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熔模铸造型壳主要缺陷产生原因及防止措施

2018-10-29 08:25:18
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水玻璃型壳常见的缺陷有裂纹、变形、鼓胀,蚁孔、蠕孔及气孔等,现分析如下。

  

    一、型壳裂纹


  型壳裂纹有两种情况,一是浇口杯产生裂纹。

  浇口杯裂纹特征:型壳的浇口杯有裂纹,严重时浇口杯开裂。

  型壳表面裂纹:在型壳的表面上有弯曲的、深浅不等的裂纹。


  1.产生原因

  (1)涂料层涂挂的不均匀,或撒砂层厚薄不均;尤其是浸涂料后没有撒上砂的部位,硅凝胶在收缩时受力不均匀,导致型壳产生裂纹。

  (2)脱蜡液的温度低,脱蜡时间太长。由于蜡料的热膨胀系数大于型壳的热膨胀系数,脱蜡缓慢将导致型壳在脱蜡的过程中受到各种应力的作用;如果超过此时型壳的强度极限,就会产生裂纹,甚至开裂。

  (3)焙烧时,型壳入炉温度高,升温过快,或高温出炉急冷;或型壳多次焙烧,产生微裂纹,甚至裂纹,降低了强度;或型壳的高温强度低,使型壳在焙烧时产生裂纹。

  (4)清理浇口杯时,机械损伤浇口杯。


  2.防止措施

  (1)蜡模浸入检验合格的涂料中,上下移动和不断地转动,提起后滴去多余的涂料,使涂料均匀地覆盖在模组的表面上;不能出现涂料的局部堆积或缺少涂料(漏涂);并及时、均匀撒砂。

  (2)适当提高脱蜡液的温度,控制在95~98℃;缩短脱蜡时间,以15~20min,不超过30min为宜;水玻璃型壳脱蜡的要点:高温快速。必要时,改进脱蜡方法。

  (3)选用合理的焙烧工艺,氯化铵硬化的型壳焙烧温度T=850~900℃,时间0.5~2h;并严格执行;必要时,采用阶段升温,或冷却;型壳焙烧不能超过两次。

  焙烧良好的型壳呈白色、粉白色或粉红色;焙烧不良的型壳呈深色或深灰色,表示型壳残留较多的碳分。

  (4)清理浇口杯时应仔细,避免机械损伤;必要时,改进浇口杯的结构。


  二、型壳变形


  特征:型腔的尺寸不符合图样要求。


  1.产生原因

  (1)型壳高温强度低,其抗高温变形能力也低。型壳变形大部分是在脱蜡、焙烧或浇注过程中产生的。浇注时,靠近浇口的高温有可能使型壳发生变形。

  (2)涂料的粘度大,涂层过厚,涂料堆积;或硬化液浓度低,温度低,硬化时间短,硬化不足等原因,导致型壳的强度低。

  (3)脱蜡液的温度低,脱蜡时间太长。由于蜡料的热膨胀系数大于型壳的热膨胀系数,脱蜡缓慢将导致型壳在脱蜡的过程中受到各种应力的作用,是型壳在脱蜡过程中变形。

  (4)中小件型壳的焙烧温度过高、焙烧时间过长;或冷却过快;或焙烧时摆放不当(堆压、挤压),使得支撑受力不平衡等原因,引起局部变形。

  (5)焙烧炉不能满足工艺要求。

  (6)焙烧与浇注配合不当,型壳在焙烧后的热态时,强度较高;温度下降时,强度随之下降。如型壳在冷态下浇注,型壳急剧升温热膨胀系数大,导致型壳变形。


  2.防止措施


  (1)掌握、运用、控制涂料的“配比-粘度-温度”关系曲线;注意涂挂操作,使涂层均匀地覆盖;控制硬化液的浓度、温度和硬化时间,使型壳充分硬化。

  (2)型壳停放12~24h再脱蜡;选择合理的脱蜡工艺,脱蜡液的温度控制在95~98℃,脱蜡时间为15~20min,不超过30min;以及型壳在脱蜡过程中的摆放等。

  (3)选择合理的焙烧工艺,氯化铵硬化的型壳焙烧温度T=850~900℃,时间0.5~2h;注意型壳在焙烧过程中的摆放,避免型壳彼此挤压;控制焙烧出炉的冷却速度等。

焙烧良好的型壳呈白色、粉白色或粉红色。

  (4)加强焙烧炉的定期检测和日常维护保养,使其满足焙烧工艺要求。


  三、型壳鼓胀


  特征:型壳整体鼓胀,或局部涂层鼓胀。型芯鼓胀。


  (1)型壳抗高温变形能力低的原因:①型壳高温强度低,其抗高温变形能力也低。型壳鼓胀大部分是在脱蜡、焙烧或浇注过程中产生的。②涂料的粘度大,涂层过厚,涂料堆积,或硬化液浓度低,温度低,硬化时间短,硬化不足等原因,导致型壳的强度低,抗高温变形能力也低。

  (2)脱蜡液的温度低,脱蜡时间太长。

  (3)中小件型壳的焙烧温度过高、焙烧时间过长;或冷却过快;或焙烧时摆放不当(堆压、挤压)等原因。

  (4)焙烧与浇注配合不当,如型壳在冷态下浇注,型壳急剧升温热膨胀系数大,导致型壳鼓胀。


  2.防止措施

  (1)防止型壳分层的各种措施:①控制制壳场地的温度保持在22~26℃为宜;适当的降低涂料粘度,增加其流动性;必要时,在涂料中适当的添加表面活性剂,改善涂料的涂挂性、覆盖性;注意操作方法,即型壳浸入涂料中,要上下移动和不断地转动,提起后滴去多余的涂料,使涂料均匀地涂挂和覆盖在型壳的表面上,立即撒砂,不能出现涂料或型砂的局部堆积,并充分硬化。②型壳硬化前应自然风干一定的时间,一般选用15~40min,以型壳“不湿不白”为宜;硬化后要进行晾干,使型壳继续进行渗透硬化,硬化的更加充分。③检验型砂的粒度和粉尘(粉尘含量≤0.3%),控制型砂在使用中的湿度应≤0.3%;并及时清除型壳上多余的浮砂;面层撒砂的粒度不要过细,以40/70目为宜。

  (2)防止型壳变形的各种措施:①选择合适的水玻璃模数和密度,选用涂料合理的“粉液比、粘度和温度”;铝硅系粉、砂,代替硅石粉、砂;选用合适的硬化剂及选用合理的硬化工艺参数,控制硬化液的浓度、温度和硬化时间,使型壳充分硬化。②注意涂挂操作,使涂层间均匀地覆盖。③型壳停放12~24h再脱蜡;脱蜡液的温度控制在95~98℃,脱蜡时间为15~20min,不超过30min。④氯化铵硬化的型壳焙烧温度T=850~900℃,时间0.5~2h;控制焙烧出炉的冷却速度等。

  总之,选用合理的涂料工艺、制壳工艺、焙烧与浇注工艺,或采用符合型壳等,提高型壳抗高温变形能力。