本發(fā)明涉及機械技術領域，具體涉及砂型鑄造技術領域，特別涉及一種鑄造用硅酸鹽粘結劑。
背景技術：
鑄造，是機械制造業(yè)制作零件毛坯的一種方法，先用某種材料制成外模(型)和內模(芯)，外模(型)和內模(芯)組合形成的型腔與所需目標零件形狀相同、尺寸相近，再將選定材質的金屬熔化成液體澆入型腔中，待金屬液冷卻凝固即生成所需的產品——鑄件。依照制作型腔的材料不同，有砂型鑄造、熔模鑄造、金屬型鑄造、消失模鑄造等鑄造工藝，其中，砂型鑄造由于材料成本低和生產率高，是一種主要的鑄造工藝。在砂型鑄造中，鑄造粘結劑是必須的，其作用是將砂粒粘結成各種所需的形狀——砂型或砂芯。
砂型(芯)可以使用無機粘結劑和有機粘結劑做作，硅酸鹽粘結劑作為無機粘結劑的一種，自20世紀50年代引入鑄造行業(yè)(捷克l.petrzela博士于1948年取得英國專利gb782205)以來，在我國得到了迅速推廣，然而，這種粘結劑具有抗?jié)裥圆?、潰散性差、生產效率低等問題，80年代開始逐漸被有機粘結劑替代，以呋喃樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯樹脂等為代表的有機粘結劑，具有生產效率高、綜合性能佳等優(yōu)勢，近三十年廣泛應用于砂型鑄造行業(yè)。但是以有機合成樹脂作為粘結劑的工藝，在混砂、造型、制芯、澆注和清砂等過程中會釋放出各種有毒、有害氣體(如：甲醛、苯酚、糠醇、苯、甲苯、二甲苯等)，成為鑄造生產中主要污染源之一。
為了適應綠色鑄造和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要，無機粘結劑具有不揮發(fā)voc及有毒、有害氣體等優(yōu)點，重新引起了世界各國鑄造工作者的高度重視，特別是在高效制芯領域，硅酸鹽粘結劑得到了很大發(fā)展。cn1106237中描述了一種硅酸鹽粘結劑，采用對模具加熱，并輔以吹熱空氣的方法加快砂芯固化，對提高制芯效率提出一種切實可行的方法，然而，通過該工藝制作的砂芯抗?jié)裥圆?，存放期短，澆注后砂芯潰散性差，鑄件清砂困難，無法在實際生產過程中應用。jps52124414a公開了一種鑄模材料，由硅酸鹽溶液和無定形硅酸粉末組成，與普通硅酸鹽溶液相比，其砂芯抗?jié)裥杂辛艘欢ㄌ岣撸诟邼駰l件下，復雜薄壁砂芯還是容易倒塌，存放期仍然太短。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種鑄造用硅酸鹽粘結劑。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供鑄造用硅酸鹽粘結劑，其由甲組分和乙組分構成，甲組分為硅酸鹽溶液，乙組分為增強劑，甲組分和乙組分的重量比為10:2～7；所述增強劑由重量份為30～90：15～75的鋰輝石和鋁酸鈉組成。其中，甲組分和乙組分的重量比優(yōu)選為10:4～5。
優(yōu)選的，所述增強劑，是將鋰輝石和鋁酸鈉按比例混合后，在350～950℃，焙燒1～5小時制備得到。
優(yōu)選的，所述鋰輝石含鋰量為2～10％。
優(yōu)選的，所述硅酸鹽溶液為硅酸鈉或硅酸鉀水溶液或其二者組合。
優(yōu)選的，所述硅酸鹽粘結劑模數(shù)為1.8～4.0。
優(yōu)選的，所述硅酸鹽粘結劑固含量為25～50％。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的鑄造用硅酸鹽粘結劑提高了砂芯的抗?jié)裥?，延長潮濕條件下砂芯存放時間，顯著提高砂芯潰散性，改善鑄件清砂難度。
具體實施方式
以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進一步調整，未注明的實施條件通常為常規(guī)實驗中的條件。
介紹和概述
本發(fā)明通過舉例而非給出限制的方式來進行說明。應注意的是，在本公開文件中所述的“一”或“一種”實施方式未必是指同一種具體實施方式，而是指至少有一種。
下文將描述本發(fā)明的各個方面。然而，對于本領域中的技術人員顯而易見的是，可根據(jù)本發(fā)明的僅一些或所有方面來實施本發(fā)明。為說明起見，本文給出具體的編號、材料和配置，以使人們能夠透徹地理解本發(fā)明。然而，對于本領域中的技術人員將顯而易見的是，本發(fā)明無需具體的細節(jié)即可實施。在其他例子中，為不使本發(fā)明費解而省略或簡化了眾所周知的特征。
將各種操作作為多個分立的步驟而依次進行描述，且以最有助于理解本發(fā)明的方式來說明；然而，不應將按次序的描述理解為暗示這些操作必然依賴于順序。
將根據(jù)典型種類的反應物來說明各種實施方式。對于本領域中的技術人員將顯而易見的是，本發(fā)明可使用任意數(shù)量的不同種類的反應物來實施，而不只是那些為說明目的而在這里給出的反應物。此外，也將顯而易見的是，本發(fā)明并不局限于任何特定的混合示例。
實施例1：
硅酸鹽溶液的制備：
將模數(shù)為2.2的硅酸鈉水溶液加入反應釜中，加水，調整固含量為30％，反應釜設定為回流狀態(tài)，開啟攪拌，升溫，在92～108℃反應120分鐘，冷卻，待用。
增強劑的制備
將li2o含量為5％的鋰輝石35重量份，鋁酸鈉65重量份，混合均勻，在900～950℃焙燒60分鐘，冷卻，待用。
實施例2：
硅酸鹽溶液的制備：
將模數(shù)為2.4的硅酸鉀水溶液加入反應釜中，加水，調整固含量為35％，反應釜設定為回流狀態(tài)，開啟攪拌，升溫，在88～102℃反應80分鐘；冷卻，待用。
增強劑的制備
將li2o含量為4％的鋰輝石60重量份，鋁酸鈉40重量份，混合均勻，在600～680℃焙燒180分鐘，冷卻，待用。
實施例3：
硅酸鹽溶液的制備：
將模數(shù)為2.3的硅酸鈉水溶液8重量份，模數(shù)為2.7的硅酸鉀水溶液2重量份，加入反應釜中，加水，調整固含量為45％，反應釜設定為回流狀態(tài)，開啟攪拌，升溫，在65～82℃反應110分鐘；冷卻，待用。
增強劑的制備
將li2o含量為4％的鋰輝石80重量份，鋁酸鈉20重量份，混合均勻，在450～530℃焙燒240分鐘，冷卻，待用。
對比例1：
將模數(shù)為2.4的硅酸鈉水溶液調整固含量為50％，待用。
對比例2：
硅酸鹽溶液的制備：
將模數(shù)為2.2的硅酸鈉水溶液加入反應釜中，加水，調整固含量為30％，反應釜設定為回流狀態(tài)，開啟攪拌，升溫，在92～108℃反應120分鐘，冷卻，待用。
增強劑的制備
將li2o含量為5％的鋰輝石35重量份，鋁酸鈉65重量份，混合均勻，待用。
性能測試
抗拉強度及抗?jié)裥詼y試
配比：50/100目大林標準砂：100重量份；硅酸鹽粘結劑：2.5重量份；增強劑：1.0重量份。
將大林標準砂加入shy樹脂砂混砂機中，隨后加入硅酸鹽粘結劑，混合30～90秒，然后加入增強劑，混合30～90秒，取出，密封保存。
將熱芯盒模具溫度設定為160℃，設定熱空氣溫度為120℃，設定射砂壓力為0.5mpa，設定熱空氣壓力為0.2mpa，吹熱空氣時間為20秒。
模具尺寸按《gb/t2684-2009鑄造用砂及混合料實驗方法》中“8”字形標準試樣尺寸截面22.36mm×22.36mm執(zhí)行。
將混合料加入射砂斗中，射入加熱的芯盒中，隨后吹入熱空氣，吹熱空氣20秒，取出砂芯，檢測。
分別檢測熱強度、1小時抗拉強度、3小時抗拉強度和3小時高濕抗拉強度。其中：熱強度為取出后1分鐘之內測試數(shù)據(jù)；1小時抗拉強度為將“8”字形標準試樣放置于室溫20～25℃、相對濕度≤60％條件下1小時后測試數(shù)據(jù)；3小時抗拉強度為將“8”字形標準試樣放置于室溫20～25℃、相對濕度≤60％條件下3小時后測試數(shù)據(jù)；3小時高濕抗拉強度為將“8”字形標準試樣放置于室溫20～25℃、相對濕度80～90％條件下3小時后測試數(shù)據(jù)。3小時高濕抗拉強度越高，潮濕條件下砂芯抗?jié)裥栽胶谩?/p>
按實施例1～3制備的硅酸鹽溶液3批，分別對應為ay-1，ay-2，ay-3；實施例1～3制備的增強劑粉末3批，分別對應為af-1，af-2，af-3；按對比例1制備的硅酸鹽溶液記為by-1；對比例2制備的硅酸鹽溶液記為by-2；對比例2制備的增強劑記為bf-2。
抗拉強度檢測結果
砂芯潰散性測試
將上述制得的“8”字形標準試樣，在700℃馬弗爐中保溫30分鐘，取出，冷卻，放入20目鑄造用試驗篩中，于震擺式篩砂機上震動15分鐘，試驗篩應符合jb/t9156要求，稱量震動前后試樣重量，殘留試樣越少，砂芯潰散性越好。
潰散性檢測結果
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實例的限制，上述實例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。