朱曼芳熔模铸造水玻璃型壳制壳工艺质量控制,如何规避材料贵,工艺过程繁杂,出产周期较长的劣势!-百铸联盟

朱曼芳熔模铸造水玻璃型壳制壳工艺质量控制,如何规避材料贵,工艺过程繁杂,出产周期较长的劣势!-百铸联盟

朱曼芳
水玻璃粘结剂价格低廉,制壳周期短,因而水玻璃型壳精密铸造工艺在我国使用较广,但是水玻璃型壳熔模铸造与传统砂型铸造相比还是存在材料贵,工艺过程繁杂,出产周期较长的问题。而型壳作为影响铸件质量最为关键的因素之一,如何对其质量进行有效控制,具有很大意义。本文将从制壳原材料的控制,制壳环境及制壳工艺过程控制与管理等方面,同时结合生产实践进行论述,以实现提高型壳质量,并最终在到提高铸件的质量及成品率的目的。
1原材料的选择与控制
1.1水玻璃粘结剂的质量控制
熔模铸造使用的为钠水玻璃。水玻璃的主要性能参数有模数(M)、密度(ρ)和粘度,其中M是水玻璃的一个重要参数,可用如下公式表示。M=w(SiO2)/w(Na2O)×1.032,式中w(SiO2)、w(Na2O)分别为SiO2、Na2O的质量分数,以%表示,1.032为Na2O与SiO2相对分子质量之比。
水玻璃密度ρ间接表示其中的Na2O.mSiO2的浓度。M取决于SiO2和Na2O的相对含量,而ρ的高低又决定着SiO2的含量。M和ρ直接影响型壳的表面强度、常温强度、高温强度及残留强度。在生产中,水玻璃的M一般控制在3.0~3.4,面层涂料ρ控制在1.25~1.28g/cm3。加固层ρ控制在1.30~1.34g/cm3。当M和ρ不符合要求时,用酸或碱来调整M,用水或高密度的水玻璃调整ρ。粘度也是水玻璃的一项较重要的性能参数,它直接影响涂料和型壳的性能,影响水玻璃粘度的因素有模数、密度、温度等,水玻璃粘度随着M增大、密度增高、温度降低而上升。
由于水玻璃中有游离的SiO2存在,储存一定时间后,SiO2沉积在容器的底部,导致水玻璃模数下降。所以,在使用过程中,除了在水玻璃卸车时化验一次外,在存放24h后应再化验一次,以保证水玻璃满足要求。
1.2粉料对型壳质量的影响与控制
涂料中的粉料粒度应合适,当涂料中的粉料较粗时,涂料沉淀快,工艺稳定性差,导致铸件表面粗糙。而过细的粉料对面层涂料的影响较大,涂料不易控制,导致蜡模上涂层过厚,拐角、沟槽处堆积严重,硬化不透,型壳经焙烧后,内表面粉化脱落,冲砂和夹砂等缺陷明显增加。在实际生产中,选择合适的粉料为平均粒径在35~50μm。这种粉料配制的涂料,既提高了粉液比,又提高了工艺稳定性。
1.3表面活性剂对型壳质量的影响与控制
表面活性剂的主要作用是降低涂料的表面张力,增加涂料对熔模的润湿作用,改善涂挂性。表面活性剂应满足易溶于水,降低表面张力,具有良好的润湿性和渗透性,产生泡沫少且泡沫稳定性低,不与涂料组份发生化学反应等条件。
在实际生产中,为改善涂料对蜡模的润湿能力,蜡模在制壳前先用洗衣粉液对其表面进行清洗,除去其表面的蜡屑及油性物质。在面层涂料中加入聚氧乙烯烷基醇醚,降低涂料的表面张力,改善涂料的涂挂性和对蜡模的润湿能力,降低涂料粘度,使胶团分布均匀,凝胶均匀析出,有助于提高型壳强度。通常其加入量为0.1%~0.3%,视粗细粉含量不同而适当加入。
2制壳环境的控制
制壳环境这里主要是指生产环境的温度控制。由于水玻璃—石英粉涂料对气温的敏感性较大,一方面随着涂料温度升高,其密度、流杯粘度降低,另一方面随着温度的升高,胶凝速度加快,易发生涂料很快结皮而撒不上砂子,从而导致型壳强度降低。为此应控制涂料温度以稳定粉液比,增加涂料的可涂性及硬化剂的渗透性。为此高温天气时,水玻璃模数控制在下限,空气湿度可控制在60%~80%。冬季生产车间的温度应保持16℃以上,面层涂料控制在20~25℃,既可稳定粉液比,又克服了胶凝过快的问题。
3制壳有关工艺操作的控制
3.1涂料配制过程的控制
涂料的配制是将涂料组分通过搅拌、回性形成成分均匀的涂料的过程。在涂料配制时应先按比称取水玻璃、耐火材料与润湿剂等,然后在搅拌的状态下将粉料及润湿剂等加入到水玻璃中,加完后继续搅拌1h以上。搅拌好的涂料,要进行充分的回性处理。回性处理的目的是使粘结剂与粉料充分润湿,排出粉粒表面吸附的和搅拌时卷入的气体。回性后的涂料密度将升高、粘度会下降并趋于稳定,涂挂性和流动性均好,硬化时胶凝收缩小,型壳强度较好。一般要求面层涂料配制后必须经过8h以上的回性处理,并在使用前再次搅拌20min左右静置5min后使用效果较好。目前涂料的搅拌大多采用L型涂料搅拌机。
3.2浸涂料及撒砂过程的控制
涂料在使用前须先搅拌均匀,复测流杯粘度和涂片重,并调整到合格范围。然后将模组浸入涂料中上下移动和转动,提起后滴去多余涂料,使涂料均匀地覆盖在模组表面。不能存在涂料局部堆积或缺涂涂料,对于模组的深孔、沟槽和凹角等部位,应用压缩空气进行喷吹涂料,必要时可用毛笔涂刷以去除气泡。
制壳中撒砂的粒度是从面层到背层逐渐变粗的,对于面层砂来讲,如粒度过粗会击穿涂层打坏熔模,最终造成铸件表面不平整,但撒砂粒度过细会造成背面过平,不利于上、下两层牢固结合,容易造成型壳分层。因此生产中一般面层砂为40/70目,过渡层为20/40目砂,背层砂为10/20目。每种撒砂都不宜过于集中,同时要注意撤砂后,清除表面的浮砂。
3.3硬化过程的影响与控制
硬化剂的选择与硬化过程控制。NH4Cl作为硬化剂存在污染环境、腐蚀设备、型壳强度不稳问题。结晶AlCl3硬化的型壳强度较高,胶凝收缩大,铸件表面质量较差,清砂困难。为了克服两种硬化剂的缺点,采用了NH4Cl和结晶AlCl3复合硬化,即1~3层用NH4Cl硬化,4~6层用AlCl3硬化。
NH4Cl作为硬化剂浓度一般控制在22%~25%(质量分数),在生产中,为了缩短硬化时间,提高生产效率,我们采用了饱和溶液。硬化时间一般控制在3~10min,之后进行15~45min的空气干燥(根据层数不同进行选择)。
由于NH4Cl在水中的溶解度随温度的升高面增大,为此在生产中必须对车间及溶液的温度进行控制,尤其对于我们北方地区的生产车间,一方面要对生产车间采取必要的采暖措施,另一方面在每次生产前应对NH4Cl溶液采取必要加热升温措施,以提高其溶解度,并进行取样化验,合格后方可生产。
4结论
通过对上述影响型壳质量因素的综合控制,稳定了型壳生产质量,精铸件表面缺陷明显降低,使铸件质量有了一定的提高。
总之,在生产中为稳定水玻璃型壳的质量我们应做到:(1)必须严格控制水玻璃和粉料的质量;(2)要合理使用表面活性剂,提高涂挂性;(3)要严格控制制壳车间温度;(4)配制涂料应进行充分回性;(5)要规范浸涂料及撒砂操作环节。

网站分类
文章归档
友情链接