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精密鑄造-熔模鑄造型殼缺陷分析(一)轉載

產品詳情



 精密鑄造水玻璃型殼常見的缺陷有裂紋、變形、鼓脹,蟻孔、蠕孔及氣孔等,現分析如下: 
一、型殼裂紋

  型殼裂紋有兩種情況,一是澆口杯產生裂紋,如圖1所示;二是型殼表麵產生裂紋。澆口杯裂紋特征:型殼的澆口杯有裂紋,嚴重時澆口杯開裂。型殼表麵裂紋:在型殼的表麵上有彎曲的、深淺不等的裂紋。
1.產生原因
  (1)塗料中水玻璃的模數、密度過高或過低;塗料中的粉液比過低;或硬化劑的濃度、溫度和硬化時間不當,硬化不充分;或型殼在硬化前的自然風幹時間不夠,不利於硬化劑的繼續滲透硬化,影響了矽凝膠的連續性和致密性;或型殼的層數不夠等原因,導致型殼的強度低,出現了裂紋。
  (2)塗料層塗掛的不均勻,或撒砂層厚薄不均;尤其是浸塗料後沒有撒上砂的部位,矽凝膠在收縮時受力不均勻,導致型殼產生裂紋。
  (3)脫蠟液的溫度低,脫蠟時間太長。由於蠟料的熱膨脹係數大於型殼的熱膨脹係數,脫蠟緩慢將導致型殼在脫蠟的過程中受到各種應力的作用;如果超過此時型殼的強度極限,就會產生裂紋,甚至開裂。
  (4)焙燒時,型殼入爐溫度高,升溫過快,或高溫出爐急冷;或型殼多次焙燒,產生微裂紋,甚至裂紋,降低了強度;或型殼的高溫強度低,使型殼在焙燒時產生裂紋。
  (5)清理澆口杯時,機械損傷澆口杯。

2.防止措施

  (1)采用下列措施,型殼的高溫強度就高。
    ①水玻璃的模數M=3.0~3.4,密度ρ=1.30~1.33 g/cm3配製的加固層塗料。
    ②采用合理的塗料配製工藝,並執行塗料的“配比-溫度-粘度”曲線。
    ③采用合理的硬化工藝,控製硬化劑的“濃度-溫度-硬化時間”;或選用氯化鋁代替氯化銨硬化型殼。
    ④合理的製殼工藝,如塗料粘度與撒砂粒度的合理配合,硬化工藝參數要確保型殼充分硬化。
    ⑤采取措施增加型殼強度,如常用的增加型殼層數,或采用複合型殼等;必要時大件型殼可用鐵絲加固等。

  (2)蠟模浸入檢驗合格的塗料中,上下移動和不斷地轉動,提起後滴去多餘的塗料,使塗料均勻地覆蓋在模組的表麵上;不能出現塗料的局部堆積或缺少塗料(漏塗);並及時、均勻撒砂。
  (3)適當提高脫蠟液的溫度,控製在95~98℃;縮短脫蠟時間,以15~20min,不超過30min為宜;水玻璃型殼脫蠟的要點:高溫快速。必要時,改進脫蠟方法。
  (4)選用合理的焙燒工藝,氯化銨硬化的型殼焙燒溫度T=850~900℃,時間0.5~2h;並嚴格執行;必要時,采用階段升溫,或冷卻;型殼焙燒不能超過兩次。
  焙燒良好的型殼呈白色、粉白色或粉紅色;焙燒不良的型殼呈深色或深灰色,表示型殼殘留較多的碳分。
  (5)清理澆口杯時應仔細,避免機械損傷;必要時,改進澆口杯的結構。

二、型殼變形

  特征:型腔的尺寸不符合圖樣要求。
1.產生原因
  (1)型殼高溫強度低,其抗高溫變形能力也低。型殼變形大部分是在脫蠟、焙燒或澆注過程中產生的。澆注時,靠近澆口的高溫有可能使型殼發生變形。
  (2)塗料的粘度大,塗層過厚,塗料堆積;或硬化液濃度低,溫度低,硬化時間短,硬化不足等原因,導致型殼的強度低。
  (3)脫蠟液的溫度低,脫蠟時間太長。由於蠟料的熱膨脹係數大於型殼的熱膨脹係數,脫蠟緩慢將導致型殼在脫蠟的過程中受到各種應力的作用,是型殼在脫蠟過程中變形。
  (4)中小件型殼的焙燒溫度過高、焙燒時間過長;或冷卻過快;或焙燒時擺放不當(堆壓、擠壓),使得支撐受力不平衡等原因,引起局部變形。
  (5)焙燒爐不能滿足工藝要求。
  (6)焙燒與澆注配合不當,型殼在焙燒後的熱態時,強度較高;溫度下降時,強度隨之下降。如型殼在冷態下澆注,型殼急劇升溫熱膨脹係數大,導致型殼變形。

2.防止措施
  (1)下列因素的合理匹配與控製,就可以適當的提高型殼的高溫變形能力:
    ①水玻璃的模數M=3.0~3.4,密度ρ=1.30~1.33 g/cm3配製的加固層塗料。
    ②選用硬化劑;氯化鋁硬化的型殼比氯化銨硬化的型殼。
    ③鋁矽係粉、砂,代替矽石粉、砂。
    ④製殼工藝。如塗料粘度與撒砂粒度的合理配合,硬化工藝參數要確保型殼充分硬化。
    ⑤ 焙燒和澆注的合理配合,防止型殼在冷態下澆注。
    ⑥采用複合型殼,如水玻璃與矽溶膠型殼,水玻璃與矽酸乙酯型殼等。

  (2)掌握、運用、控製塗料的“配比-粘度-溫度”關係曲線;注意塗掛操作,使塗層均勻地覆蓋;控製硬化液的濃度、溫度和硬化時間,使型殼充分硬化。
  (3)型殼停放12~24h再脫蠟;選擇合理的脫蠟工藝,脫蠟液的溫度控製在95~98℃,脫蠟時間為15~20min,不超過30min;以及型殼在脫蠟過程中的擺放等。
  (4)選擇合理的焙燒工藝,氯化銨硬化的型殼焙燒溫度T=850~900℃,時間0.5~2h;注意型殼在焙燒過程中的擺放,避免型殼彼此擠壓;控製焙燒出爐的冷卻速度等。
焙燒良好的型殼呈白色、粉白色或粉紅色。
  (5)加強焙燒爐的定期檢測和日常維護保養,使其滿足焙燒工藝要求。

三、型殼鼓脹

  特征:型殼整體鼓脹,或局部塗層鼓脹。型芯鼓脹,如圖4所示;型殼內表麵鼓脹。
1.產生原因

  (1)型殼分層的各種原因:
    ①水玻璃模數高,或塗料的粘度大;操作不當,或撒砂時間控製不當,使塗料或型砂局部堆積;以及硬化不良等原因。
    ②麵層硬化前的自然風幹時間太長,與第二層塗料潤濕和結合不好。
    ③塗料撒砂後,表麵有浮砂;或麵層砂的粒度過細,砂中粉塵過多或砂粒受潮含水分過多;導致第二層塗料與麵層砂結合不牢。④麵層硬化後晾幹的時間短,型殼局部表麵殘留過多的硬化液等原因。

  (2)型殼抗高溫變形能力低的原因:
    ①型殼高溫強度低,其抗高溫變形能力也低。型殼鼓脹大部分是在脫蠟、焙燒或澆注過程中產生的。
    ②塗料的粘度大,塗層過厚,塗料堆積,或硬化液濃度低,溫度低,硬化時間短,硬化不足等原因,導致型殼的強度低,抗高溫變形能力也低。
  (3)脫蠟液的溫度低,脫蠟時間太長。
  (4)中小件型殼的焙燒溫度過高、焙燒時間過長;或冷卻過快;或焙燒時擺放不當(堆壓、擠壓)等原因。
  (5)焙燒與澆注配合不當,如型殼在冷態下澆注,型殼急劇升溫熱膨脹係數大,導致型殼鼓脹。

2.防止措施

  (1)防止型殼分層的各種措施:
    ①控製製殼場地的溫度保持在22~26℃為宜;適當的降低塗料粘度,增加其流動性;必要時,在塗料中適當的添加表麵活性劑,改善塗料的塗掛性、覆蓋性;注意操作方法,即型殼浸入塗料中,要上下移動和不斷地轉動,提起後滴去多餘的塗料,使塗料均勻地塗掛和覆蓋在型殼的表麵上,立即撒砂,不能出現塗料或型砂的局部堆積,並充分硬化。
    ②型殼硬化前應自然風幹一定的時間,一般選用15~40min,以型殼“不濕不白”為宜;硬化後要進行晾幹,使型殼繼續進行滲透硬化,硬化的更加充分。
    ③檢驗型砂的粒度和粉塵(粉塵含量≤0.3%),控製型砂在使用中的濕度應≤0.3%;並及時清除型殼上多餘的浮砂;麵層撒砂的粒度不要過細,以40/70目為宜。
  
    (2)防止型殼變形的各種措施:
    ①選擇合適的水玻璃模數和密度,選用塗料合理的“粉液比、粘度和溫度”;鋁矽係粉、砂,代替矽石粉、砂;選用合適的硬化劑及選用合理的硬化工藝參數,控製硬化液的濃度、溫度和硬化時間,使型殼充分硬化。
    ②注意塗掛操作,使塗層間均勻地覆蓋。
    ③型殼停放12~24h再脫蠟;脫蠟液的溫度控製在95~98℃,脫蠟時間為15~20min,不超過30min。④氯化銨硬化的型殼焙燒溫度T=850~900℃,時間0.5~2h;控製焙燒出爐的冷卻速度等。
  總之,選用合理的塗料工藝、製殼工藝、焙燒與澆注工藝,或采用符合型殼等,提高型殼抗高溫變形能力


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