国内汽车工业的飞速发展以及汽车轻量化的结构趋势,使得铝合金铸件的应用需求大幅上升。在具有复杂内腔或弯曲管道结构的铝合金铸件生产中,遇水即可溃散、污染小能耗低的水溶芯技术拥有广泛的应用前景。目前水溶芯的局限主要在于其强度相对偏低、抗吸湿性能差、对设备要求高等方面。本文以水溶性砂芯为研究对象,在归纳了目前水溶性砂芯各种制芯工艺的优缺点后,在热压法和压制烧结的基础上提出了热压烧结法制芯。以十水碳酸钠为粘结剂、硅砂为基体材料,研究了热压工艺中的配方工艺和成型工艺、烧结工艺对型芯的强度、水溶溃散性能的影响。本文的主要内容如下:(1)研究了热压烧结工艺中十水碳酸钠加入量、膨润土加入量、加热温度、加热时间、烧结温度、烧结时间对型芯抗拉强度的影响规律。研究结果表明,型芯的强度随参数的变化均为先增大后减小的趋势。当十水碳酸钠加入量为40%wt、膨润土加入量为7%wt、加热温度为150℃、加热时间为10min时,得到的型芯热压初始抗拉强度最高,为1.1MPa;当烧结温度为850℃、烧结时间为30min时,得到的型芯烧结强度最高,为6.4MPa。(2)分析了热压工艺的粘结机理。使用热重分析法研究了加热时间、加热温度对型芯含水量及型芯强度的影响,合理的加热制度使无机盐桥充分结晶析出的同时,令膨润土保留微量的水分从而提供型芯增强效果。使用电镜扫描分析形貌结合型芯强度,分析了十水碳酸钠加入量、膨润土加入量对无机盐在砂粒表面结晶形态的影响。(3)分析了烧结工艺的强化机理。烧结反应可随时间分为三个阶段:第一阶段,型芯由于脱水而低于初始强度;第二阶段,型芯的粘结力由碳酸钠在砂粒表面的附着力转变为碳酸钠的内聚力,型芯此时获得较高的烧结强度;第三阶段,碳酸钠基本全部转换为新相,水溶性能大幅减少,此时粘结力主要由新相提供,型芯强度降低甚至弯曲变形无法使用。