本發明涉及精密鑄造領域，尤其是涉及一種熱固樹脂砂型砂芯制備工藝。
背景技術：
砂型鑄件在我國占鑄件產量的很大比重，其主要原因是砂型鑄造的材料來源廣泛、成本低廉，因此是最常用的鑄造方法。目前在鑄造過程中，砂型的制備普遍采用的方法包括普通自硬化樹脂砂型、普通酚醛樹脂殼型和水玻璃熔模鑄造，這些方法都在不同程度上存在一定缺陷。普通自硬化樹脂砂型適用于大型鑄件，一般能達到的尺寸精度為CT9～11級，其采用的模具多為木模、鋁模，取模時需震動進行人工脫模，混砂時所用的石英砂40/70砂粒多有尖角且鑄型表面采用流涂或刷涂工藝導致表面有涂料痕跡，其粗糙度僅為Ra25～50，同時石英砂在高澆注溫度情況下會發生相變使鑄件尤其是溝槽結構產生粘砂現象，另外殼型的退讓性差，因此采用普通自硬化樹脂砂型鑄造的鑄件其組織致密性一般，表面易產生裂紋，在完成鑄造后，由于砂型潰散性一般導致清砂難度增大，其型砂通過機械再生的回收率在90％左右；普通酚醛樹脂殼型和水玻璃熔模一般適用于較小的鑄件，其尺寸精度一般為CT6～7級，其中普通酚醛樹脂使用鑄鐵金屬模具，可以采用機械自動化生產，在尺寸一致性、表面粗糙度、鑄鋼件裂紋傾向、鑄件粘砂傾向、型砂潰散性方面較普通自硬化樹脂砂殼有均有所改進，但其型砂回收率僅為83％，且需要機械法和熱法共用，污染較大；而水玻璃熔模雖然其表面質量較好、鑄字清晰，但蠟模易變性、殼模易鼓包使尺寸一致性一般，又由于采用熱殼澆注工藝使鑄件的組織致密性較差，且與普通自硬化樹脂砂殼一樣，小孔、溝槽粘砂嚴重、砂型潰散性差，從而導致清砂困難，另外完成鑄件后水玻璃熔模不能再回收利用。上述砂型制作工藝都需要200～300℃高溫加熱，需要耗費的能源較大。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發明提供一種節約能耗、鑄件質量好且對環境友好的熱固樹脂砂型砂芯制備工藝。
為實現上述目的，本發明采用的技術方案是一種熱固樹脂砂型砂芯制備工藝，包括如下步驟：
(1)混砂
采用的原料為寶珠砂、樹脂、固化劑，原料檢驗合格后，在寶珠砂中依序加入固化劑、樹脂，以便于原料進行攪拌混合，其中樹脂加入量為砂量的0.8～1.8％，固化劑加入量為樹脂量的15～50％，將上述原料混合均勻，要保證樹脂均勻地粘附在寶珠砂表面，固化劑均勻地分布到寶珠砂粒之間；
(2)填砂
用射砂機將上述混合均勻的型砂(芯砂)射入型/芯盒；采用的工藝參數為射砂壓力0.4～0.75Mpa，射砂時間1～8s；
(3)砂型(芯)固化、脫模
將上述砂型(芯)加熱至110～160℃，并在該溫度下保溫2～28min，使砂型(芯)固化，利用機械脫模，然后對砂型砂芯進行檢查，對砂芯進行修整；
(4)設置氣孔、出氣通道
在砂型(芯)的適當位置設置出氣孔和出氣通道，以保證砂型(芯)出氣暢通，避免鑄件出現氣孔缺陷；
(5)涂料和烘干
按照生產需求，在砂型(芯)的表面噴涂上涂料，用噴燈烘烤1～3min；
(6)合型
清理型腔，將檢查合格的砂型(芯)組裝在一起，準備澆注鑄件。
其中，所述步驟(1)中的樹脂為專利號CN102633969B中的熱固性環保酚醛樹脂。
作為進一步改進，所述步驟(1)中的寶珠砂粒度50/100目，含水量小于0.5％，含泥量小于1.0％，灼燒減量小于2.5％，選用50/100目規格的寶珠砂，可使鑄件表面光滑，其表面粗糙度可達Ra12.5。
作為進一步改進，所述步驟(1)中的固化劑為酸類固化劑；
進一步地，所述酸類固化劑為有機酸、無機酸或兩者復合，其中有機酸能夠與樹脂結合，減少有機酸結構的游離性，減少對樹脂空間結構形成的影響和對樹脂或者型砂的腐蝕；
進一步地，所述有機酸為苯酚磺酸、苯磺酸、對甲苯磺酸、二甲苯磺酸、萘磺酸、醋酸中的一種或者多種；
進一步地，所述無機酸為硫酸、磷酸、鹽酸中的一種或者多種。
本發明的優點和有益效果是：
1.寶珠砂砂粒圓整，在混砂過程中能夠使樹脂等更快更均勻地分布于砂粒表面，包覆砂粒，形成規整的砂粒-樹脂-砂粒的粘接結構，在相同的強度條件下，其樹脂加入量減少，砂型(芯)透氣性更好；并且由于砂粒近似球形，因此其流動性大，在填砂時砂粒更容易緊實；寶珠砂耐高溫，在鑄造過程中不會發生相變，因此即使是深孔溝槽結構也不易粘砂，且其退讓性和潰散性也很好，不僅保證了鑄件外觀質量，保證鑄件的尺寸精度可以達到CT6～7級，同時減少了鑄件的清理工作量、加工面上對切削刀具的磨損以及鑄件的報廢率；
2.選用專利號CN102633969B中的熱固性環保酚醛樹脂，其中不含有甲醛和苯酚，對環境友好，在110～160℃的加熱條件下即可完成交聯固化形成三維網狀結構，可以達到溫芯批量加工的工藝要求，相比傳統的熱芯加工工藝，能夠節約大量的能源消耗、減少芯盒變形、延長設備使用壽命并且改善工人的工作環境；
3.各種原料配合并通過工藝過程的控制，使澆注完成后的砂型(芯)通過簡單機械處理即可進行型(芯)砂的回收，其回收率在95％以上，不但能減少粉塵對環境的污染、減少購砂投入成本，也能保護操作人員免受粉塵危害，同時通過減少粉塵的處理量以降低企業的生產成本；砂型(芯)的制備過程易實現機械化生產，能夠提高生產效率。
附圖說明
圖1是熱固樹脂砂型砂芯制備工藝流程示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明。
實施例1
本發明提供一種熱固樹脂砂型砂芯制備工藝，它包括如下步驟：
(1)混砂
采用的原料為寶珠砂(粒度50/100目，含水量小于0.5％，含泥量小于1.0％，灼燒減量小于2.5％)、樹脂(專利號CN102633969B)、苯酚磺酸和硫酸，原料檢驗合格后，在寶珠砂中先加入固化劑攪拌1min，再加入樹脂攪拌1.5min，其中樹脂加入量為寶珠砂的0.8％，固化劑加入量為樹脂的15％，采用上述加料順序能夠要保證樹脂均勻地粘附在寶珠砂表面，固化劑均勻地分布到寶珠砂粒之間；
(2)填砂
用射砂機將上述混合均勻的型砂或者芯砂，射入型盒或者芯盒，并緊實型砂(芯砂)；采用的工藝參數為射砂壓力0.4Mpa，射砂時間8s；
(3)砂型(芯)固化、脫模
將上述砂型(芯)加熱至110℃，并在該溫度下保溫28min，使砂型(芯)固化，利用機械脫模，然后對砂型砂芯進行檢查，對砂芯進行修整；
(4)設置氣孔、出氣通道
在砂型(芯)的適當位置設置出氣孔和出氣通道，以保證砂型(芯)出氣暢通，避免鑄件出現氣孔缺陷；
(5)涂料和烘干
按照生產需求，在砂型(芯)的表面噴涂上涂料，用噴燈烘烤1～3min；
(6)合型
清理型腔，將檢查合格的砂型(芯)組裝在一起，準備澆注鑄件。
澆注鑄件的具體步驟如下：清理散砂后放置澆口杯，配置所需爐料后熔化倒入模具，冷卻后開箱，落砂；氣割去澆冒口后，對鑄件表面進行拋丸和熱處理，進一步清理鑄件并提高鑄件表面硬度，最后對鑄件進行精整。
實施例2
本發明提供一種熱固樹脂砂型砂芯制備工藝，它包括如下步驟：
(1)混砂
采用的原料為寶珠砂(粒度50/100目，含水量小于0.5％，含泥量小于1.0％，灼燒減量小于2.5％)、樹脂(專利號CN102633969B)、硫酸，原料檢驗合格后，在寶珠砂中先加入固化劑攪拌1min，再加入樹脂攪拌1.5min，其中樹脂加入量為寶珠砂的1.8％，固化劑加入量為樹脂的50％，將上述原料混合均勻，要保證樹脂均勻地粘附在寶珠砂表面，固化劑均勻地分布到寶珠砂粒之間；
(2)填砂
用射砂機將上述混合均勻的型砂(芯砂)射入型/芯盒，并緊實型砂(芯砂)；采用的工藝參數為射砂壓力0.75Mpa，射砂時間1s；
(3)砂型(芯)固化、脫模
將上述砂型(芯)加熱至160℃，并在該溫度下保溫2min，使砂型(芯)固化，利用機械脫模，然后對砂型砂芯進行檢查，對砂芯進行修整；
(4)設置氣孔、出氣通道
在砂型(芯)的適當位置設置出氣孔和出氣通道，以保證砂型(芯)出氣暢通，避免鑄件出現氣孔缺陷；
(5)涂料和烘干
按照生產需求，在砂型(芯)的表面噴涂上涂料，用噴燈烘烤1～3min；
(6)合型
清理型腔，將檢查合格的砂型(芯)組裝在一起，準備澆注鑄件。
澆注鑄件的步驟同實施例1。
實施例3
本發明提供一種熱固樹脂砂型砂芯制備工藝，它包括如下步驟：
(1)混砂
采用的原料為寶珠砂(粒度50/100目，含水量小于0.5％，含泥量小于1.0％，灼燒減量小于2.5％)、樹脂(專利號CN102633969B)、萘磺酸和鹽酸，原料檢驗合格后，在寶珠砂中先加入固化劑攪拌1min，再加入樹脂攪拌1.5min，其中樹脂加入量為寶珠砂的1.2％，固化劑加入量為樹脂的35％，將上述原料混合均勻，要保證樹脂均勻地粘附在寶珠砂表面，固化劑均勻地分布到寶珠砂粒之間；
(2)填砂
用射砂機將上述混合均勻的型砂(芯砂)射入型/芯盒，并緊實型砂(芯砂)；采用的工藝參數為射砂壓力0.56Mpa，射砂時間5s；
(3)砂型(芯)固化、脫模
將上述砂型(芯)加熱至130℃，并在該溫度下保溫15min，使砂型(芯)固化，利用機械脫模，然后對砂型砂芯進行檢查，對砂芯進行修整；
(4)設置氣孔、出氣通道
在砂型(芯)的適當位置設置出氣孔和出氣通道，以保證砂型(芯)出氣暢通，避免鑄件出現氣孔缺陷；
(5)涂料和烘干
按照生產需求，在砂型(芯)的表面噴涂上涂料，用噴燈烘烤1～3min；
(6)合型
清理型腔，將檢查合格的砂型(芯)組裝在一起，準備澆注鑄件。
澆注鑄件的步驟同實施例1。
實施例4
本發明提供一種熱固樹脂砂型砂芯制備工藝，它包括如下步驟：
(1)混砂
采用的原料為寶珠砂(粒度50/100目，含水量小于0.5％，含泥量小于1.0％，灼燒減量小于2.5％)、樹脂(專利號CN102633969B)、萘磺酸和鹽酸，原料檢驗合格后，在寶珠砂中先加入固化劑攪拌1min，再加入樹脂攪拌1.5min，其中樹脂加入量為寶珠砂的1.6％，固化劑加入量為樹脂的45％，將上述原料混合均勻，要保證樹脂均勻地粘附在寶珠砂表面，固化劑均勻地分布到寶珠砂粒之間；
(2)填砂
用射砂機將上述混合均勻的型砂(芯砂)射入型/芯盒，并緊實型砂(芯砂)；采用的工藝參數為射砂壓力0.65Mpa，射砂時間4s；
(3)砂型(芯)固化、脫模
將上述砂型(芯)加熱至150℃，并在該溫度下保溫20min，使砂型(芯)固化，利用機械脫模，然后對砂型砂芯進行檢查，對砂芯進行修整；
(4)設置氣孔、出氣通道
在砂型(芯)的適當位置設置出氣孔和出氣通道，以保證砂型(芯)出氣暢通，避免鑄件出現氣孔缺陷；
(5)涂料和烘干
按照生產需求，在砂型(芯)的表面噴涂上涂料，用噴燈烘烤1～3min；
(6)合型
清理型腔，將檢查合格的砂型(芯)組裝在一起，準備澆注鑄件。
澆注鑄件的步驟同實施例1。
本發明型砂的抗拉強度指標如表1所示
表1
本發明工藝所澆注的鑄件檢測指標如表2所示
表2
由表1和表2可知，應用本發明工藝制備的砂型(芯)其抗拉強度符合鑄造需求，完成的鑄件其尺寸精度良好，尺寸一致性非常穩定，鑄件表面光滑，并且避免了常見的鑄造缺陷，減少鑄件的報廢率，適用于批量生產鑄件。
以上所述，僅為本發明的優選實施例，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明的核心技術的前提下，還可以做出改進和潤飾，這些改進和潤飾也應屬于本發明的專利保護范圍。與本發明的權利要求書相當的含義和范圍內的任何改變，都應認為是包括在權利要求書的范圍內。