消失模铸造涂料透气性的研究

发布时间：2021-04-28 03:23:54|浏览次数：

龙枚青莫正田薛敏汤迪文吴超刘新喜
桃江新兴管件有限责任公司

摘要：对消失模铸造涂料透气性的原理进行了研究，提出了提高涂料透气性的具体办法。
关键词：消失模铸造；涂料；透气性
近年来，消失模铸造工艺由于具有生产的铸件品质高、成本低、生产周期短、污染少等优点，得到迅速的发展和应用，成为铸造生产的新工艺。而涂料技术是该工艺的关键技术之一。它除了具有防止粘砂的作用外，还可提高EPS模型的强度和刚度，减少变形，特别是应具有适宜的高温透气性。
　　在浇注过程中，EPS模型在高温金属液的热作用下气化产生大量的热解气体，在1 000 ℃时，发气量为105 cm³／g，是EPS模样体积的4～6倍。因此，在金属液充填时，由于气体的压力使金属液与EPS模型之间形成一定厚度的气隙。若EPS模型气化速度大于气体逸出涂层的速度，必然降低金属液的充填速度；若EPS模型的气化速度小于气体逸出涂层的速度，气隙间气体的压力大大降低，易造成砂型溃塌，金属液不能平稳填充，铸件易产生缺陷。只有当EPS模型的气化速度与气体逸出涂层的速度处于平衡状态时，才能不产生反喷现象,保证浇注过程顺利进行，获得合格的铸件。可见涂料透气性是消失模铸造涂料的关键性能指标。本文就涂料有关成份对涂料高温透气性的影响结合我公司产品进行了研究试验。

一、现状
我公司消失模铸造涂料尽管成本低但透气性不太好，浇注不平稳，浇注过程中反喷现象比较多，导致铸件产生冷隔、气隔、碳缺陷等铸造缺陷。严重影响了产品表面质量和内在质量，管件水压合格率较低，废品率较高，制约了公司经济效益的进一步提高。
从国内消失模行业涂料使用情况看，有的厂家使用的是高铝粉、云母粉自动剥离涂料，我们通过使用发现，使用成本较高且涂料透气性不稳定，没有从根本上解决涂料透气性的问题。有的厂使用的是石英粉、钠基膨润土涂料，其浇注也不平稳，虽然成本较低，但其透气性的问题也没有解决。美国亚仕兰消失模涂料也具有成本很高、透气性一般的问题。

二、研究目的
我们希望研究出一种既具有高透气性，又具有成本优势，并且原材料应具有易采购的消失模铸造涂料。

三、研究试验
1　试验方法
1.1 试验用材料
　　试验用耐火骨料为石英粉，粘结剂为丙苯乳液、白乳胶、悬浮剂为膨润土、CMC；载液为水；及其它微量添加剂等。配制成多种涂料进行测试。
1.2 涂料骨料
使用不同目数的石英粉,其它粘结剂、悬浮剂、润湿剂等成份不变。涂料粘度、模型涂料厚度、真空度不变。模型密度一样、同样规格的产品、同样的浇注系统。其它条件也相同　　　　　　　　
2　试验结果及分析
2.1试验
我们公司生产实践中，石英粉目数一般在140—240目，目数分布广,目数集中度非常低。我们自制筛子一把(更换不同目数筛网)，分别筛选出140目—160目、180—200目，220—240目，集中度分别占55%、65%、75%、85%的石英粉各50kg，每次用50kg石英粉配制涂料。
第一组：140—160目石英粉集中度分别占55%、65%、75%、85%
第二组：180—200目石英粉集中度分别占55%、65%、75%、85%
第三组：220—240目石英粉集中度分别占55%、65%、75%、85%涂料配比：

材料名称	石英粉	建筑乳液	乳白胶	膨润土	CMC	乳化剂
加入量(kg)	50	0.85	1.1	0.85	0.6	0.6

石英粉目数集中度和浇注速度的关系;
表1：

石英粉目数	140目-160目集中度55%	140目-160目集度65%	140目-160目集中度75%	140目-160目集中度85%	涂料粘度(S)	涂料厚度(mm)
浇注速度(kg/s)	4.8	5.5	7.4	7.7	31--32	1.1

表2：

石英粉目数	180目-200目集中度55%	180目-200目集中度65%	180目-200目集中度75%	180目-200目集中度85%	涂料粘度(S)	涂料厚度(mm)
浇注速度(kg/s)	4.6	5.3	7.3	7.6	31--32	1.1

表3：

石英粉	220目-240目集中度55%	220目-240目集中度65%	220目-240目集中度75%	220目-240目集中度85%	涂料粘度（S）	涂料厚度（mm）
浇注速度（kg/s）	4.3	5.2	7.2	7.5	31--32	1.1

以上试验结果可以看出：
① 涂料透气性与石英粉目数的集中度关系特别大，集中度越高涂料透气性越好，浇注速度越快。
② 石英粉目数粗细对浇注速度有一定影响，但不是特别明显。
2.2在生产实践中，石英粉生产厂家因受生产设备、生产工艺的限制，石英粉质量常有波动，无法保证石英粉目数集中度达到75%以上的产品。为了从根本上解决透气性这难题，我们在透气性较差、浇注时反喷严重且目数集中度只有55%石英粉(180—200目)里面加入了一种具有多孔、低密度的耐火材料。试验结果列表如下：

多孔、低密度的耐火材料加入量	涂料密度(g/cm)	涂料粘度(s)	浇注速度(kg/s)	不加多孔、低密度的耐火材料时浇注速度(kg/S)	不加多孔、低密度的耐火材料时
多孔、低密度的耐火材料加入量	涂料密度(g/cm)	涂料粘度(s)	浇注速度(kg/s)	不加多孔、低密度的耐火材料时浇注速度(kg/S)	涂粘密度(g/cm)	涂料粘度(s)
3%	1.32	28-29	5.0	4.6	1.35	29--30
5%	1.28	26-27	5.7
8%	1.24	23-24	7.1
10%	1.21	21-22	7.8
15%	1.18	19-20	7.9

从上表中可得出如下结论：随着加入具有多孔、低密度的耐火材料的增多，涂料密度、粘度明显降低，浇注速度稳步提高。
通过以上比较试验，提高石英粉目数的集中度能增加涂料透气性。但在生产实际中，由于受生产设备的限制，目前没有生产厂家能提供集中度在75%以上的产品，无法在生产中通过提高石英粉目数集中度来提高涂料透气性。但在石英粉涂料中加入一种具有多孔、低密度的耐火材料后，能提高涂料透气性，其浇注速度大大提高。并且我们可以通过调整多孔、低密度的耐火材料的加入量,可以获得理想的浇注速度。
在生产实践中,随着多孔、低密度的耐火材料的加入量增加,涂料强度有所降低,此时,要适当増加粘结剂的加入量进行调整,保证合理的涂料强度。
我公司大量推广使用石英粉并加入多孔低密度耐火材料做骨料的涂料，发现在增加涂料透气性后，产品质量有了显著提高，冷隔、气隔、碳缺陷等各种废品由7.5%下降到0.8%以下。年减少内部质量损失280万元以上。

四、经济效益分析
年减少内部质量损失280万元以上,较同类消失模涂料成本便宜60%以上,年节约涂料成本90万元,为公司创造了巨大经济效益。该涂料所需原材料均可就近采购，价格便宜，对环境无任何污染，可在世界上整个消失模行业大力推广。

龙枚青，湖南桃江人，高级工程师，从事消失模铸造技术研究20余年。

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