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常見鑄造涂料創新趨勢發展分析

文章出處:精密鑄造廠 人氣:發表時間:2019-03-06 11:19

  鑄造涂料是鑄造業中十分重要的資料,對鑄件的外觀質量及內部質量有很大的影響。近年來,鑄造涂料技能開展迅速,涂料的功用不斷前進,功用不斷擴展,涂料的品種越來越豐厚。本文將對鑄造涂料近年來呈現的一些新技能如高浸透涂料、防脈紋涂料、全體浸涂涂料、非鋯質涂料及先進的在線涂料質量操控技能等做一簡單歸納總結,并對鑄造涂料的開展趨勢進行討論。
  1涂料新技能
  1.1高浸透涂料
  砂型芯表層砂粒之間存在很多孔隙,孔隙的大小由原砂粒度及緊實度決議。孔隙越大、越多,金屬液就越簡單進入其間而構成機械粘砂。關于必定粒度的原砂,砂粒之間孔隙大小首要取決于緊實度。因為受砂型芯的結構差異、造型或制芯操作者的習慣、型芯砂的流動性等要素的影響,鑄造生產實踐中砂型芯各部位的緊實度很難做到共同,特別在轉角、杰出或薄壁砂芯蘭等難以堅實的部位極易呈現緊實不良,在型芯疏松部位簡單發作圖1所示的金屬液浸透,砂粒間的空地清晰可見并已被金屬填充。
  為了克服這個問題,涂料要能夠浸透砂芯外表并在空地中填充足夠的耐火骨料顆粒,有效地進行密封,然后消除或削減金屬浸透。一般涂料一般只能進入1-2個砂粒,當金屬壓力較高或澆注溫度較高時,不能有效地阻撓金屬液的進入而發作機械粘砂。運用特別規劃的高浸透涂料,如SEMCOCoating9223(水基鋯英粉高浸透涂料)或TenoCoatingZKPX(醇基鋯英粉高浸透涂料),其浸透深度可到達5~50mm,可有效地堵塞砂型芯外表的孔隙,然后可有效地避免機械粘砂的呈現。一般選用刷涂或噴涂將這些涂料直接用于簡單發作浸透的區域。運用高浸透涂料后的砂芯外表結構如圖2所示。SEM印象顯現出硅砂顆粒旁邊進入的涂料粒子填充砂粒空隙的狀況。
  圖3-圖6顯現了高浸透涂料的一些首要運用實例。現在首要用于大型鑄鐵件、鑄鋼件要害砂芯、細長或盲孔砂芯,可有效地避免燒結或機械粘砂。該涂料還能夠部分代替鉻鐵礦砂(圖5)。在轎車鑄件的要害砂芯上也用于避免局部粘砂、燒結(圖7)。特別規劃的高浸透涂料用于渦殼用液壓件的脈紋避免。該涂料含有氧化鐵等避免脈紋的活性成分,一起還含有磷片石墨等防粘砂資料。涂料浸涂時氧化鐵等活性成分可進入砂芯外表5耀10mm,抗粘砂資料留在砂芯的外表。因而,該涂料可有效地避免脈紋和粘砂(圖8)。
  1.2防脈紋涂料
  脈紋缺點是發動機鑄件生產中的典型鑄造缺點。其間冷芯盒砂芯發作脈紋的傾向最大。發動機鑄件在水套、油道、氣道部位經常會呈現脈紋缺點,這種缺點會阻礙發動機內腔氣液渦流特性,然后影響到發動機的作業功用。很多的研討和長時間的鑄造實踐表明,鑄件外表發作脈紋缺點的底子原因是硅砂在573℃相變脹大引起的熱應力導致砂芯表層開裂,鐵液進入裂紋中所致。脈紋的發作有兩個根本條件:一是相變脹大發作的熱應力大于砂芯外表的強度;二是鐵液具有足夠的流動性。因而,但凡能削減熱應力的要素都會削減脈紋的發作,能前進砂芯高溫強度及韌性的要素也會削減脈紋的呈現,能加快鐵液凝結的要素也會削減脈紋的發作。現在國內外針對脈紋缺點所采取的措施無外乎以上三個方面。防脈紋涂料是最為經濟有效地防脈紋措施。現在在國內外轎車鑄鐵件中已取得廣泛的運用。福士科公司的RheotecXL是典型的防脈紋涂料,一起也是一種歸納功用極佳的轎車鑄件雜亂要害砂芯專用涂料。首要用于缸體缸蓋的水套、油道、進排氣道、差速器等要害砂芯,能夠有效地避免鑄件內腔常見的脈紋、燒結、粘砂等缺點,大大前進鑄件內腔的清潔度。能夠代替防脈紋添加劑,下降成本。該涂料具有杰出的隔熱性,能夠推延砂粒的相變脹大和砂芯粘結劑的分化;涂料中含有氧化鐵紅等具有防脈紋作用的成分;涂層在澆注時有適度燒結,然后前進了涂層和砂芯外表的強度。圖9是選用不同涂料時砂芯外表的溫度隨時間的改變曲線。從曲線能夠看出,RheotecXL涂料具有杰出的保溫功用,可使砂芯外表的溫度大大下降,減低硅砂相變的發作速率及相變發作的應變量。一起也使鐵液處于液相線溫度以上的時間大大縮短,使鐵液鉆入砂芯發作脈紋的機率顯著下降。圖10為幾種涂料的防脈紋作用。圖11、圖12是防脈紋涂料在缸蓋及氣道砂芯上的運用實例。
  1.3全體浸涂涂料
  轎車發動機缸體缸蓋的生產是鑄造技能的一個至高點,缸體缸蓋的砂芯是鑄造職業中最雜亂的一類砂芯。隨著轎車技能的開展,對缸體缸蓋的尺度精度及內腔質量的要求越來越高。如何前進缸體缸蓋的尺度精度及內腔清潔度,削減脈紋、燒結、粘砂等鑄造缺點是擺在廣闊轎車鑄造作業者面前的一項重要課題。現在國內缸體缸蓋鑄件的質量與歐美發達國家還有很大的差距。轎車發動機缸體缸蓋類砂芯的全體浸涂能夠大大前進發動機鑄件的尺度精度及生產功率,代表了新一代轎車鑄造技能的開展方向,但對涂料的歸納功用提出了更高的要求。一方面因為組合后的砂芯立體空間結構及形狀的雜亂程度大大添加,使得浸涂工藝的難度大大添加,對涂料的流變功用提出了十分嚴苛的要求。涂層厚度在砂芯不同部位要保持共同,不能有滴痕、流痕及堆積等缺點;另一方面,為了保證優良的內腔清潔度,涂料還應具有杰出的抵抗粘砂、脈紋、燒結等功用。SemcoSil301是最新研發的高功用水基全體浸涂涂料,如圖13。該涂料在德國DaimlerAG已取得十分成功的運用。
  該涂料具有優異的流變功用和杰出的歸納工藝功用,且通用性較強,可用于缸體缸蓋等各種發動機鑄件。鑄件具有很強的抗粘砂及抗脈紋能力,鑄件的內腔清潔度高。
  
  
  1.4非鋯質鑄造涂料
  鋯英粉一直是功用最好、運用最廣的涂料耐火骨料。但近一兩年鋯英粉的價格一路狂漲,到達23~25元/kg,遠遠高于歷史上鋯英粉的最高價格,使得本來就利潤微薄的我國鑄造廠難以承受。這次鋯英粉提價是全球性的,并且將會持續很長時間。面臨這樣嚴峻的形勢,擺脫對鋯英粉的依賴,開發非鋯質涂料是十分火急的,也是十分有意義的。廣闊鑄造作業者在鋯英粉的代用方面已做過很多的實驗研討作業,也取得了一些作用。如以高鋁礬土、莫來石、鉻鐵礦、鉻剛玉或棕剛玉等資料為基的涂料用于生產中小型碳鋼件。可是因為缺乏理論上的輔導,加上某些原資料本身的質量波動較大,這些涂料的質量安穩性及其運用規模十分有限。往往當鑄件的原料、結構及壁厚等要素改變較大時涂料的運用作用差異很大。單單從耐火度來看,鋁礬土、剛玉、莫來石、鉻鐵礦、鎂砂粉等常用的骨料都在1700℃以上,遠遠高于各種鑄鋼件的澆注溫度。可是從實踐的運用作用及質量安穩性來看,卻并不是很抱負。運用不同耐火資料的復合或添加燒結助劑等在理論上能夠到達揚長避短、改善涂料燒結功用等目的。實踐上在這方面也的確取得了很多可喜的作用,可是復合的比例或燒結助劑的添加量的掌握十分困難,往往需求很多的實驗來斷定。到現在為止,就涂料的通用性和剝離性而言,沒有一種涂料能夠徹底到達鋯英粉涂料的水平。可是經過長時間的盡力和很多的實驗,現在能夠針對不同鑄件運用幾種(2-4種)不同的涂料而完成鋯英粉涂料的徹底代用。個別涂料在合金鋼鑄件上的運用作用甚至超過了傳統的鋯英粉涂料。圖14是運用某種復合天然礦物資料制造的涂料在泵殼類碳鋼件上運用作用。圖15是一種非鋯質復合涂料在汽輪機不銹鋼葉片上的運用。曾經選用鋯英粉涂料生產時在澆口鄰近一直存在嚴重的粘砂。選用新研發的非鋯質涂料后,較好地解決了澆口部位粘砂這一問題。現在此涂料在核電、水電、火電類鑄件上也取得了很好的運用作用。圖16為復合非鋯質涂料在鐵路碳鋼件上運用作用。這幾種涂料根本覆蓋了碳鋼、低合金鋼及高合金鋼等本來運用鋯英粉涂料的大部分鑄鋼件。在大型鑄鐵件上現在也可完成鋯英粉涂料的徹底代替。
  1.5涂料在線準確質量操控技能
  CPP全主動涂料作業站(CoatingPreparationPlant)是福士科(FOSECO)公司開發的最新涂料運用設備,適用于高品質鑄件主動化生產線中涂料運用參數的全主動準確操控。該作業站經過實時、接連測定涂料的密度及粘度將涂料的制造及質量操控完成全主動進程操控,可有效地消除人為要素的影響,使涂料涂敷質量愈加安穩共同。CPP作業站集涂料制造及質量操控一體化,可完成主動加料、輸送、循環及在線、實時、接連、主動測定涂料的密度及粘度,操控精度及可靠性高,環境及人為要素影響小。配有超聲波清洗器可主動清洗傳感器探頭,雙聯過濾器可濾除涂料中的雜質。丈量數據記載并保存在專用數據庫中,可生成定制化陳述。CPP作業站還可與全球技能服務中心銜接,完成長途操控。CPP適用于各種水基涂料及醇基涂料,可適用于浸涂、流涂及噴涂。CPP可完成一機多用,可一起供應多個涂料浸涂或流涂槽工位。圖18是帶有CPP作業站的流涂設備。
  2涂料的開展趨勢
  伴隨著機械和鑄造業的開展,鑄造涂料現已并還將不斷涌現出很多新技能、新產品及新的理念,然而其總體上的開展趨勢不外乎技能上的前進和環保意識的加強這兩大主線。歸結起來首要有以下幾個方面:
  2.1開展防缺點涂料
  隨著鑄造涂料技能的不斷開展,涂料的功用也在不斷地擴展。運用特別規劃的涂料避免鑄件的某些典型缺點成為鑄造涂料的一個重要開展趨勢。其實,最早的涂料就是避免粘砂這一鑄造缺點的。碲粉涂料也是一種避免縮松(滲漏)缺點的一種涂料。近年來開展起來的防脈紋涂料是其間的較為老練的一種新式防缺點涂料,在國內外轎車鑄鐵件中已取得廣泛的運用。含有氧化鐵的防氣孔涂料也是一種新式的防缺點涂料,現在在鑄鐵件及鑄鋼件上均有成功的運用案例。隨著各種高級球鐵件如風電及轎車鑄件的添加,呋喃樹脂砂特別是再生砂中硫的問題越來越杰出。呋喃樹脂固化劑中的有機磺酸在澆注時會分化出含硫氣體,進而被鑄件外表的鐵液吸收,導致鑄件外表的石墨球變異,呈現必定深度的片狀石墨或蠕蟲狀石墨層。現在國內外已開宣布多種具有防硫作用的涂料。該涂料一般被規劃成燒結隔離型、堿性吸收型或混合型防硫涂料。鑄鋼件也簡單受硫的影響。現在國內已開宣布能夠避免鑄鋼件外表微裂紋的阻硫涂料,并在鐵路鑄件上得到運用。
  防缺點涂料是經過影響或操控涂料與金屬液的界面反響到達避免某種缺點的目的,這一類涂料將有十分好的開展潛力及愈加廣泛的運用遠景。能夠預見,能夠避免更多鑄造缺點的涂料品種將會不斷涌現。
  2.2開展水基涂料
  水基涂料的環保優勢、質量優勢及成本優勢都很顯著,將是未來涂料的一個重要開展趨勢。水基涂料在大型鑄鐵件如風電鑄件及大型鑄鋼件上具有十分好的開展遠景。現在在國內外一些廠家已取得十分成功的運用。如某風電鑄造廠選用水基流涂涂料生產大型風電球鐵件。涂料的烘干選用熱風爐,而其熱風爐的熱量來自于鑄件澆注后的廢熱。這是一個十分值得借鑒或推廣的技能。又如某鑄鋼廠選用水基涂料生產大型鑄鋼件。涂料首要靠自干,合箱后選用熱風進一步烘干涂料及鑄型內的剩余水分。水基快干涂料也將是一個很有遠景的開展方向。
  2.3開展非鋯質涂料
  因為鋯英粉的資源嚴重、價格飛漲以及開采鋯英砂對環境的嚴重破壞,非鋯質涂料將是一個清晰的開展方向。非鋯質涂料的首要研討方向是復合骨料,現在最大的妨礙是缺乏理論上的輔導。首要需考慮以下幾個方面的要素:
  (1)不同金屬原料具有不同的酸堿性,這取決于金屬中合金元素的種類及含量。各種耐火資料的酸堿性要和金屬原料的酸堿性相適應;
  (2)涂料的燒結功用決議涂料的剝離作用。燒結功用一般能夠經過不同資料的復合或加入燒結助劑來完成。資料的復合及燒結助劑的挑選及加入量的斷定要考慮資料之間高溫的礦相反響產物及動力學要素,還要考慮低熔點玻璃相的種類、數量及粘度特性;
  (3)耐火骨料在澆注及冷卻進程中的體積及線脹大特性將會影響涂料的剝離作用。耐火骨料本身的相變、礦相反響發作的新相以及燒結發作的縮短都應考慮在內。
  這些考慮將有賴于涂料抗粘砂及主動剝離理論及實驗方法方面的突破,今后應加大這方面的研討力度。
  2.4開展高功用、高精度、高功率的新式施涂及操控技能和設備
  轎車鑄造中將向機械化、主動化、機器人浸涂方向開展,逐漸淘汰手藝或機械化程度較低的施涂方式。一起將越來越多地選用主動在線涂料質量操控技能如CPP全主動涂料作業站等,使涂料的施涂質量及安穩性到達更高的水平。單件或小批量生產線如各種樹脂砂生產線將更多地選用流涂涂料。流涂可前進施涂功率和涂層質量、消除刷痕。
  3結束語
  前進涂料歸納功用、添加涂料附加功用將是涂料開展的永久課題。經過吸收相關職業的先進技能、先進資料以及最新的理論不斷豐厚鑄造涂料的理論和產品立異,鑄造涂料的開展潛力將是巨大的。

此文關鍵字:常見鑄造涂料創新趨勢發展分析

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