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消失模铸造涂料技术和对球墨铸铁件组织的影响

2019-11-21 10:31:17
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一、涂料技术
  涂料是消失模铸造的又一个关键技术,针对中国涂料的研究及生产状况,研制钢、铁、铝合金铸件等涂料,商品化生产。
  消失模铸造中引入涂料,用于提高模样的刚度、强度,分离模样与铸型,防止粘砂及铸型塌陷,同时,单相电机壳模样在浇注过程中产生的热解产物要及时地通过涂层排出,涂料应具有足够高的强度和优良的透气性。涂料中对强度影响的是粘结剂中的粘结剂,而对透气性影响的是耐火材料的颗粒大小及粘结剂的加入量,应根据铸件的材质和其结构特点,综合考虑强度和透气性。涂料须对模样润湿性好,有良好的涂挂性,能地复制出复杂模样的表面和尺寸,涂挂时能完整均匀和足够厚度的涂层,涂料应有良好的滴淌性。模样表面系憎水性,对水基涂料的亲和力和吸水性差,涂料中加入表面活性剂,提高涂挂性;增大涂料的触变性,滴淌性。涂料的研究应针对不同的铸件材质、模样材料,实现多品种、系列化。
  加强对负压造型设备的研究。消失模铸造通常采用负压干砂振动造型。干砂负压造型的铸型强度远远大于湿砂型的强度,与高压造型强度相接近。负压干砂振动造型,干砂在振动状态下的充填紧实过程,是个复杂的散粒体动力学过程,它不仅要求砂子到达模型周围形成足够的紧实度,而且在紧实过程中应使模型变形较小,以浇注后形成轮廓清晰、尺寸的铸件。振动时间、振动频率、振幅、振动方式及加速度等振动参数中,以加速度对铸型的影响为,振动方式对复杂铸件铸型的紧实均匀性影响。为提高铸型的稳定性,防止铸型坍塌,需对铸型施加负压,同时,负压有利于抽吸模样的热解产物,提高涂料的透气能力,从而,减少缺陷,充填性能。
  加强对铝、铁、钢等金属液充型凝固特性的研究。消失模铸造充填过程中,液态金属使模样材料发生软化、熔化、汽化、裂解、燃烧,在金属液与模样之间,存在着气隙及反压阻力,金属液克服反压阻力,推动气隙不断的向模样推进,进而替代其模样空间,完成充型。模样的热解及其与金属液之间的相互作用,导致消失模的金属液充型时的流场、温度场、充型能力、充填形态以及铸造缺陷的产生,不同于普通砂型铸造。涂料的透气性、涂料层厚度,模样的发气性、模样密度,热解产物的排逸,气隙的大小和形状,气隙内气体反压阻力,金属液的静压头,对充型能力,充填形态产生很大的影响。同时,针对消失模铸造的铝铸件易产生针气孔、疏松渗漏,铸钢件易产生增C,铸铁件易产生皱皮等缺陷,研究其形成机理及预防措施,建立严格的质量控制体系,进一步提高消失模铸件的品质。
  将消失模铸件与其它铸造新工艺相结合,创造新的复合工艺方法,使消失模铸件品质和生产效率进一步提高。消失模铸造是一门集塑料、化工、机械、铸造融为一体的综合性多学科的应用系统,有关部门应加强分工合作,协同作战,发挥总体优势,避免低水平重复,提高中国消失模铸造的整体水平和。
  二、对球墨铸铁件组织的影响
  消失模铸造过程中,原材料和工艺因素对球墨铸铁件的不良影响远大于对灰铸铁件和蠕墨铸铁件的影响,尤其是对石墨形态的不良影响。消失模白模一般采用聚苯乙烯和共聚料,在使用中发生化学反应。
  由于球铁件碳当量高,EPS裂解也产生碳,会使球铁铁液增碳,增加球铁件出现石墨漂浮缺陷的风险,因此球铁件白模材料多用共聚料代替EPS,即便如此,生产中还会时常出现球化不良的缺陷,致使铸件力学性能降低或报废。
  在试验车间和生产车间对相同的铸件分别进行了消失模与水玻璃砂、树脂砂铸件的组织对比试验。采用同一包球化铁液先浇注消失模铸件,后浇注水玻璃砂和树脂砂铸件,消失模铸件球化级别多为3级,其次4级,部分2级。水玻璃砂和树脂砂铸件球化级别均为2级。大量对比试验表明:消失模球铁件与水玻璃砂和树脂砂球铁件相比,球化级别平均低1~2级。
  与消失模灰铸铁件生产工艺相比,消失模生产球铁件多了包内球化处理工艺,消耗的铁液温度,因此消失模球铁件需要比灰铁的出炉温度。1600℃左右或温度,铁液冶金质量会变差,加上模样裂解出来的氢气作用,涂料透气性较差或者浇注后真空度降低,会增大氢气与铁液接触作用的时间,石墨球析出数量减少。较高的铁液浇注温度,型砂被烘热后,处于较高的温度,从而延迟铁液的凝固时间,石墨球发生畸变。模样裂解出的碳富集或扩散至铁液中,使原本高碳当量的铁液,非常容易出现石墨漂浮,石墨球出现开花状或串联状畸变,造成球化级别的降低。
  针对消失模球铁件出现的球化不良缺陷,有些生产企业依靠增加球化剂加入量球化级别,加入量达到铁液的2.2%~2.4%,其结果是出现夹渣、石墨漂浮、加工困难、渗漏等一系列质量问题,而且造成生产成本增加。
  为了解决这个问题,有些消失模企业,选用宝珠砂代替硅砂。这种粒度圆整的人造砂透气性好,散热快,耐火度高,不易粉碎。其次,降低出炉温度、铁液冶金质量、孕育,使用孕育剂或硫氧孕育剂,关键是选择、反应平稳的球化剂,严格控制炉内硫量。此外选用适当的真空泵,真空度稳定,防止浇注铁液后真空度降低,选用共聚料和透气性好的涂料,减少或原材料和工艺因素对球铁铁液的影响。


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