消失模鑄造涂料透氣性的研究

發(fā)布時(shí)間：2021-04-28 03:23:54|瀏覽次數(shù)：779次

龍枚青莫正田薛敏湯迪文吳超劉新喜
桃江新興管件有限責(zé)任公司

摘要：對消失模鑄造涂料透氣性的原理進(jìn)行了研究，提出了提高涂料透氣性的具體辦法。
關(guān)鍵詞：消失模鑄造；涂料；透氣性
近年來，消失模鑄造工藝由于具有生產(chǎn)的鑄件品質(zhì)高、成本低、生產(chǎn)周期短、污染少等優(yōu)點(diǎn)，得到迅速的發(fā)展和應(yīng)用，成為鑄造生產(chǎn)的新工藝。而涂料技術(shù)是該工藝的關(guān)鍵技術(shù)之一。它除了具有防止粘砂的作用外，還可提高EPS模型的強(qiáng)度和剛度，減少變形，特別是應(yīng)具有適宜的高溫透氣性。
　　在澆注過程中，EPS模型在高溫金屬液的熱作用下氣化產(chǎn)生大量的熱解氣體，在1 000 ℃時(shí)，發(fā)氣量為105 cm³／g，是EPS模樣體積的4～6倍。因此，在金屬液充填時(shí)，由于氣體的壓力使金屬液與EPS模型之間形成一定厚度的氣隙。若EPS模型氣化速度大于氣體逸出涂層的速度，必然降低金屬液的充填速度；若EPS模型的氣化速度小于氣體逸出涂層的速度，氣隙間氣體的壓力大大降低，易造成砂型潰塌，金屬液不能平穩(wěn)填充，鑄件易產(chǎn)生缺陷。只有當(dāng)EPS模型的氣化速度與氣體逸出涂層的速度處于平衡狀態(tài)時(shí)，才能不產(chǎn)生反噴現(xiàn)象,保證澆注過程順利進(jìn)行，獲得合格的鑄件。可見涂料透氣性是消失模鑄造涂料的關(guān)鍵性能指標(biāo)。本文就涂料有關(guān)成份對涂料高溫透氣性的影響結(jié)合我公司產(chǎn)品進(jìn)行了研究試驗(yàn)。

一、現(xiàn)狀
我公司消失模鑄造涂料盡管成本低但透氣性不太好，澆注不平穩(wěn)，澆注過程中反噴現(xiàn)象比較多，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生冷隔、氣隔、碳缺陷等鑄造缺陷。嚴(yán)重影響了產(chǎn)品表面質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量，管件水壓合格率較低，廢品率較高，制約了公司經(jīng)濟(jì)效益的進(jìn)一步提高。
從國內(nèi)消失模行業(yè)涂料使用情況看，有的廠家使用的是高鋁粉、云母粉自動剝離涂料，我們通過使用發(fā)現(xiàn)，使用成本較高且涂料透氣性不穩(wěn)定，沒有從根本上解決涂料透氣性的問題。有的廠使用的是石英粉、鈉基膨潤土涂料，其澆注也不平穩(wěn)，雖然成本較低，但其透氣性的問題也沒有解決。美國亞仕蘭消失模涂料也具有成本很高、透氣性一般的問題。

二、研究目的
我們希望研究出一種既具有高透氣性，又具有成本優(yōu)勢，并且原材料應(yīng)具有易采購的消失模鑄造涂料。

三、研究試驗(yàn)
1　試驗(yàn)方法
1.1 試驗(yàn)用材料
　　試驗(yàn)用耐火骨料為石英粉，粘結(jié)劑為丙苯乳液、白乳膠、懸浮劑為膨潤土、CMC；載液為水；及其它微量添加劑等。配制成多種涂料進(jìn)行測試。
1.2 涂料骨料
使用不同目數(shù)的石英粉,其它粘結(jié)劑、懸浮劑、潤濕劑等成份不變。涂料粘度、模型涂料厚度、真空度不變。模型密度一樣、同樣規(guī)格的產(chǎn)品、同樣的澆注系統(tǒng)。其它條件也相同　　　　　　　　
2　試驗(yàn)結(jié)果及分析
2.1試驗(yàn)
我們公司生產(chǎn)實(shí)踐中，石英粉目數(shù)一般在140—240目，目數(shù)分布廣,目數(shù)集中度非常低。我們自制篩子一把(更換不同目數(shù)篩網(wǎng))，分別篩選出140目—160目、180—200目，220—240目，集中度分別占55%、65%、75%、85%的石英粉各50kg，每次用50kg石英粉配制涂料。
第一組：140—160目石英粉集中度分別占55%、65%、75%、85%
第二組：180—200目石英粉集中度分別占55%、65%、75%、85%
第三組：220—240目石英粉集中度分別占55%、65%、75%、85%涂料配比：

材料名稱	石英粉	建筑乳液	乳白膠	膨潤土	CMC	乳化劑
加入量(kg)	50	0.85	1.1	0.85	0.6	0.6

石英粉目數(shù)集中度和澆注速度的關(guān)系;
表1：

石英粉目數(shù)	140目-160目集中度55%	140目-160目集度65%	140目-160目集中度75%	140目-160目集中度85%	涂料粘度(S)	涂料厚度(mm)
澆注速度(kg/s)	4.8	5.5	7.4	7.7	31--32	1.1

表2：

石英粉目數(shù)	180目-200目集中度55%	180目-200目集中度65%	180目-200目集中度75%	180目-200目集中度85%	涂料粘度(S)	涂料厚度(mm)
澆注速度(kg/s)	4.6	5.3	7.3	7.6	31--32	1.1

表3：

石英粉	220目-240目集中度55%	220目-240目集中度65%	220目-240目集中度75%	220目-240目集中度85%	涂料粘度（S）	涂料厚度（mm）
澆注速度（kg/s）	4.3	5.2	7.2	7.5	31--32	1.1

以上試驗(yàn)結(jié)果可以看出：
① 涂料透氣性與石英粉目數(shù)的集中度關(guān)系特別大，集中度越高涂料透氣性越好，澆注速度越快。
② 石英粉目數(shù)粗細(xì)對澆注速度有一定影響，但不是特別明顯。
2.2在生產(chǎn)實(shí)踐中，石英粉生產(chǎn)廠家因受生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝的限制，石英粉質(zhì)量常有波動，無法保證石英粉目數(shù)集中度達(dá)到75%以上的產(chǎn)品。為了從根本上解決透氣性這難題，我們在透氣性較差、澆注時(shí)反噴嚴(yán)重且目數(shù)集中度只有55%石英粉(180—200目)里面加入了一種具有多孔、低密度的耐火材料。試驗(yàn)結(jié)果列表如下：

多孔、低密度的耐火材料加入量	涂料密度(g/cm)	涂料粘度(s)	澆注速度(kg/s)	不加多孔、低密度的耐火材料時(shí)澆注速度(kg/S)	不加多孔、低密度的耐火材料時(shí)
多孔、低密度的耐火材料加入量	涂料密度(g/cm)	涂料粘度(s)	澆注速度(kg/s)	不加多孔、低密度的耐火材料時(shí)澆注速度(kg/S)	涂粘密度(g/cm)	涂料粘度(s)
3%	1.32	28-29	5.0	4.6	1.35	29--30
5%	1.28	26-27	5.7
8%	1.24	23-24	7.1
10%	1.21	21-22	7.8
15%	1.18	19-20	7.9

從上表中可得出如下結(jié)論：隨著加入具有多孔、低密度的耐火材料的增多，涂料密度、粘度明顯降低，澆注速度穩(wěn)步提高。
通過以上比較試驗(yàn)，提高石英粉目數(shù)的集中度能增加涂料透氣性。但在生產(chǎn)實(shí)際中，由于受生產(chǎn)設(shè)備的限制，目前沒有生產(chǎn)廠家能提供集中度在75%以上的產(chǎn)品，無法在生產(chǎn)中通過提高石英粉目數(shù)集中度來提高涂料透氣性。但在石英粉涂料中加入一種具有多孔、低密度的耐火材料后，能提高涂料透氣性，其澆注速度大大提高。并且我們可以通過調(diào)整多孔、低密度的耐火材料的加入量,可以獲得理想的澆注速度。
在生產(chǎn)實(shí)踐中,隨著多孔、低密度的耐火材料的加入量增加,涂料強(qiáng)度有所降低,此時(shí),要適當(dāng)増加粘結(jié)劑的加入量進(jìn)行調(diào)整,保證合理的涂料強(qiáng)度。
我公司大量推廣使用石英粉并加入多孔低密度耐火材料做骨料的涂料，發(fā)現(xiàn)在增加涂料透氣性后，產(chǎn)品質(zhì)量有了顯著提高，冷隔、氣隔、碳缺陷等各種廢品由7.5%下降到0.8%以下。年減少內(nèi)部質(zhì)量損失280萬元以上。

四、經(jīng)濟(jì)效益分析
年減少內(nèi)部質(zhì)量損失280萬元以上,較同類消失模涂料成本便宜60%以上,年節(jié)約涂料成本90萬元,為公司創(chuàng)造了巨大經(jīng)濟(jì)效益。該涂料所需原材料均可就近采購，價(jià)格便宜，對環(huán)境無任何污染，可在世界上整個(gè)消失模行業(yè)大力推廣。

龍枚青，湖南桃江人，高級工程師，從事消失模鑄造技術(shù)研究20余年。

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