新诺科对熔模铸造现行制壳工艺的改进和讨论

2020-04-17 16:45:20 82

中温蜡硅溶胶制壳工艺是现在国内、国外的主流工艺,用于出产精密铸件。但是,面对制壳出产周期长、因面层型壳缺陷导致铸件缺陷的困扰。提出面层浆料参与防裂剂、面层大风力单调、面层选用大粒径硅溶胶、撤消涂二层前预湿、撤消涂面层前沾硅溶胶的工艺行为,然后提高面层型壳的强度,削减面层型壳的缺陷,缩短涂层单调时间,提高铸件一次性合格率。


熔模铸造中温蜡全硅溶胶结壳工艺合适出产表面粗糙度值小、尺度精度高的精密件,现已成为主流工艺被广泛运用。


该制壳工艺出产周期长,尤其是面层型壳开裂、掉落、鼓起、分层的缺陷构成许多铸件表面缺陷的发作,困扰着量产和表面质量的跋涉,面层结壳的好坏是挑选铸件表面质量和一次性合格率的要害。


1、制壳工艺的改善


1.1面层浆中参与防裂剂


在面层锆英粉浆猜中参与占硅溶胶质量分数8%的防裂剂,拌和均匀。也可用3.3~3.4:1的粉液比,按加硅溶胶→粉料拌和8h→防裂剂拌和5h→湿润剂拌和2h、消泡剂拌和1h的加料次第制作面层浆。


模组沾浆后,撒100目锆英砂或100目白刚玉砂,在温度23℃,相对湿度60%的面层单调环境条件下,吹风,风速4-6(m/s),面层单调时间≤2h。


经吹强风单调的面层,不只大大缩短单调时间,涂层无龟裂、无开裂、无掉落、无鼓起,无分层,面层的湿强度显着跋涉,而且模组的内腔与外型一同单调,浇注出来的铸件质量见图1所示。


新诺科对熔模铸造现行制壳工艺的改进和讨论


硅溶胶型壳的结壳进程,实践上是在型壳内建立强度的进程,当涂层得到充分单调,完毕硅溶胶的胶凝,涂层的湿强度就建立起来。


向面层浆料中放入的防裂剂是一种分子形状为长键状的高聚物,对硅溶胶表面进行改性和维护,使硅溶胶胶体的Zeta电极电位下降,胶粒间相互斥力有所削弱,在脱水胶凝的进程中,因为高聚物分子链相互纠缠作用,促进了硅溶胶胶团相互挨近,然后加快了胶凝速度。出产证明,在高聚物作用下,硅溶胶在较少的水分蒸发量下,SiO2胶体胶凝进程就得以灵敏开端,完毕了面层的快速单调。


一同,因为高聚物呈碱性的水溶性,本身也是粘结剂,可以在硅溶胶胶凝进程中对面层起到物理增强的作用。因为有机高聚物优异的成膜性,使得粘结剂在型壳的耐火材料之间构成均匀而连续的胶膜,跋涉整的粘结作用,最终使型壳建立与背层相同的常温强度。


再则,高聚物分子键的良好柔韧功用,可以改善粘结剂在粉、砂中的包覆情况,有效地防止和下降发作面层开裂、起鼓、分层的倾向,起到对面层的维护作用,从浆猜中是否参与有机高聚物型壳断面对比的电子显微镜相片,可以得到信服的求证。现在,增加防裂剂工艺正在不断被精铸厂家所运用。


1.2预湿处理


面层型壳经充分单调后,将模组放在硅溶胶中浸一浸,然后,进行第二层型壳的涂制,这是传统的硅溶胶预湿处理工艺。


预湿的目的是在面层上增加硅溶胶的质量,然后加大面层的高温强度,防止因面层缺陷而发作许多铸件表面缺陷。但是,预湿带来的负面影响却不可忽视。


一是,面层的单调是在严峻的温度、湿度环境条件下,通过很长时间的天然单调而取得。单调的面层型壳浸稀释的硅溶胶后(SiO2质量分数为25%),使面层全体悉数受潮,康复到面层未单调时的涂层初始情况,在现场控制中,第二层的单调时间往往要比面层的单调时间增加许多,实践上对二层型壳的单调来说,不只要将二层本身充分单调透,而且还要把受潮的面层从头单调,所以,延伸二层的单调时间是必定的。


二是,硅溶胶涂层在单调硬化的进程中,存在失水胶凝硬化,受湿凝胶返溶软化的可逆物理变化的特性,被预湿后的面层型壳在从头单调进程中存在着无法观测和发作型壳缺陷风险的变数。


笔者认为,涂制二层前做预湿处理弊大于利,应予改善。改善的思路和办法:第二层型壳一般称作过渡层,此层不只对面层起到加固和维护作用,而且是面层和背层的联接层,关于防止面层硅溶胶返溶,防备面层型壳发作缺陷,具有非常重要的特别意义的要害层次。


二层浆料可以是莫来粉,也可选用刚玉粉,浆料的粘度值控制在17~18s(4#詹氏杯丈量),甚至是16~17s,这和做预湿的二层同类耐火粉料的浆料比较,粘度值要低许多,也是说,浆料变稀。因为较稀的二层浆料更容易渗透到面层型壳的粒度较大的砂层之中去,既增加了面层砂的强度,又可以对面层的浆层起到有力的支撑作用。二层的砂撒选用60~80目莫来砂或许60~80目刚玉砂,在面层单调环境条件下,吹风,风速4-6(m/s),若产品结构不算太杂乱,无深孔,二层的单调时间≤8-10h为宜。


但是,预湿处理运用于背层,那是恰当有必要和可行的。


1.3熔模沾硅溶胶


有些精铸厂家在模组未沾面层浆之前,先浸沾硅溶胶,理由是好操作,对此,笔者持否定态度。


对模料有三项基本要求,热物理功用、力学功用和工艺功用,就工艺功用而言,较好的涂挂性与制壳挨近有关,是要寻求的。


无论是蜡基模料仍是树脂基模料,它们的一同特征便是憎水性,树脂基模料的憎水性体现得尤为超卓,模料的涂挂性用熔模与粘结剂的接角角来考量。水玻璃粘结剂的表面张力为60(10-3N/cm),水玻璃+非离子型湿润剂的表面张力为37(10-3N/cm)。硅溶胶粘结剂的表面张力为71.6(10-3N/cm),硅溶液胶+非离子型湿润剂的表面张力为36(10-3N/cm)。着重指出的是,无论是水玻璃仍是硅溶胶它们都是水溶性的粘结剂,含有恰当质量分数的水分,熔模对其的憎水性凸显。显着,湿润剂对下降粘结剂的表面张力起着重要的作用,湿润机理是:面层硅溶胶浆猜中参与非离子型活性剂后,亲油基一端为熔模所吸引而定向摆放,亲水基被水分子吸引而留在浆料界面,构成由表面活性剂分子组成的单分子膜,然后使浆料—熔模间的界面张力下降,使浆料与熔模结合起来,完毕了较好的涂挂性。


通过上述剖析,模组沾硅溶胶此举没有抵达改善硅溶胶浆料与熔模的湿润作用,相反会下降浆料部分的粘度值,熔模沾上的硅溶胶与面层浆料接触后,仍是要依托面层浆中的湿润剂和熔模起亲和作用,感觉到好操作,只不过是部分浆料瞬时变稀,流动性好一点算了,涂挂性的改善不是硅溶胶,而是靠光滑湿剂。出产实践证明,3.3~3.4:1粉液比的面层浆料,湿润剂的参与量为0.04~0.042%为合适,核算办法:湿润剂%=湿润剂质量分数/(硅溶胶质量分数+粉料质量分数)*)。


1.4大胶粒硅溶胶运用于面层


硅溶胶的物化目标除注重SiO2质量分数、PH值、运动粘度外,胶体粒子直径便是常说的硅溶胶的粒径,也是我们非常注重的参数。


SiO2含量挑选型壳强度,PH值挑选浆料的稳定性,运动粘度挑选粉液比,粒径既挑选浆料稳定性也挑选型壳强度,关于胶粒来说,一般认为,粒径大,浆料的稳定性好,粒径小,胶凝快。所以多年来国内大都厂家倾向于面层用小粒径,背层用大粒径,笔者对此持不同观念。


国内出产的硅溶胶粒径平均值大数是8~20nm,也有8~15nm,美国12nm和22nm,日本830为8nm,1430为14nm。以日本硅溶胶在国内精铸厂家的运用为例,面层用1430,背层用830居多,据材料介绍,日本大都精铸厂也按此粒径配浆和运用。


关于面层浆料来说,先决要求是,浆料的稳定性好是要放在首位来考虑的,因为面层直接挑选铸件的表面质量,从这个意义上讲,面层选用大胶粒硅溶胶是正确的。至于胶凝时间的快慢,大胶粒与小胶粒间隔细微,可以忽略不计。


关于硅溶胶胶体粒子直径大,型壳强度低的理论与实践出产控制存在误差,国内与国外的运用也正好是相反。


从面层天然单调演变成吹风单调,国内精铸厂家在工艺规程上,对背层用大胶粒硅溶胶,面层有必要用小胶粒硅溶胶在工艺上现已不再硬性规定,现在面层选用大胶粒的厂家渐增,呈现不再拘泥于面层有必要要用小胶粒硅溶胶的做法和趋势。


2、结论和议论


2.1面层浆中参与防裂剂,吹风单调,可以打败面层型壳的缺陷,单调时间缩短,大幅跋涉一次合格率。


2.2涂二层前的预湿工艺弊大于利,下降二层浆料的粘度值,能起到对面层的维护和强化作用,有助于消除面层型壳的缺陷风险。


2.3大胶粒硅溶胶运用于面层浆对铸件表面质量,无碍。模组制壳前先沾硅溶胶,对面层型壳质量,无益。


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