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消失模铸造涂料的作用及蠕墨铸件组织的影响

2019-11-25 09:31:17
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<一>、涂料的作用
  随着我国装备制造业的迅速发展,特别是航空、航天、汽车、电子和军工等领域,对零件的结构提出了薄壁轻量化、大型精密化和结构复杂化的要求。而目前主要是采用锻坯机加工的办法来制造这种零件,从而,导致其制造成本高,生产周期长,材料消耗多,严重限制了这类产品的应用和发展。因而人们希望能够采用近净成形的精密铸造工艺来制造这类大型、精密铸件,而被誊为21世纪最有发展前途的近净成形的铸造工艺—消失模铸造是一个不错的方案。
  铸造毛坯技术简称EPC9作为一种先进的铸件近净成形方法,由于铸件尺寸形状精确,重复性好,旧砂再生回用容易等优点,特别是目前由于木材的巨大消耗,传统砂型用的木模费用昂贵,使得单件或小批量的大型铸件的生产向消失模铸造方向发展。这不但可省去昂贵的木模费用,而且便于操作,能缩短生产周期、提高生产效率。
  所以,近年来在世界上得到了迅速的发展和广泛的应用。但是,由于高密度的泡沫塑料高温分解后的发气量很大,所以消失模铸造采用的模样为低密度的泡沫塑料,刚性和强度都很低。将它用于生产大型、薄壁、精密的铸件时,在操作过程中模样的变形、损坏直接影响着铸件的精度和该工艺的应用。利用高强度涂料则是有效减少模样变形的重要途径,而如何提高涂料的高温透气性和强度就成为大型铸件消失模铸造的关键技术之一。
  一般来说,消失模涂料的主要作用如下。
  ①隔离作用。覆盖在泡沫模样表面的涂层,防止金属液渗入砂型而产生机械或化学粘砂,同时,防止干砂流入金属液与泡沫模样的间隙中,造成铸型“塌箱”。
  ②增强作用。提高泡沫塑料模样的强度和刚度,防止模样在运输、造型和负压紧实时的变形或损坏。
  ③排气作用。多孔的涂料层能让泡沫塑料受热分解的大量气体或液体等产物,在负压下顺利地通过干砂排到大气中,保证浇注过程的顺利进行,并减少或防止铸件产生气孔或表面增碳等缺陷。模样表面的涂层同时起到保温作用,避免铸件产生浇不足、冷隔等铸造缺陷。
  因此,电机壳消失模铸造用的涂料,与一般砂型铸造用的涂料相比,具有很多的独特性能,除了应具有一般砂型铸造涂料所要求的工艺性能外。如悬浮性、流变性、抗裂性等还要具备良好的涂挂性、流淌性、透气性和强度等性能。所以,开发大型、复杂、薄壁、精密的消失模铸件专用涂料,对推动消失模铸造向薄壁轻量化、大型精密化和结构复杂化的铸件方向发展,有着十分重要的作用。
  <二>、蠕墨铸件组织的影响
  消失模铸造中,干砂被炽热铁液加热后,即便是在一定的负压下,硅砂由于所含水分低,温度降低缓慢。硅砂的这种过热状况,极大地延缓了铁液温度的降低,铁液较长时间处于液态,使石墨球周围的奥氏体壳不能封闭,为石墨球的生长和畸变提供了条件,促进了球状石墨更多地转变为蠕虫状石墨,所以消失模铸造更利于蠕墨铸铁的生产,但对于厚大且高蠕化率铸件,会增大形成片状石墨的风险。
  同样成分的蠕墨铸铁,水玻璃砂生产的铸件硬度明显高于消失模铸件,在厚壁铸件中珠光体含量高于消失模;水玻璃砂铸件在厚壁处还出现渗碳体组织,其蠕化率稍微低于消失模铸件。这些结果都说明,消失模浇注温度较高,造型用干砂处于过热状态,使铸件的冷却速度低于一般造型方式,有利于蠕墨铸铁的生产。
  消失模铸铁件生产中,原砂、白模等原材料及工艺因素影响中小灰铸铁件的石墨形态和薄壁件的基体组织,也对球墨铸铁件的石墨形态产生较大影响,促进蠕墨铸铁件石墨形态的改善。选择优质的材料,改善冶金质量,强化孕育,加强对工艺过程的管理与控制,可以减少或消除消失模原材料和工艺因素的不良影响。


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