精鑄硅溶膠型殼耐火材料的合理選用.pdf

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1、精鑄硅溶膠型殼耐火材料的合理選用蘇州華宏精密鑄造有限公司籍君豪彥宏1前言“硅溶膠型殼”目前已經(jīng)被全球精鑄界公認(rèn)為生產(chǎn)精鑄件的最佳：[藝方案。其主要特點(diǎn)是：“鑄件表面質(zhì)量高、返修率、廢品率低、質(zhì)量穩(wěn)定性好。材質(zhì)適用性J’。?！＞T件的“性價(jià)比”很大程度上取決于“型殼”的質(zhì)量和成本，它不僅決定于粘結(jié)劑還與占型殼材料90％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的耐火材料(砂、粉)密切相關(guān)。我國自上世紀(jì)九十年代初引進(jìn)了“中溫蠟——硅溶膠”型殼：I。：藝。十多年來從無到有，已經(jīng)有近千家精鑄廠在應(yīng)用。當(dāng)前又有不少原應(yīng)用“水玻璃”或“復(fù)合”型殼的廠家已改用“低溫蠟——硅

2、溶膠”型殼。實(shí)踐證明這種工藝方案在生產(chǎn)中大型鑄件(10～200千克)時(shí)較“中溫蠟——硅溶膠”型殼更具優(yōu)勢。硅溶膠型殼雖具有上述許多的優(yōu)點(diǎn)，但其成本高、生產(chǎn)周期長、脫殼性差、這三大缺點(diǎn)仍是它至今未能在我國全面取代水玻璃和復(fù)合型殼的主要原因。其中成本及脫殼性與型殼耐火材料有很大的關(guān)系。對(duì)于附加值較低的“準(zhǔn)質(zhì)量”即表面質(zhì)量及尺寸精度要求均不太高的民用商業(yè)精鑄件而言，“成本”因素在市場競爭中更顯突出。如何根據(jù)鑄件不同質(zhì)量(級(jí)別)、不同材質(zhì)、不同使用場合的要求合理選用型殼耐火材料，使型殼獲得最高的“性價(jià)比”，正是本文要闡述的主題。同時(shí)，對(duì)世界目

3、前通用的硅溶膠型殼耐火材料的組合：鋯英石(面層型殼)——高嶺石熟料(背層型殼)如何提高其工藝性能，也提出了一些建議和看法。供精鑄界同仁參考。2硅溶膠型殼耐火材料的基本要求2．1要有足夠高的耐火度和熱化學(xué)穩(wěn)定性硅溶膠型殼須經(jīng)1000～1200℃高溫焙燒。(保溫0．5-1．0小時(shí))在重力澆注時(shí)還要承受高溫金屬液的沖刷和靜壓力，故型殼要有足夠高的高溫強(qiáng)度(即抗蠕變能力)和熱化學(xué)穩(wěn)定性即在高溫時(shí)不與型殼本身或金屬液中的元素的金屬氧化物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成低熔點(diǎn)的物相，才能保證型殼在高溫焙燒、澆注時(shí)不至變形開裂或出現(xiàn)“燒結(jié)”導(dǎo)致鑄件粘砂。這些性能與

4、組成型殼的耐火材料的固有性質(zhì)和雜質(zhì)含量有直接關(guān)系。“足夠高”的耐火度，要根據(jù)鑄件材質(zhì)的熔點(diǎn)(澆注溫度)確定。不銹鋼、耐熱鋼、澆注溫度常在1600～1700"C，碳鋼、低合金鋼在1500～1600℃左右。鑄鐵件則在1350～1450℃。而有色金屬銅鋁的澆注溫度更低，約在1200"C及750。C左右。生產(chǎn)中不考慮材質(zhì)，使用同種高耐火度的材料型殼，不僅會(huì)增加成本且常會(huì)使型殼殘留強(qiáng)度過大，清砂脫殼困難。應(yīng)根據(jù)鑄件不同的材質(zhì)選用型殼耐火料才符合經(jīng)濟(jì)合理的原則。但必須注意硅溶膠型殼由于在1000"--"1100。C高溫時(shí)其透氣性和高溫強(qiáng)度最高，故

5、不論澆注何種熔點(diǎn)的金屬為保證型殼的高溫性能必須在1000～1200"C進(jìn)行焙燒，只是在澆注合金時(shí)應(yīng)按鑄造材質(zhì)(熔點(diǎn))壁厚等工藝岡素選擇合適的型殼溫度。2．2要有較小的均勻的熱膨脹系數(shù)(0～1200℃時(shí)僅值)型殼熱膨脹率的大小囚多晶轉(zhuǎn)變影響到型殼的高溫強(qiáng)度。過大或不穩(wěn)定時(shí)型殼強(qiáng)度及尺寸精度降低。2．3要有適當(dāng)?shù)牧６?粒徑)和粒度分布(級(jí)配)型殼耐火材料中的粉粒粗細(xì)(粒度大小)直接影響型殼表面粗糙度和強(qiáng)度、透氣性。一170—(1)、對(duì)面層涂料用粉料其粒徑不應(yīng)粗于320目(0．045mm)。背層殼粉料粒徑不應(yīng)粗于150目(0．100mm)。

6、這樣才能獲得表面光潔的鑄件和具有較高強(qiáng)度和透氣性的型殼。(2)、涂料用粉的粒度要分散分布，而撒砂粒度要集中。前者有利于獲得高致密性(高粉液比)的涂料，使鑄件表面質(zhì)量提高(面層)和型殼具有更高的強(qiáng)度(背層)。(3)、型殼涂料用耐火材料為獲得高的“松裝密度pJ”以使涂料具有高致密性其粒度分布最理想的是“雙峰型”分布。其要求為：a)重量平均粒徑DNL：25～30um(0．025～0．030mm)b)重量分布均方差QNL>17(以DNL為中心的粉料分散程度)'’c)比表面積S=7～9m‘鋯英粉，S=12～15m‘石英或莫來石粉(每100克粉料

7、的表面積)d)松裝密度：pJ>t2．55(g／cm。)(鋯英石)pJ≥1．5(石英或莫來石)符合上述條件的粉料其粒度分布特點(diǎn)是：粉粒的粗粉峰位在(45um)，細(xì)粉峰位在10um左右，谷為在20～30um(0．02～0．03mm)粗細(xì)粉質(zhì)量比為l：2，粒徑比>／2．5。生產(chǎn)中可以用粉料粒度分析儀測定其粒度分布，生產(chǎn)現(xiàn)場可用簡易的密度器以測定粉料的松裝密度pJ方法來判定其粒度分布是否符合配制高致密度涂料的要求【1]。應(yīng)著重指出，為滿足精鑄涂料工藝性能的要求，pJ值只有在規(guī)定的粒度范圍內(nèi)才有對(duì)比和實(shí)用價(jià)值。同時(shí)，細(xì)粉(≤10um)含量過多涂

8、料屈服值太大，涂料的覆蓋性也會(huì)超標(biāo)，故pJ值還受粗細(xì)粉粒的粒度范圍限制。生產(chǎn)中硅溶膠比水玻璃粘度屈服值均低，故其涂料對(duì)細(xì)粉含量也應(yīng)較高才能獲得一定的覆蓋性(涂層平均厚度)。一般硅溶膠涂料中≤10um粒徑質(zhì)量的百分含量應(yīng)控