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1、(10)申请公布号 CN 103909223 A (43)申请公布日 2014.07.09 CN 103909223 A (21)申请号 201410142307.5 (22)申请日 2014.04.10 B22C 9/02(2006.01) B22D 27/04(2006.01) (71)申请人 国营第六一六厂 地址 037036 山西省大同市 1 号信箱 403 分 箱 (72)发明人 张耀 张雪冬 任子清 侯建兵 袁际章 师文琴 (74)专利代理机构 中国兵器工业集团公司专利 中心 11011 代理人 刘东升 (54) 发明名称 一种可溃散冷铁复合材料及其使用方法 (57) 摘要 本发明。
2、属于铸造技术领域， 为消除铸件缩松、 缩孔缺陷， 解决了铸件内腔部位缩松、 疏松渗漏现 象， 本发明提供一种可溃散冷铁复合材料及其使 用方法， 包括金属丸、 金属粉、 原砂和自硬树脂砂 粘结剂。根据铸件不同结构选择预制冷铁造型或 可溃散冷铁砂直接造型。由此， 针对各种铸件， 特 别是有色合金铸件， 本发明提供的可溃散冷铁复 合材料可替代普通冷铁， 不仅具有和普通冷铁相 近的激冷效果， 而且可有效消除铸件缩松、 缩孔缺 陷 ； 该复合材料可以放置在型、 芯的任何部位， 特 别是铸件内腔狭窄处、 转弯处及无法清理的部位， 解决了铸件内腔部位缩松、 疏松渗漏现象， 特别是 使大型复杂件内腔缩松疏松渗。
3、漏缺陷的消除由不 可能变为可能， 有很高的使用价值和推广价值。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103909223 A CN 103909223 A 1/1 页 2 1. 一种可溃散冷铁复合材料， 其特征在于 ： 该复合材料包括金属丸、 金属粉、 原砂和自 硬树脂砂粘结剂。 2. 如权利要求 1 所述的可溃散冷铁复合材料， 其特征在于 ： 所述金属丸的直径为 0.2 0.5 ； 所述金属粉的粒度为 70 100 目 ； 所述原砂的。
4、粒度为 50 100 目。 3. 如权利要求 1 或 2 所述的可溃散冷铁复合材料， 其特征在于 ： 所述金属丸、 金属粉、 原砂和自硬树脂砂粘结剂占所述可溃散冷铁复合材料重量的比例分别为 50 70 、 20 40 、 10 30 、 3 4 。 4. 如权利要求 1-3 任一所述的可溃散冷铁复合材料， 其特征在于 ： 所述金属丸和金属 粉表面不能有锈蚀和结块。 5. 如权利要求 1-4 任一所述的可溃散冷铁复合材料， 其特征在于 ： 所述金属丸为铁丸、 钢丸或铝丸 ； 所述金属粉为铁粉或铜粉 ； 所述自硬树脂砂粘结剂为树脂与固化剂复合而 成。 6. 如权利要求 5 所述的可溃散冷铁复合材料。
5、， 其特征在于 ： 所述复合材料的选择、 配比 和厚度可根据铸件需要激冷的程度进行调整， 并且复合材料的选择应和铸件表面的粗糙度 相匹配。 7. 如权利要求 6 所述的可溃散冷铁复合材料， 其特征在于 ： 铸件需强激冷时， 所述复合 材料中金属粉选择为铜粉材料 ； 铸件需弱激冷时， 所述复合材料中金属丸选择采用铝丸或 增加原砂的比例。 8. 如权利要求 5 所述的可溃散冷铁复合材料， 其特征在于 ： 所述树脂和固化剂占所述 复合材料重量的比例相等。 9. 一种使用权利要求 1-8 任一所述可溃散冷铁复合材料的方法， 其特征在于 ： 包括如 下步骤 ： 步骤一， 在模型或芯盒上预制好所述可溃散冷。
6、铁复合材料， 将固化后的所述可溃散冷 铁复合材料放置在模型或芯盒里 ； 步骤二， 放置模型、 芯砂造型， 所述可溃散冷铁复合材料与型芯吻合。 10. 一种使用权利要求 1-8 任一所述可溃散冷铁复合材料的方法， 其特征在于 ： 包括如 下步骤 ： 步骤一， 在混制型芯砂之前先混制好所述可溃散冷铁复合材料 ； 步骤二， 将通过步骤一所得可溃散冷铁复合材料放置在需要放冷铁的部位并压实 ； 步骤三， 将混制好的型芯砂覆盖在所述可溃散冷铁复合材料上及其它部位， 所述可溃 散冷铁复合材料与型芯砂一起固化 ； 步骤四， 在芯盒上直接覆盖所述可溃散冷铁复合材料。 11. 如权利要求 9-10 任一所述使用可。
7、溃散冷铁复合材料的方法， 其特征在于 ： 所述可 溃散冷铁复合材料的厚度根据铸件需激冷的程度决定， 在要求激冷效果较强的部位， 所述 可溃散冷铁复合材料的厚度 20 ； 在要求激冷效果一般的部位， 所述可溃散冷铁复合材 料的厚度 10 且 20 。 12. 如权利要求 9-11 任一所述使用可溃散冷铁复合材料的方法， 其特征在于 ： 所述可 溃散冷铁复合材料的形状全部覆盖被激冷部位。 权 利 要 求 书 CN 103909223 A 2 1/4 页 3 一种可溃散冷铁复合材料及其使用方法 技术领域 0001 本发明属于铸造技术领域， 具体涉及到一种可溃散冷铁复合材料及其使用方法。 背景技术 0。
8、002 在铸造生产中冷铁是用来调节铸件凝固顺序和凝固速度， 也可起改善铸件组织致 密度的作用等， 属铸造辅助工艺措施。 0003 不同种类的铸件， 有不同的结构和壁厚， 通常强度要求高的部位壁厚设计相对厚， 强度要求低的部位壁厚设计相对薄， 在需要紧固联接的部位铸件还需要增加一些凸台或凸 包等。 0004 根据铸件凝固理论铸件薄壁部位先凝固厚壁部位后凝固， 先凝固部位组织相对致 密， 后凝固的部位在得不到液态金属的及时补充时会出现缩孔、 缩松等缺陷， 造成铸件内部 组织不致密， 严重的会产生渗漏， 为了消除铸件缩松渗漏问题， 目前采取的工艺方法 ： 一是 通过设置冒口增强厚大部位的补缩能力 ；。
9、 二是利用放置冷铁来调节厚大部位的凝固速度。 0005 目前铸造生产中使用的冷铁大多是普通冷铁， 制备普通冷铁的材料包括铁、 铝、 铜 等， 冷铁的制备可以用铸造的方法获得也可以通过机械加工的方法获得。 0006 使用普通冷铁存在以下问题 ： 一是用铸造方法制备的冷铁由于受到铸造收缩率、 模样精度、 型芯质量等因素的影响， 制备的冷铁形状、 尺寸和模型的形状、 尺寸存在一定的 偏差， 特别是在冷铁表面涂敷砂子后偏差会增大， 因此造成冷铁和模型难以完全吻合， 造型 后冷铁表面和型芯表面相接处会出现明显的衔接痕迹或缝隙， 影响铸件的表面质量 ； 用加 工的方法制备的冷铁尺寸精度比用铸造方法获得的冷。
10、铁精度高， 表面光洁度好， 但是加工 费用也很高 ； 二是对于内腔狭窄的铸件， 普通冷铁无法放入或内腔空间虽然较大但内腔的 进、 出口相对狭小放入的普通冷铁无法从内腔里清理出来， 在发动机大型复杂结构件箱体、 缸盖及复杂壳体类铸件中气腔、 水腔有许多凸包存在， 都需要放置冷铁进行激冷， 但是由于 受到内腔狭窄或进出口狭小的限制普通冷铁不能使用， 这类铸件凸包处经常出现缩松渗漏 现象。 0007 如图 1 所示， 从某上部壳体的芯盒结构分析， 在铸件的内腔有多个凸包， 由于凸包 在铸件的内腔无法通过设置冒口进行补缩， 只能通过放置冷铁来加强对凸包的激冷， 但是 壳体内腔相对狭窄且出砂孔尺寸小于冷。
11、铁的尺寸， 冷铁无法从铸件内腔里清理出来。 发明内容 0008 （一） 要解决的技术问题 0009 本发明要解决的技术问题是提供一种可溃散冷铁复合材料及其使用方法， 该复合 材料以金属材料为主， 普通原砂和自硬树脂砂粘结剂为辅配制而成， 不仅具备与普通冷铁 相近的激冷效果， 而且它是可溃散的， 因此它可以放置在型芯的任意部位， 包括内腔狭窄部 位或异形结构的转弯部位， 由于该复合材料具有良好的溃散性， 在铸件清理过程中， 冷铁可 随着型芯砂一起溃散， 不需要进行专门清理。 说 明 书 CN 103909223 A 3 2/4 页 4 0010 （二） 技术方案 0011 为解决上述技术问题， 。
12、本发明提供一种可溃散冷铁复合材料， 其特征在于 ： 该复合 材料包括金属丸、 金属粉、 原砂和自硬树脂砂粘结剂。 0012 其中， 所述金属丸的直径为0.20.5 ； 所述金属粉的粒度为70100目 ； 所述 原砂的粒度为 50 100 目。 0013 其中， 所述金属丸、 金属粉、 原砂和自硬树脂砂粘结剂占所述可溃散冷铁复合材料 重量的比例分别为 50 70 、 20 40 、 10 30 、 3 4 。 0014 其中， 所述金属丸和金属粉表面不能有锈蚀和结块。 0015 其中， 所述金属丸为铁丸、 钢丸或铝丸 ； 所述金属粉为铁粉或铜粉 ； 所述自硬树脂 砂粘结剂为树脂与固化剂复合而成。。
13、 0016 其中， 所述复合材料的选择、 配比和厚度可根据铸件需要激冷的程度进行调整， 并 且复合材料的选择应和铸件表面的粗糙度相匹配。 0017 其中， 铸件需强激冷时， 所述复合材料中金属粉选择为铜粉材料 ； 铸件需弱激冷 时， 所述复合材料中金属丸选择采用铝丸或增加原砂的比例。 0018 其中， 所述树脂和固化剂占所述复合材料重量的比例相等。 0019 一种使用所述可溃散冷铁复合材料的方法， 其特征在于 ： 包括如下步骤 ： 0020 步骤一， 在模型或芯盒上预制好所述可溃散冷铁复合材料， 将固化后的所述可溃 散冷铁复合材料放置在模型或芯盒里 ； 0021 步骤二， 放置模型、 芯砂造型。
14、， 所述可溃散冷铁复合材料与型、 芯盒吻合。 0022 一种使用所述可溃散冷铁复合材料的方法， 其特征在于 ： 包括如下步骤 ： 0023 步骤一， 在混制型芯砂之前先混制好所述可溃散冷铁复合材料 ； 0024 步骤二， 将通过步骤一所得可溃散冷铁复合材料放置在需要放冷铁的部位并压 实 ； 0025 步骤三， 将混制好的型芯砂覆盖在所述可溃散冷铁复合材料上及其它部位， 所述 可溃散冷铁复合材料与型芯砂一起固化 ； 0026 步骤四， 在芯盒上直接覆盖所述可溃散冷铁复合材料。 0027 其中， 所述可溃散冷铁复合材料的厚度根据铸件需激冷的程度决定， 在要求激冷 效果较强的部位， 所述可溃散冷铁复。
15、合材料的厚度 20 ； 在要求激冷效果一般的部位， 所述可溃散冷铁复合材料的厚度 10 且 20 。 0028 其中， 所述可溃散冷铁复合材料的形状全部覆盖被激冷部位。 0029 （三） 有益效果 0030 与现有技术相比较， 本发明具备如下有益效果 ： 0031 1、 针对各种复杂结构件箱体、 缸盖及壳体类铸件， 特别是有色合金铸件， 在无法通 过放置冒口或增加普通冷铁的方法来消除铸件缩松、 缩孔缺陷的情况下， 本发明提供的可 溃散冷铁复合材料可替代普通冷铁， 不仅具有和普通冷铁相近的激冷效果， 而且可有效消 除铸件缩松、 缩孔缺陷 ； 0032 2、 本发明提供的可溃散冷铁复合材料可以放置。
16、在型、 芯的任何部位， 特别是铸件 内腔狭窄处、 转弯处及无法清理的部位， 解决了铸件内腔部位缩松、 疏松渗漏现象， 特别是 使大型复杂件内腔缩松、 疏松渗漏缺陷的消除由不可能变为可能， 有很高的使用价值和推 说 明 书 CN 103909223 A 4 3/4 页 5 广价值。 附图说明 0033 图 1 为铸件内腔有多个凸包的芯盒结构图 ； 0034 图 2 为使用预制的本发明提供的可溃散冷铁复合材料的上部壳体芯盒结构图 ； 0035 图 3 为使用混制的本发明提供的可溃散冷铁复合材料的下部壳体芯盒结构图。 具体实施方式 0036 为使本发明的目的、 内容和优点更加清楚， 下面结合附图和实。
17、施例， 对本发明的具 体实施方式作进一步详细描述。 0037 本发明提供的可溃散冷铁复合材料， 包括金属丸、 金属粉、 原砂和自硬树脂砂粘结 剂。 0038 其中， 所述金属丸的直径为0.20.5 ； 所述金属粉的粒度为70100目 ； 所述 原砂的粒度为 50 100 目。 0039 其中， 所述金属丸、 金属粉、 原砂和自硬树脂砂粘结剂占所述可溃散冷铁复合材料 重量的比例分别为 50 70 、 20 40 、 10 30 、 3 4 。 0040 其中， 所述金属丸和金属粉表面不能有锈蚀和结块。 0041 其中， 所述金属丸为铁丸、 钢丸或铝丸 ； 所述金属粉为铁粉或铜粉 ； 所述自硬树脂。
18、 砂粘结剂为树脂与固化剂复合而成。 0042 其中， 所述复合材料的选择、 配比和厚度可根据铸件需要激冷的程度进行调整， 并 且复合材料的选择应和铸件表面的粗糙度相匹配。 0043 其中， 铸件需强激冷时， 所述复合材料中金属粉选择为铜粉材料 ； 铸件需弱激冷 时， 所述复合材料中金属丸选择采用铝丸或增加原砂的比例。 0044 其中， 所述树脂和固化剂占所述复合材料重量的比例相等。 0045 制备所述可溃散冷铁复合材料的工艺方法 ： 采用球形或锅形混砂机混砂。 0046 混制工艺 ： 确定所述可溃散冷铁复合材料的配比， 将称量好的铁丸或钢丸、 原砂倒 入混砂机混制30秒， 然后将铁粉或铜粉倒入。
19、再混制约30秒， 观察各组分混合均匀后加入固 化剂混制 1 分钟， 再加入粘结剂混制 1 分钟即可使用。 0047 一种使用所述可溃散冷铁复合材料的方法， 包括如下步骤 ： 0048 步骤一， 在模型或芯盒上预制好所述可溃散冷铁复合材料， 将固化后的所述可溃 散冷铁复合材料放置在模型或芯盒里 ； 0049 步骤二， 放置模型、 芯砂造型， 所述可溃散冷铁复合材料与型、 芯盒吻合。如图 2 所 示， 1 为覆盖的普通型芯砂 ； 2 为上部壳体芯盒 ； 3 为预制的可溃散冷铁复合材料。这种方法 操作方便适用批量生产的铸件。 0050 一种使用所述可溃散冷铁复合材料的方法， 其特征在于 ： 包括如下。
20、步骤 ： 0051 步骤一， 在混制型芯砂之前先混制好所述可溃散冷铁复合材料 ； 0052 步骤二， 将通过步骤一所得可溃散冷铁复合材料放置在需要放冷铁的部位并压 实 ； 0053 步骤三， 将混制好的型芯砂覆盖在所述可溃散冷铁复合材料上及其它部位， 所述 说 明 书 CN 103909223 A 5 4/4 页 6 可溃散冷铁复合材料与型芯砂一起固化 ； 0054 步骤四， 在芯盒上直接覆盖所述可溃散冷铁复合材料。如图 3 所示， 1 为放置在芯 盒凸包部位的预制可溃散冷铁复合材料 ； 2 为芯盒本体 ； 3 为普通型芯砂 ； 4 为覆盖在凸包 处的混制可溃散冷铁复合材料。在无法放置普通冷铁。
21、也无法放置预制可溃散冷铁的情况 下， 采用这种方法很便捷， 适合单件小批量铸件的生产。 0055 其中， 所述可溃散冷铁复合材料的厚度根据铸件需激冷的程度决定， 在要求激冷 效果较强的部位， 所述可溃散冷铁复合材料的厚度 20 ； 在要求激冷效果一般的部位， 所述可溃散冷铁复合材料的厚度 10 且 20 ； 所述可溃散冷铁复合材料的形状以全 部覆盖被激冷部位为宜。 0056 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本发明技术原理的前提下， 还可以做出若干改进和变形， 这些改进和变形 也应视为本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103909223 A 6 1/1 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103909223 A 7 。