS；

SA3、将筛分后的铸造费砂砂经过皮带运输机运输到焙烧炉中；铸造废砂在焙烧炉中与燃烧枪接触进行焙烧；所述焙烧温度为900℃；

SA4、焙烧后的砂经过冷却系统进行冷却后得到热法再生砂即焙烧再生砂，所述再生后灼烧减量为0.05％。

作为对上述技术方案的改进，所述焙烧再生砂由冷芯树脂废砂或热法覆膜砂废砂经过卧式焙烧炉或立式焙烧炉再生而成，所述冷芯树脂废砂或热法覆膜砂废砂在卧式焙烧炉或立式焙烧炉的再生加热温度为800～900℃，时间为2～5小时；在冷芯树脂废砂或热法覆膜砂废砂再生后，所述冷芯树脂废砂或热法覆膜砂废砂的灼减量灼减量≤0.2％，含泥量≤0.2，酸耗值≤5ml/50g。

本实施例中，所述湿法再生砂的制备包括以下步骤：

SB1、将铸造废砂加进行磁选筛分；

SB2、将磁选筛分后的砂运输到选粉脱膜机中；

SB3、将选粉脱膜后的砂擦洗缸中进行擦洗，砂水比1：0.5，擦洗时间50分钟；

SB4、将擦洗后的砂运输到正压脱水机进行脱水；

S5、将脱水后的砂进行酸改性；所述酸改性为草酸改性；

S6、将酸改性的砂再经过烘干干燥得到湿法再生砂。

作为对上述技术方案的改进，所述湿法再生砂为潮模废砂经过擦洗、草酸改性、烘干、除尘后得到；所述湿法再生砂再生后的灼烧减量为≤0.3％，含泥量≤0.2％，酸耗值≤5ml/50g。