消失模铸造中沟槽及盲孔粘砂问题的解决方案.pdf

Aug．2016V01．65 No．8 垂铸FOUNDR造Y ·801·消失模铸造中沟槽及盲孔粘砂问题的解决方案郭儒欢1，吴波z(1．柳州桂滨铸造有限公司，广西柳州545616；2．中南大学机电工程学院，湖南长沙410083)摘要：针对消失模铸造中沟槽及盲孑L等部位易形成粘砂缺陷的问题，分析了消失模铸件粘砂缺陷的形成原理。通过采取优化浇注工艺设置、局部预充填及涂层防渗处理等技术方案，有效地解决了消失模铸件沟槽及盲孑L部位的粘砂问题，获得良好的综合效益。关键词：消失模铸造；粘砂；防渗涂层中图分类号：TG249．6 文献标识码：B 文章编号：1001—4977(2016)08—0801—02Solutions for Groove and Blind Hole Burning—On Problemof Lost Foam Casti ngGUO Ru．huanl．WU B02(1．Liuzhou Guibin Casting Co．，Ltd．，Liuzhou 5456 1 6，Guangxi，China；2．School of Mechanical and Electrical Engineering，Central South University，Changsha 4 1 0083，Hunan，China)Abstract：Aiming at the groove and blind hole burning-on problem oflost foam casting,the forming principlefor the defects of lost foam casting was analyzed．By adopting optimized pouring process settings，partial fillingand impermeable coating technology solutions，etc．，the burning-on problem in the groove and blind holepositions oflost foam casting can be effectively solved，comprehensive benefits are obtained．Key words：lost foam casting；burning-on；impermeable coating消失模铸造工艺与传统工艺相比有不可比拟的先进性【“，由于消失模铸造是一个系统性的技术，其铸件质量易受很多因素的影响。其中消失模铸造涂料性能要求的多样性是限制该工艺发展的重要制约因素之一。现在专业消失模涂料生产厂家已能较好地解决消失模铸件生产中的一般性铸造缺陷，但是有些铸件中沟槽及盲孔部位粘砂问题仍解决不好，这些部位的涂层即使没有脱落或开裂也很容易形成粘砂(图1)。冷却后，这些沟槽内充填砂粒的缝隙中形成网状的冷凝金属块，导致清砂困难。1 消失模粘砂原理分析1．1干砂充填紧实不够消失模铸造沟槽及盲孔部位易形成粘砂缺陷，原因是多方面的。其中最重要的是该部位干砂充填紧实不够，造成局部缺砂空位，或干砂的紧实度过低，金属液充型后该部位的涂料层在金属液的冲击和重压下造成破损，导致金属液进入干砂层，造成机械粘砂。1．2毛细现象导致金属液渗透金属液与型腔接触时，其表面张力会引起毛细现象。金属液温度越高，流动性越好，毛细现象也越明显。而消失模涂料都有比较好的渗透性，以使聚苯乙烯(EPS)泡沫模样的裂解产物(气态和液态)及时排出。金属液本身的静压力加上负压的抽吸作用力，液态金属也会随裂解产物一起透过涂料层渗入到充填砂中，从而形成一种机械粘砂。1．3化学侵蚀易致粘砂在模样和涂层没有干透的情况下，当热的铁液与水反应时，下列化学反应将以很快的速度发生。Fe+H20一Fe0+H2浇注时铸型中的一些氧气立刻与裂解生成的碳、氢反应，使铁与水的反应进一步发生。此外，由于CO的增加，在一定的温度和压力下CO将与铁液直接反应生成富有渗透性和腐蚀性的五羧铁(Fe(c0)5)，当郁氏体(FeO)和更多的五羧铁侵蚀SiO：时形成一种熔点低于1 199℃的铁橄榄石溶液t23。同时这些空穴被随后的受到稀金属熔渣润湿的连续热金属充填，形成矿物铁橄榄石和许多金属氧化物。当铁橄榄石生成和反应完成后温度下降时，铁总是从铁橄榄石中沉淀出来。在局部高温下的铁橄榄石和熔渣促进了金属与铸型或填充砂的粘结。沉淀在砂粒和残渣之间的铁在砂粒和铸件之间也有很粘的作用，收稿日期：2016--05--04收到初稿，2016-05—13收到修订稿。作者简介：郭儒欢(1973一)，男，高级工程师，主要从事耐磨铸件的生产研究。E—mail：guoroofer@163．corn万方数据FOUNDRYAug．2016V01．65 No．8这样的粘砂就很难清理。1。4集热效应易致粘砂铸件的沟槽及盲孔区域的涂层、干砂受热集中，局部过热造成金属液渗入，也容易促进和延长前两种因素导致的渗透和侵蚀过程造成机械粘砂，甚至化学粘砂。2解决消失模粘砂问题的技术方案(1)严格工艺管理、优化浇注系统设计。造型操作时，保证模样的大平面垂直或倾斜放置，尽量将沟槽及盲孔部位开口朝上或斜上安放，便于填砂紧实。如受结构复杂等因素限制，仍有无法振动填实的部位，预先用呋喃树脂砂局部充实【3]，待固化后烘干1～2 hi]1]可装箱。(2)局部涂刷防渗涂层。在消失模铸造生产工艺中一般都会对模样进行两道涂挂，在这两道工序之间将膨润土(蒙脱石)和白云母粉(300目为佳)按1：5的配比作为骨料加入相应消失模涂料中，将其充分拌匀后涂刷于易粘砂的沟槽及盲孑L型壁上。白云母在500℃以下时形状没有什么变化，涂层仍有较好的渗透性。温度升高至500～600℃以上时白云母体积开始膨胀(最大膨胀倍数为4～7．5倍)，800～880℃左右至最大，温度再升高形状也不再变化。而蒙脱石在高温时由于结构水的逸出，从600℃左右开始有吸热效应发生，直至900℃左右【4】。因此被液态金属淹没到的涂层就具有了较高的防渗透性，可以防止铸件沟槽和盲孔等处的粘砂。在实践中发现，随着云母粉添加量的增加，涂料的烧结程度也随之提高。当云母粉含量达到15％以上时，涂料具有良好的使用性能，并具有良好的烧结性和剥离性。但应注意澎润土的加入量不得超过固体物质总量的5％，否则涂层烘干后易致开裂。(3)降低液态金属通过涂层的化学侵蚀。操作第二道涂挂工艺时在消失模涂料中加入3％～5％的氧化铁粉(Fe20，)，搅拌均匀后将模样整体涂挂。如作防渗剂用，可将10％～20％质量比的氧化铁粉作为骨料加入消失模涂料中，均匀地涂刷在易粘砂部位，尤其是正对金属液冲击的型壁上。氧化铁(Fe20，)与郁氏体中的FeO化合，生成磁性铁(Fe，O。)t2j。另外氧化铁受热时产生过量的氧气，消耗掉CO后五羧铁就没有形成的条件，不会生成带侵蚀性和危害性的铁橄榄石。氧化铁又被称为自熔矿化剂，适量的氧化铁与石英粉混合使用，能降低混合料的烧结点，从而增强涂层强度。因此氧化铁的加入既可防止化学侵蚀，又可增加涂层强度抗金属液流冲击。(4)在不粘包的前提下，适当降低浇注温度。3生产验证在消失模生产过程中，视粘砂程度不同可酌情选取以上处理措施的一种或多种，图1是生产的PE．900x1 200鄂式破碎机齿板铸件，其沟槽内总有些粘砂，后期很难清理。采用改进的方案后再没出现粘砂问题(图2)，不但改善了产品质量，还提高了生产效率，综合效益明显。I冬；】1处理前齿板Fig．I Tooth plate before treatmentI窨12处理后齿板Fig．2 The tooth plate after treatment参考文献：【1】李世成，孙国彦，李三渠，等．大型铸件消失模铸造用涂料的研究及应用[J]．铸造，2011(4)：29—31．【2】徐庆柏，章舟．现代铸造涂料及应用【M】．北京：化学工业出版社，2014：17—20．[3】王仲珏，傅宏江，刘冠岳．中大型耐磨铸钢件的消失模铸造【J]．铸造，2012(9)：1019—1021．[4]郑水林．非金属矿物材料【M]．北京：化学工业出版社，2007：29—41．(编辑：刘冬梅，ldm@foundryworld．eom)万方数据