中温蜡硅溶胶工艺制壳要领

2022-08-02 14:34:02 6

硅溶胶的特性

硅溶胶是一种无定形SiO2的小颗粒(纳米级)分散在水中形成稳定的胶体溶液。硅溶胶作为精密铸造壳体的粘合剂,具有以下优缺点:

1.1优点

与水玻璃和硅酸乙酯不同,硅溶胶壳制造过程不涉及化学变化,无刺激性产物,是一种环保粘合剂。使用方便,浆液稳定性好,设备简单。

壳体具有良好的耐高温强度和抗高温蠕变性,适用于铸钢、高温合金等高熔点合金的精密铸造。

1.2缺点

与水玻璃相比,蜡模润湿性差,需要添加表面活性剂来提高浆料的涂层性能。

硅溶胶壳的干燥速度完全取决于温度、湿度控制和风速调节,对设备的投入要求较高。

壳体干燥速度慢,湿态强度低,壳体周期长。

22硅溶胶的主要性能指标

测量硅溶胶质量的主要物化参数包括:SiO2质量分数,PH铸造厂可根据具体产品结构特点和质量要求,选择合适型号的硅溶胶。

2.1SiO2质量分数

SiO2含量决定了型壳的高温强度。

一般情况下,硅溶胶用于精密铸造SiO2质量分数为29~31%。

SiO2含量越高,模壳的高温强度越好,浇筑后模壳的残留强度越高,不利于振壳。

图片

Fig.1型壳的高温强度和硅溶胶SiO2%的关系

2.2PH值(胶体中Na2O%)

PH该值直接影响硅溶胶的稳定性。

硅溶胶PH当值的变化直接影响胶凝速度时,PH当值为5~7时,粒子表面的电荷减小,粒子容易发生碰撞,产生凝结。PH当值降至2~4时,硅溶胶颗粒由原负电变为带正殿,此时硅溶胶稳定性较好。

一般精铸行业使用的硅溶胶呈弱碱性,PH值为9~10、处于稳定状态。

Fig.2胶凝时间与PH值之间的关系

2.3运动粘度

低运动粘度的硅溶胶通常可以配置高粉比的浆料,外壳密度高,强度高,提高浆料的流动性,容易获得高水平的表面质量。

2.4SiO2胶体粒径

胶体粒径是硅溶胶的重要物理指标,从两个方面影响硅溶胶的使用性能:

一是对硅溶胶稳定性的影响,粒径越大,硅溶胶稳定性越好;

二是对型壳湿强度的影响。粒径越小,胶体间接触点越多,型壳强度越高。

3硅溶胶的选择

铸造厂应根据产品结构特点选择合适的硅溶胶型号,可参考以下原则:

3.有条件的工厂,应考虑使用表面,背面硅溶胶。

选择小粒径、高强度(高强度)SiO2含量)硅溶胶作为表面胶。选用大粒径、低强度硅溶胶作为背胶。

3.2小批量生产大型精铸件时,为优先保证表面浆料的稳定性,也可选用大粒径硅溶胶。

3.3.当产品表面质量和尺寸精度要求较高时,应优先考虑低运动粘度的胶水,可配置高粉比表面奖励材料,制作高密度、高温强度的外壳。

4制壳的主要工艺节点

4.1浆料的配制

4.1.1粉液比

粉比高的浆料有助于获得致密的外壳,铸件表面质量好;而且外壳的湿强度和高温强度更高,尺寸精度更高;

铸造厂根据产品结构特点和质量要求,可配置不同粉比的浆料。

4.1.2润湿剂和消泡剂

加入润湿剂是为了提高蜡模与浆料的结合力,一般选择JFC.

在浆液中加入润湿剂后,涂层表面张力下降,在搅拌过程中容易卷入空气,形成大量气泡。此时,需要添加甲基硅油等消泡剂,使气泡表面膜拉伸变薄,使气泡破裂。

4.1.3浆料浓度控制

用粘度计(4#詹氏杯)测量浆料浓度,并做好记录。

新浆料熟化后应立即测量,使用中的浆料应每班测量,并根据测量结果决定是否需要添加配料。

当浓度大于控制标准时,可加入硅溶胶或蒸馏水稀释(表面奖推荐硅溶胶,背面蒸馏水)。

面层浆料浓度一般控制为32~45s.

4.1.4浆料的老化

浆料老化是指硅溶胶中的胶体相互兼并,失去稳定性,产生聚沉。为避免老化,应做到以下几点

首先,准备好的浆料应尽快用完,尤其是表面浆料。许多工厂使用小粒径胶,老化更快;

二是控制浆料温度,避免接触高温和低温。有条件的工厂应使用冰水冷却浆料桶,以更好地控制浆料温度。

三是按硅溶胶厂家推荐的比例加入适量的润湿剂和消泡剂,千万不要过量。

四是每班测量浆料PH值,正常值应为9~10,低于9时容易滋生细菌,加重老化。

4.2操作要领

4.2.1粘浆

表层沾浆一般是人工完成的,主要步骤如下:

首先,用压缩空气清洗,蚀刻模块吹干,然后用30°倾角浸入面层浆中稍作旋转。

第二,如果蜡模上有文字、凹槽、转角、小孔和盲孔,用压缩空气吹掉气泡。必要时,可以用笔刷油漆。

4.2.2挂砂

表层应采用喷砂机喷砂,喷砂时应不断旋转,在模块上形成完整均匀的涂层。取出浆料后,模块应倒置2~3s,将多余的浆料流回浆料桶,再挂砂操作。

表层挂砂后发现模块表面有积浆,可用手指轻轻按压去除多余的浆料。

应定期筛选,清理淋砂机和浮砂桶中的砂粒,清除砂浆块。

背层挂砂时要注意,粘浆操作前一定要用小流量压缩空气轻轻吹出前一层浮砂。

如果零件有盲孔或细长的通孔结构,可以用细铁丝疏通,去除孔内的浆块和浮砂。为了使下一层粘浆均匀覆盖。

4.3型壳干燥因素

硅溶胶壳干燥过程实际上是硅溶胶脱水过程,与以下四个主要因素有关。

4.3.1温度

一般中温蜡硅溶胶壳干燥环境温度为20~24℃,低温容易导致蜡模收缩,影响铸件的尺寸精度。高温(特别是在夏季高温天气下)会导致蜡模膨胀变形,导致涂层开裂,严重影响壳体质量和成品率。

4.3.2湿度

壳体干燥过程实际上是水从壳体扩散到周围环境的过程。低环境湿度会加速水分的扩散,缩短壳体制造时间。需要注意的是,SiO2胶体快速脱水会导致体积急剧收缩,涂层强度尚未建立时容易开裂,一般表面干湿度不宜过低。

一般面层干燥湿度为:60~70%,背层干燥湿度为:30~60%

4.3.3风速

上层原则上应无风干燥,背层风速:6~8m/s.

有条件的工厂应采用360度旋转可调风塔,确保零件槽、孔结构能吹风,促进均匀干燥。

4.3.4干燥时间

根据产品结构特点和环境,大平面、结构简单的零件表层干燥3~4h即可。

一般面层为4~6h,背层为8h以上。


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