熔模铸造涂料工艺性能的控制.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑熔模铸造涂料工艺性能的控制 熔模铸造涂料工艺性能的操纵 一、前言 “制壳”是熔模铸造生产中最重要的工序之一精铸件的废品与返修品中有60-80%是因型壳质量不良而造成型壳质量除受原辅材料（粘结剂、硬化剂及耐火砂粉料）、制壳生产环境（温度、湿度等）和操技术水平影响外，其主要的抉择性因素是“涂料工艺性能”的优劣上述诸多因素直接与型壳强度、高温抗变形才能、透气性、热膨胀率、热化学稳定性等有关实践证明，精铸件上大量外观缺陷（毛刺、麻点、结疤、披锋、流纹、气孔分层夹砂等）和型壳的质量事故（穿钢、漏壳、变形、开裂等）常因上述因素产生，其中最重要又薄弱的环节是制壳生产中对涂料工艺性能检测和操纵的缺失目前国内无论是已有近60年生产生产历史的水玻璃型壳或从国外引进已20年的硅溶胶型壳的企业，生产中绝大多数仍只限于用一个“流杯粘度计”来操纵涂料质量虽然早在1985年，我国精铸业已公布了“熔模铸造涂料试验方法”（JB4007-85）行业标准，但至今未能全面贯彻和执行，无疑这正是我国精铸件质量不稳定，返修率、废品率高，一次合格率低，质量事故频繁的重要理由之一。

国外精铸特别重视“涂料质量”的管理[1][2],日本、美国等早就对硅溶胶涂料工艺性能举行有效的管理和操纵我国精铸界同仁应专心学习，迎头赶上 我国目前主要有两种精铸制壳工艺，即水玻璃和硅溶胶涂料其工艺性能指标虽然不同但操纵和管理方法根本一致涂料工艺性能的稳定是精铸件质量稳定的必要条件 二、涂料工艺性能的内容及定义 1、滚动性—涂料在蜡模（组）外观滚动才能的大小及其流平性和流淌性的上下 2、笼罩性—涂料在蜡模（组）外观笼罩才能的大小（润湿性或涂挂性能的上下）及在确定流淌时间内，涂料层平均厚度值的大小 3、致密性—在确定笼罩性和滚动性前提下，涂料内部致密程度的上下（粉料的体积浓度） 4、稳定性—涂料中的粘结剂“胶凝”（老化）程度的上下和速度的快慢（涂料的使用寿命长短） 5、平匀性—涂料层的平匀及清白程度 1 6、悬浮性—涂料中粉料重力沉降倾向的大小或涂料在静置确定时间后上下层致密性的区别程度 三、涂料各工艺性能对型壳或铸件质量的影响 1、滚动性的影响： 涂料滚动性差将很难形成厚薄平匀的涂层，难以顺遂流入蜡模的繁杂型腔，涂料常会滞留、聚积造成枯燥（或硬化）不透，使型壳在该处脱蜡或焙烧时产生裂纹，引起穿钢、披锋等缺陷，尤其对于中大件（W>10-200kg）或繁杂件，滚动性更是涂料最根本的性能要求。

2、笼罩性的影响： 若外观层涂料对蜡模润湿才能差（涂挂性差），不能使涂层在蜡模上100%笼罩，那么铸件外观会有“结疤”、“桔皮”等缺陷涂层（外观层或背层）均应有确定厚度要求，过厚那么难枯燥（硬化）透，型壳易分层、开裂，造成铸件外观“夹砂”、气孔（透气性差）；涂层过薄那么在撒砂较粗时会使型壳外观展现“蚁孔”，造成铸件外观“毛刺”，同时由于枯燥或“硬化”过度会使型壳外观产生裂纹，导致铸件外观披锋，飞翅、流纹等缺陷展现第一二层型壳的厚、薄抉择了铸件外观质量，背层涂层那么抉择了型壳整体强度 3、致密性的影响： 外观层涂料致密性上下，直接影响型壳及铸件外观质量高致密度涂层能获得平整、光亮无蚁孔、美观的型壳内外观，铸件相应外观粗糙度细、缺陷少，可大大降低铸件返修率（少焊补、打磨）背层致密度高那么型壳强度高，不易开裂，当然，过高的致密性涂料会增加本金（粉料多），加速涂料“老化”（粘结剂薄膜过薄）粘结剂过少时型壳强度低，外观易展现微裂纹，背层型壳易开裂、漏钢 4、稳定性的影响： 涂料“老化”，即粘结剂在制壳前已有“凝胶”存在，会使型壳外观层缺陷增多：分层、结疤、开裂、落砂、夹砂、粗糙等。

而且型壳整体强度下降（背层涂料也老化时），还会影响涂料其他工艺性能：滚动性下降，笼罩性增大，致密性大大降低 5、平匀性的影响： 外观层平匀性上下直接影响到铸件外观质量由于涂挂性差会产生“结疤” 2 平匀性差会引起局部外观“毛刺”；清白度差（涂料中有蜡屑、粉粒、粗砂）会产生麻坑、毛刺不平匀的的涂层型壳平面上易开裂（硬化或枯燥后），铸件外观会产生披锋、“流纹”背层平匀性差，型壳浇注、焙烧时易开裂平匀性是涂料质量的根本要求之一 6、悬浮性影响： 涂料（桶）上下工艺性能不一致，直接会导致型壳涂层厚薄及致密性不同硅溶胶涂料悬浮性差，粉料沉降快，为保持涂料的悬浮性，务必24小时低速搅拌，水玻璃涂料也应在浸涂时充分搅拌对于悬浮性差的涂料，边搅拌边涂挂是最梦想、合理的涂制方法 四、涂料工艺性能的影响因素 涂料的流变特性： 1、流体按流变特性分两种：牛顿流体和非牛顿流体 水玻璃与硅溶胶涂料均属于非牛顿流体，主要特点是其剪切应力τ与剪切速率v不成正比，因而它没有一个固定的十足“粘度值”η，只有一个随剪切应力τ大小变化的“表现粘度”ηa，它是涂料“稠度”的大小度量[3]。

在生产中用流杯（η Φ6、ηΦ4 或η Φ4 Φ5）按确定体积涂料流尽的时间来计算，这就是“条件粘 度”如η Φ6 或η等，它等同于“表现粘度”ηa条件粘度η Φ6或ηΦ4大，那么η Φ6 或η Φ4 与表 现粘度ηa无理论关系，但有相关关系，即η成立 a也大，反之也 2、水玻璃—石英粉涂料是具有较低屈服值τy的“胀塑性”流体，而水玻璃—铝硅系耐火粉料的涂料是属于有较高屈服值τy的“胀塑性”流体其主要特点是随剪切速率v增大其表现粘度ηa也会增大，即它具有“剪切增稠”效应，涂料在搅拌或自然滚动时（等于剪切）ηa会增大，而且只有剪切应力τ大于涂料屈服值（涂料内部布局阻力）τy时（τ>τy），涂料才会滚动 3、硅溶胶—锆英粉（或铝硅系粉料）涂料是低屈服值的“假塑性”流体其特点是随v增大ηa会减小，即“剪切稀释”效应，因而硅溶胶涂料在模组上滚动或搅拌时其表现粘度ηa会降低，故它比水玻璃涂料滚动性要高得多 3 涂料滚动性影响因素： 1、涂料滚动性上下主要影响因素是涂料的屈服值τy，其次是表现粘度ηa（即条件粘度η Φ6、ηΦ4）及流型的类别。

单一用测定涂料的条件粘度η Φ6 不能全面真实地反映涂料的滚动性上下 涂料滚动性理应用JB/T4007-1999标准中“滚动长度法”来测定，既直观又合理涂料的滚动长度L与粘度η Φ6 及涂层厚度三者关系可通过试验予以确定表一 Φ6及δ 是测定了不同产地的石英粉料与水玻璃配成的涂料L，η 表一 水玻璃—石英粉涂料工艺性能 序号 1 2 3 4 5 6 粒度 （目） 300 270 270 300 300 300 ηΦ6 的数据 （s） 21 50 30 13 26 28 L （mm） 44 84 138 130 63 140 δ （mm） 0.248 0.119 0.104 0.116 0.150 0.096 注：①水玻璃ρ=1.254g/cm3 M=3.54 n=1.0 t=15℃ ②δ= G310（mm）见下节 S?p涂由表一数据分析可得出下述几点结论： 1）涂料的δ和η3#，6#（n一致时）； 2）粉液比n一致时涂料滚动L值与δ关系紧密，δ越大，L越小，反之δ小那么L值大，滚动性好；（1#，5#，2#，4#，3#，6#依次δ减小，L依次增大） 3）由表一测试结果可知，代表涂料屈服值τy大小的涂层厚度δ是影响涂料滚动性的主要因素，其次才是η Φ6。

Φ6越高，其滚动性越差，即 Φ6 一致（近）时其滚动性L值也一致（近），如表一中的 4）当涂料n和δ一致时涂料粘度η反之η Φ6越低，其滚动性越好，即 L值越小； L值越大如表一中的2#，4#） 5）由上结论可知： 4 ①仅凭η如Φ6一个粘度参数不能正确反映涂料滚动性上下 Φ6高的 1与2，虽然n Φ6低的 ## 一致，但由于δ不同，其粘度值η倍 1#涂料：η2涂料：η # 2#涂料其滚动性反比η1#高一 1Φ62Φ6=21（s），L=44mm =50（s），L=84mm Φ6 ②当涂料粉液比ｎ（严格说是涂料的致密性K值）与δ值一致时，那么η可以代表其滚动性上下（η 生产中ηΦ6Φ大滚动性差，反之ηΦ小滚动性好） Φ值来代表 比L更轻易检测、操作便当，故在n（K），δ一致时可用ηL值反映 出涂料的滚动性上下当然如前分析，若δ一致，n（K）值不同的涂料，其一致滚动性L对应的η Φ6也略有不同(在确定范围内) 涂料笼罩性的影响因素: 1、影响涂挂性的因素，主要有 （1）涂料对模料的润湿性：水基涂料如水玻璃、硅溶胶对蜡基模料润湿性很差（润湿角θ＞90°），而醇基涂料如硅酸乙脂那么有良好涂挂性（θ＜90°）。

生产中只要在涂料中参与0.1-0.3%的 JFC（占粘结剂重量）即可减小θ，改善润湿性 (2)一致粘结剂,但低温蜡比中温蜡润湿性较好.这是由于低温蜡外观比中温蜡粗糙度粗,而且其中含有硬脂酸其他蜡基、树脂基中温蜡不含硬脂酸，其涂料性不如低温蜡 （3）高粉液比即高致密度的涂料比粉液比n（K）低的涂料涂挂性好，笼罩性高 2、影响涂层厚度δ的因素：只有在涂挂性（润湿性）达成100%时涂层厚度δ才有实际意义 （1）涂料的屈服值τy是影响δ的主要因素，其次是涂料密度ρ δ=τy/ρ 涂2g2sinθ 涂 ??① 当θ=90°时（涂层垂直于水平线） 5 — 10 —。