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鑄鋼件涂料應用不可少 到二重看看

更新時間:2020-01-09 17:46:24點擊次數:363次
主要探討在樹脂砂工藝條件下采用手工操作方式生產單件小批鑄鋼件時涂料的使用、過程質量控制和鑄態表面缺陷的預防。

涂料在鑄鋼件生產中是必不可少的消耗材料,特別是在采用樹脂砂工藝生產鑄鋼件時尤為重要,其質量的高低、使用過程質量控制對所生產鑄件的表面質量影響明顯。

二重所生產的鑄鋼件一般為厚大鑄鋼件,鑄件種類和材質繁多,結構復雜,質量要求高,采用堿酚醛樹脂砂工藝,生產方式為單件、小批量、手工操作,優選鋯英粉涂料,并對其工藝特性和操作使用工藝做了較系統的研究,以充分發揮涂料在提高鑄鋼件表面質量、降低鑄件清理工作量方面不可替代的作用。其中,中小鑄鋼件選擇使用醇基鋯英粉涂料,考慮到大型鑄鋼件生產周期相對較長、型芯較大、型腔較深、環保、安全和成本等因素,選擇使用水基鋯英粉涂料,對其下芯、合箱過程中型芯的修補則采用醇基鋯英粉涂料。

1.砂型質量控制

在樹脂砂造型過程中必須保證型芯與鋼液接觸表面得到均勻緊實,避免砂型特別是砂型凹入部位的疏松缺陷。在砂型脫模后刷涂料前應對砂型進行仔細的修整。對型芯表面存在的錯位、披縫、飛邊等應修磨隨形或平滑過渡,對損壞面積較小、較淺的部位修磨隨形過渡,對型芯局部存在的松砂、散砂應挖除后修補隨形。然后仔細清除型芯表面的雜物、浮砂并保持砂型表面的清潔,為后續砂型涂料的刷涂創造良好的條件,也是獲得鑄鋼件優質鑄態表面的基礎。

2.涂料準備

鑄造涂料一般是由耐火骨料、粘結劑、懸浮劑、分散介質等組成的。商品涂料從配制到使用需經過較長時間,在此期間涂料均會發生沉淀現象,但好的砂型涂料在保質期內儲存不會結塊,沉降后在使用時也易于分散。因此,涂料在使用前應經過充分攪拌,一般宜采用低速攪拌,并避免在攪拌中卷入氣體從而影響涂層質量。涂料攪拌好后應根據具體情況對下述指標進行檢控。

(1)密度 密度大小反映涂料中固體物質含量的多少,并與每次涂刷時能形成的涂層厚度有直接關系。經試驗比較,認為醇基鋯英粉涂料的密度應控制在2.0~2.3g/cm3;水基鋯英粉涂料的密度應控制在2.1~2.3g/cm3。

(2)粘度 涂料粘度體現了涂料液體分子及固體顆粒阻礙涂料相對流動的程度。一般使用Φ6mm粘度杯進行涂料的條件粘度(用流出時間s表示)檢測。經試驗比較,認為采用手工涂刷時涂料的條件粘度應不低于25s為宜。

(3)懸浮性 涂料的懸浮性代表涂料抵抗固體耐火骨料分層和沉淀的能力,一般采用量筒法來判斷涂料的懸浮性。經試驗比較,認為醇基鋯英粉涂料的懸浮性應>92%(24h);水基鋯英粉涂料的懸浮性應>96%(24h)。

3.涂料的涂刷

(1)涂層厚度控制 涂層厚度是進行涂料涂刷操作時必須控制的關鍵參數。在生產中發現,當涂層過薄時,澆注的鑄鋼件表面上無涂層粘附,鑄件表面也可能無粘砂現象,但鑄件表面粗糙,此時處于臨界厚度,在涂層厚度合適時澆注的鑄鋼件表面有一定厚度的殘余涂層存在,鑄件表面光滑、美觀。

根據試驗比較,合適的涂層厚度應根據鑄件大小、壁厚、鑄件具體部位來確定。一般薄壁鑄件控制在0.5~0.8mm;中型鑄件控制在0.8~1.2mm;厚大及大型鑄件控制在1.2~2.0mm;其中鑄件圓弧R部位、圓角部位、冒口根部位按上限控制。對涂層厚度的檢測,可采用局部劃切法和測厚法,前者更便于實際生產中操作使用。

(2)涂刷 涂料的刷涂性直接影響到涂料好不好使用,一般通過操作者的感受來綜合評價,認為具有優良涂刷性的涂料應具有良好的流平性和抗流淌性。從膠體理論角度來看,涂料要具備上述良好的涂刷性,就必須具有良好的觸變性,即:涂料在靜止過程中具有較高的粘度,但在攪拌過程中能迅速變稀(粘度降低),在去除外力后又能迅速地恢復原來的結構。要獲得表面光滑、平整、隨型的型芯表面涂層,不僅要求所使用涂料具有良好的涂刷性,而且操作者還應正確地使用涂料。圖1a~圖1c所示砂型涂層質量好,圖2a~圖2c所示砂型涂層質量差。


圖1 良好的砂型涂層


圖2 較差的砂型涂層

在采用手工涂刷時,應重點控制:①涂層厚度要均勻、表面光滑平整、無刷痕和流淌痕跡、無涂料堆積,在涂刷完一遍后才能進行第二遍涂刷直至所需涂層厚度。②水基涂料:每次涂刷后自然干燥2~4h再刷下一遍涂料。③醇基涂料:每涂刷一定面積后要及時點燃以干燥已刷涂層,并注意安全以防止人員意外燒傷。

4.涂層干燥

涂料應具有良好的干燥特性,即涂層在干燥過程中及干燥后保持涂層完好,不出現裂紋、氣孔、針孔、氣泡及分層等現象,特別是在多次涂刷過程中也不應發生上述缺陷,涂層在干燥后還應具有良好的抗吸濕性。其中,醇基涂料還應具有良好的燃燒性,在點燃自干過程中在保證涂層充分干燥的條件下不出現過燒現象。使用水基涂料的型芯,刷完涂料并自然存放一定時間后應進行烘干,烘干方式可選擇烘干爐或熱風烘干機烘干。堿酚醛樹脂砂涂層烘干溫度一般以不超過150℃為宜。

5.效果評價

在樹脂砂工藝中,涂料的作用主要體現在三個方面:一是在澆注過程中保護砂型;二是降低鑄件毛坯表面的粗糙度;三是預防鑄件表面粘砂。

涂料使用效果主要以所生產鑄鋼件的表面質量狀態來評價,要獲得表面光潔的鑄鋼件,不僅要求涂料具有良好的使用性能,還必須具備優良的高溫性能:一是涂層在溫度急劇變化時不開裂;二是涂層在高溫下的物理、化學性質穩定,不與液態金屬發生化學反應,涂層能夠順利地從鑄件表面剝離。

只有涂層具備了以上高溫性能后,才能在高溫狀態下保持涂層的完整性,并在液態金屬與砂型之間起到有效的隔離作用。為保證所使用鋯英粉涂料具有良好的抗粘砂性能,要求配制涂料所用鋯英粉的ZrO2>65%。此外,涂層還應具有較低的發氣性以避免鑄鋼件表面產生氣孔、皺皮類缺陷。

圖3是采用鋯英粉涂料所生產鑄件打箱后的鑄態表面及涂層殘片,鑄態表面光滑平整。


圖3 鑄鋼件打箱后的鑄態表面及涂層殘片

6.涂料與鑄件表面缺陷的預防

原砂選用優質天然硅砂,鑄件局部特殊部位使用優質鉻礦砂做面砂,砂型表面刷鋯英粉涂料,在正常條件下已能完全滿足鑄鋼件的生產需要。但當部分操作不到位時鑄件將產生較為嚴重的表面質量問題(在此不討論原材料影響),這些發生在鑄件表面的鑄造缺陷主要與鑄件結構、型砂緊實度、涂層厚度等因數有關,其中粘砂缺陷主要以滲透粘砂的形式存在。鑄鋼件典型表面粘砂缺陷見圖4a~圖4c,鑄鋼件典型表面不良缺陷見圖5a~圖5c。


圖4 鑄鋼件典型表面粘砂缺陷


圖5 鑄鋼件典型表面不良缺陷

針對上述表面缺陷,除正確使用優質涂料外還應在鑄件造型過程中加強以下幾個方面的控制:

(1)加強型芯緊實度控制,保證涂料附著基底質量。

(2)根據鑄件大小、部位,嚴格控制涂層所需最小厚度。

(3)在鑄件易粘砂部位合理使用鉻鐵礦砂做面砂。

通過采取上述工藝措施,可以較好地解決各類鑄鋼件的鑄造表面缺陷問題。圖6a~圖6c是各類大型鑄鋼件打箱后的正常鑄態表面,表面光潔無粘砂等表面缺陷,圖7a~圖7c是采用樹脂砂工藝刷鋯英粉涂料生產的典型大型鑄鋼件。


圖6 鑄件打箱后的正常鑄態表面


圖7 典型鑄鋼件產品

7.結語

通過嚴格控制樹脂砂型質量,使用優質鋯英粉涂料完全能夠生產出鑄態表面光潔的各類鑄鋼件產品。

(編輯:kailinzc)
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