铸铁用型内孕育块的制造方法 技术领域：本发明属于工程材料领域，涉及一种铸铁用型内孕育块的制造方法。
背景技术：孕育处理技术在铸铁生产中的重要性早已被人们所认识，它已经成为生产优质铸铁件的重要环节，也是生产薄壁、复杂、高强度铸铁及改善铸件加工性能的有效措施。孕育剂的作用具有时效性，即孕育效果随着时间的延长而减弱，因此孕育剂加入铁液的时间越接近铁液凝固的时间，其效果就越好，通常采用的孕育技术为随流孕育和型内孕育。型内孕育属于瞬时孕育，由于其效果好、操作方便、适合于流水线生产而广泛应用。型内孕育时，孕育剂是以孕育块的形式放在铸型内，在浇注时随铁水的流入而逐渐熔化，溶解在铁水中起到孕育作用。粘结成型工艺是通过在孕育剂颗粒或粉末中加入粘结剂，当粘结剂固化后，使孕育剂形成一定形状孕育块的成型工艺。这种工艺相对于其他成型工艺而言，具有成型工艺简单、不需要大型的设备投入、成本低地优点。
目前在成型过程中多采用有机粘结剂，如石蜡、聚乙烯醇(PVA)、硬脂酸等，由于粘结成型的孕育块中孕育剂颗粒仅仅依靠粘结剂的粘结强度，在运输和存放过程中孕育块易损坏，重量精度降低；在金属液的冲刷作用下，孕育块容易溃散，造成铸件局部过孕育，而有的部位孕育不足。实验证明，在充型过程中，由于有机粘结剂分解形成汽化保护膜，阻碍了金属液与孕育块的反应，使孕育块不能溶解，造成不孕育。有的采用无机粘结剂，如水玻璃，在成型过程中，水玻璃易与硅铁颗粒反应，形成化合物层，阻碍先充型的铁水与孕育剂的反应，造成孕育滞后。孕育块中的粘结剂在与孕育剂颗粒混合后，在孕育剂颗粒的表面形成一层粘结剂薄膜，在金属液与孕育剂颗粒反应时，首先是在高温金属液使粘结剂薄膜破坏，然后金属液才能与孕育剂颗粒反应，这样增加了孕育剂与金属液的反应阻力，造成孕育滞后。而且由于粘结剂加入量较多(一般为3～5％)，粘结剂高温分解产生的气体、残留物等进入铸件中，容易产生气孔、夹杂缺陷。
发明内容：本发明是为了解决孕育块溶解速度不均匀的问题，提出一种铸铁用型内孕育块的制造方法：是采用硼酸、硼砂作粘结剂，通过压力机将孕育剂颗粒加压成型。具体步骤为：A、采用6～12目的75硅铁颗粒，采用硼酸、硼砂作粘结剂；B、将硼酸、硼砂按1∶1的比例混合，然后加入乙醇溶液，搅拌使硼砂、硼酸溶解，形成饱和溶液；C、将硼酸、硼砂的乙醇饱和溶液按1.5～5％的重量百分比加入到孕育剂中，并混合均匀；D、将混合均匀的孕育剂加入模具中，施加80～150Mpa的压力成型；F、成型后的孕育块放在40～60℃烘干箱内烘烤2～3小时后，除去孕育块中残留的水分和乙醇。该孕育块的压力成型方法，采用较高压力成型，减少了粘结剂加入量；采用无机粘结剂硼酸、硼砂的乙醇饱和溶液作粘结剂，避免了有机粘结剂对孕育块溶解特性的影响，有利于孕育块溶解均匀；该孕育块在溶解过程中，逐层融化，均匀溶解，无溃散现象，因为采用压力粘结成型的孕育块在成型过程中，大的颗粒被压碎，形成新鲜的硅铁表面，在浇注过程中，孕育块在金属液的冲刷作用下，由于边角效应，表面部分粉末状的孕育剂进入行腔，起到孕育作用，解决了孕育滞后的问题，而后续的颗粒在溶解过程中，由于孕育剂颗粒间存在机械结合力，金属液的冲刷作用不会使孕育块溃散，并且由于在成型过程中大颗粒孕育剂的破碎，增加了新鲜的硅铁表面，减小了孕育剂与金属液的反应阻力，保证孕育块均匀溶解；尽管孕育剂颗粒表面存在一层粘结剂，但由于在低温下便分解，分解产物能够稀释硅铁氧化层与金属液反应形成的熔渣，使熔渣能够被金属液冲刷走，而不黏附在硅铁与金属液反应界面；解决了普通粘结剂产生大量粘稠性熔渣的缺陷。
具体实施方式：应用本发明的方法，采用硼酸、硼砂作粘结剂，通过压力机将孕育剂颗粒加压成型。并采取以下步骤进行：A、采用6～12目的75硅铁颗粒，采用硼酸、硼砂作粘结剂；B、将硼酸、硼砂按1∶0.5～1的比例混合，然后加入乙醇溶液，搅拌使硼砂、硼酸溶解，形成饱和溶液；C、将硼酸、硼砂的乙醇饱和溶液按1.5～5％的重量百分比加入到孕育剂中，并混合均匀；D、将混合均匀的孕育剂加入模具中，施加80～150Mpa的压力成型；F、成型后的孕育块放在40～60℃烘干箱内烘烤2～3小时后，除去孕育块中残留的水分和乙醇。
采用6～12目的75硅铁颗粒，按GB2277-87要求。采用硼酸、硼砂作粘结剂，硼砂、硼酸属无机粘结剂，其发气性很小，并且在高温下的分解产物能够稀释硅氧化层与金属液反应形成的熔渣，使熔渣能够被金属液冲刷带走，而不黏附在硅铁与金属液反应界面，促进硅铁颗粒的溶解。使用时，将硼酸、硼砂按1∶0.5～1的比例混合，然后加入乙醇溶液，搅拌使硼砂、硼酸溶解，形成饱和溶液。将硼酸、硼砂的乙醇饱和溶液按1.5～5％的重量百分比加入到孕育剂中，并混合均匀。将混合均匀的孕育剂加入到一定形状的模具中，施加80～150Mpa的压力成型。在压力的作用下，孕育剂颗粒与模具表面摩擦，颗粒破碎，在成型的孕育块表面无颗粒状的孕育剂；同样，模具中的孕育剂颗粒通过压力传递，相互挤压，孕育剂表面的氧化层破坏，大部分颗粒甚至破碎，产生新鲜的硅铁表面，有利于孕育剂与金属液的反应。同时，在压力的作用下，孕育剂颗粒之间通过相互挤压产生机械结合力，这有利于减小粘结剂的加入量可以减少。成型后的孕育块放在40～60℃烘干箱内烘烤2～3小时后，除去孕育块中残留的水分和乙醇，从而减少了乙醇对铸件的影响，而硼酸、硼砂残留在孕育块中，其残留量小于1％，这样就达到了减少粘结剂加入量的目的。
根据上述工艺步骤，采用不同配比进行试验，测得试验数据及试验结果见表1的型内孕育块试验数据：
通过实验证明，该压力成型的孕育块反应平稳、溶解速度均匀，满足实际生产的需要。
本发明制造的孕育块形状为圆锥台形，在孕育块的顶部有一凹坑。
表1 型内孕育块试验数据 序 号 饱和酒精溶液加入比例 (占孕育剂重量百分比％)硼酸、硼砂比 例(％) 试验结果 1 1.5 1∶0.5 采用叠箱铸造实验时，随着硼砂加入量的增加，孕育 块溶解速度变化很小，孕育均匀性有所提高，但从阶 梯试样的金相组织上，上中下各层的差别很小。但由 于粘结加入量相对较少，孕育出现滞后现象，下层的 阶梯试样3mm处金相组织中的铁素体量少于60％。 1∶0.8 1∶1 2 3.0 1∶0.5 孕育块的强度提高，孕育速度和均匀性比1.5％加入量 有较大提高，孕育滞后现象消失，下层的阶梯试样3 mm处金相组织中的铁素体量大于70％。 1∶0.8 1∶1 3 4.5 1∶0.5 孕育块的强度提高，孕育速度和均匀性比3.0％加入量 有提高，孕育滞后现象消失，下层的阶梯试样3mm处 金相组织中的铁素体量大于70％。 1∶0.8 1∶1