精铸硅溶胶型壳质量的控制

2015-08-10 23:03阅读：

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在精铸件生产过程中 ,型壳质量直接影响到铸件质量。统计表明, 有 60 %～ 70 %的铸件返修品和废品是因型壳质量不良造成的。例如常见的铸件表面缺陷:砂孔、麻点、流纹、飞翅、钢豆、分层、变形、浇不足、皂化物夹杂等。我国大部分精铸厂仍只限于测定涂料“粘度” 一个工艺参数。对型壳质量至关重要的原辅材料 ,如硅溶胶、锆英砂粉、莫来石砂粉等往往只按供应商的“质保书”选用, 缺乏有效的复验手段。制壳生产的其他工序 , 如涂料的配制、模组的浸涂、撒砂干燥、脱蜡焙烧等均无严格、有效的质量控制方法和手段。制壳工序质量的失控,往往使生产处于混乱的状态。这正是长期以来我国精铸件一次合格率低、返修率高、铸件质量波动大的主要原因。
1 原辅材料的质量控制
原辅材料包括粘结剂( 硅溶胶) 、涂料添加剂( 润湿剂和消泡剂 )和耐火材料( 砂、粉 ) 等。
1 .1 硅溶胶溶液
（1）目前国内常用的普通硅溶胶, 其 SiO2 含量一般在(30

±1)%。可用测定硅溶胶密度的液体密度计来控制。硅溶胶溶液密度与 SiO2 含量的关系见表 1 。

精铸硅溶胶型壳质量的控制

(2)pH 值可用pH 精密试纸, 按JB4007-1999 标准测定。Na2O含量可按 HB5346-1986 标准用 0.1 mol盐酸标准溶液测定。工艺要求:pH =9 ～ 10(HB5346 ,GRJ-30), 合格范围 pH =8.5 ～ 10.5 ;w(Na2 O)≤0.5 %。
(3)粘度运动粘度一般在(6 ～ 10)×10 ^-1 m² /s 范围内合格。生产现场可用 2 号詹氏杯(44 m L , 孔径为 1.98 m m),测定硅溶胶的流杯粘度 η2值。
(4)胶凝性能可用以下两种方法测定硅溶胶的胶凝性能: ① 按 CI CBA/ D02 . 1 2 - 1 999 标准方法测定。取250 mL 硅溶胶放入密封的玻璃容器中 , 在 60 ℃ 的烘箱中保温 24 h , 与“ 标准” 样品比较粘度。生产中建议采用 2 号詹氏杯测流杯粘度进行比较。粘度高于“ 标准”试样( 指各项指标均符合要求的硅溶胶) 20 % 时可判断其胶凝性能不合格。 ② 使用“ 标准” 锆英粉与“标准” 硅溶胶按粉液比 n = 3 ∶ 1 配制成“ 标准” 涂料 , 测其粘度η 0 。将待测硅溶胶与“ 标准” 锆粉也按 n = 3 ∶ 1 粉液比配成涂料 , 测其粘度值 η 与 η 0 对比。当 η ≤ η 0 时合格 , η> 1 . 2η 0 时则说明该硅溶胶胶凝性能不合格。
1 .2 涂料添加剂
(1)润湿剂为改善涂料在蜡模表面的润湿性(涂挂性),常在锆粉涂料中加入非离子型或阴离子型表面活性剂。 ①有效成分(浓度)测定, 使用 2 号詹氐杯测定外购润湿剂粘度并与“标准”试样粘度进行对比来确定。“标准”试样是符合CICBA/C02 .04-1999 的要求的渗透力为标准试样的 100 %～ 110 %(建议以上海助剂厂生产的 JFC 为“标准”样品)。 ②润湿效果测定, 可在“标准”涂料中加入占硅溶胶质量 0 .3%的润湿剂(先加入到硅溶胶中,再加粉配制涂料), 充分搅拌后用“60 m m ×60 mm ×2 mm 铝片”测定涂料的润湿程度。要求 100 %铝片面积上,均被涂料均匀润湿, 无铝片表面显露在外。
(2)消泡剂在“标准”涂料中加入占硅溶胶质量 0.1 %的消泡剂 ,充分搅拌。观察涂料表面气泡含量多少, 判别其消泡能力。若仍有少量气泡, 可再加入 0.1 %(最多加入 0.3 %)直至其气泡不再存在。
1 .3 耐火材料
生产中耐火耐料检测的项目有:砂粉粒度、砂粉的粒度分布(级配)、砂料中的灰分含量、砂粉的主要化学成分及杂质含量、莫来石砂粉的煅烧程度。
(1)砂粉的粒度实践证明 , 粒度粗于 320 目( > 0.045 m m)的锆粉配制的面层涂料 ,铸件表面不光洁。面层撒砂若粗于 100 目(直径 >0.15 mm), 常会使铸件表面出现毛刺(脱蜡后型壳内腔表面常会有蚁孔出现)。粉料过细 ,因其杂质含量较高 ,耐火度降低,型壳透气性恶化。背层粉料粒度应兼顾强度及透气性,一般莫来石粉宜在 120 目～ 270 目之间。精铸型壳用砂粉粒度要求见表 2 。

精铸硅溶胶型壳质量的控制

砂料粒度的测定应用标准筛进行。按 CICBA/ D03 .02-1999(熔模铸造用耐火材料砂粒度测量方法), 也可手工进行筛分 , 但准确度较差。莫来石砂呈尖角形,生产现场可采用与标准粒度试样对比, 目视判定是否合格。粉料在生产现场也可用 325 目、270 目、150 目筛网按上述方法测定粒度 ,但在 325 目过筛时很难在规定时间(15 min)内通过筛孔。因细粉较难分离 ,建议用两个小木刷(鬃刷或尼龙毛刷)放于筛网上,可促进经烘干的粉料顺利通过 325 目的孔 ,提高测定准确性。有条件时可采用 FW L 型微细粉测定仪精确测量粉料粒度 .
(2)砂粉料的粒度分配(级配) 为保证涂料高的致密性 ,及高粉液比,在规定粒度范围内应采用“双峰型” ,即粒度粗细分布分散的粉料。
①对于面层涂料用的锆英粉, 其粒度级配符合下述要求才能满足涂料高致密性要求:质量平均粒径为 25 ～ 30 μm ;质量分布均方差 >17 ;比表面积 S =7 ～ 9 m² (每 100 g 粉粒表面积);松装密度为 2.3 ～ 2.8 g/cm³ 。粉粒其粗粉峰位在 45 μm(0.045 m m), 细粉峰位在 10 μm(0.01 mm)左右 , 谷位在 20 ～ 30 μm(0 .02 ～ 0 .03 m m)。粗细粉含量为 1 ∶2 , 粗细粉粒径比 >2.5 。生产现场用测定粉料松装密度的方法来判别粉料的粒度分布(级配)最为简便。
②背层粉料与面层相同, 应该具有良好的级配。即粗细粉分布分散 ,以保证涂料的高致密性。有利于获得高粉液比的涂料配比为:270 ～ 320 目(50 %)+200 目(25 %)+120 目(25 %) 。
③砂料的粒度级配越集中越好,以利于改善型壳的透气性。实际生产中无论采用雨淋式或流态化撒砂机都不允许采用不同粒度的砂料 ,因其质量不同时, 细粒砂往往先撒上模组 ,易造成砂层不均 ,会增大型壳的开裂倾向。
(3)砂料中的灰分含量我国精铸行业标准规定锆砂及莫来石砂中粉量均不得大于 0.3 %, 而实际测定表明, 大部分供应商含粉量大大超过标准 ,建议根据生产实际需要及可能按砂的粒度粗细提出合理的灰分含量标准。
(4)砂粉的主要化学成分及杂质含量面层型壳用锆砂粉的化学成分要求见表 3 。

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