【文章內(nèi)容簡介】 氣性適當(dāng)，當(dāng)溫度繼續(xù)上升時(shí) EPS 可以被氣化分解而透過涂層進(jìn)入砂子中。由于鑄鋁時(shí)溫度不是非常高，在金屬澆注停止后液態(tài)的分解產(chǎn)物潤濕并滲機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)畢業(yè)綜合實(shí)踐報(bào)告 第 10 頁 共 21 頁 入涂層的過程仍會繼續(xù)。涂料的透氣性應(yīng)該設(shè)計(jì)適當(dāng)以便空氣及泡沫分解產(chǎn)生的氣體在液態(tài)的分解產(chǎn)物完全潤濕并覆蓋整個(gè)涂層之前被排放出去從而 避免產(chǎn)生鑄造缺陷。在鑄鐵時(shí)，溫度更高， EPS 被融化產(chǎn)生的氣體更多而液體更少，因此在金屬 /涂層界面的液態(tài)分解產(chǎn)物會較少而需要通過涂層排出的氣體增多。液態(tài)金屬的流動性及充滿型腔的過程在很大程度上取決與分解產(chǎn)物的排放，在鑄鋁的溫度下，液態(tài)分解產(chǎn)物的排放是關(guān)鍵；在鑄鐵和鋼的溫度下，氣體產(chǎn)物的逸出則更重要。由此可見涂層在消失模鑄造過程中起作控制傳質(zhì)和傳熱的雙重作用。透過涂層傳質(zhì)的過程中，液體和氣體分解產(chǎn)物的傳遞共同存在且相互竟?fàn)?，互相作用的結(jié)果是影響和決定了型腔充滿的機(jī)制和速度。如果液體分解產(chǎn)物過快地潤濕并完全覆蓋整 個(gè)涂層，空氣和氣體分解產(chǎn)物將會聚集在液態(tài)金屬和涂層之間，由此而產(chǎn)生的壓力會延緩金屬的流動，甚至可導(dǎo)致冷隔的產(chǎn)生。相反，如果氣體逸出涂層過快而液體分解產(chǎn)物潤濕和滲透入涂層太慢，金屬的流動會太快而將液體分解產(chǎn)物卷入流動的金屬液體中，最終將形成氣孔和表面缺陷。在涂層的另一面是砂子，在砂子注入和震實(shí)時(shí)涂層機(jī)械支持泡沫模型保護(hù)其不被壓縮變形或斷裂。在澆鑄過程中，涂層既承受來自砂子的壓應(yīng)力，同時(shí)還受到來自流動金屬及泡沫模型分解產(chǎn)生的氣體和液體的壓應(yīng)力，盡管兩種壓力方向相反可以互相抵消一部分應(yīng)力，涂層仍應(yīng)有足夠的強(qiáng)度承受 熱沖擊和應(yīng)力并同時(shí)讓部分分解物逸出。透過涂層傳遞而來的熱量和物質(zhì)部分進(jìn)入其周圍的砂子，砂子的溫度上升并有部分分解產(chǎn)物殘留在砂子中。 第二節(jié) 消失模涂料的作用和功能 如上所述，消失模涂料的作用在于支撐和保護(hù)泡沫模型、防止液態(tài)金屬滲入砂子和粘砂、吸收分解產(chǎn)物和讓分解氣體通過涂層、保持泡沫模型揮發(fā)后形成的型腔的完整、并保持液態(tài)金屬熱量不會很快散發(fā)。因此消失模涂料的使用可以降低鑄件表面粗糙度，確保鑄件精度，減少或防止鑄件粘砂、砂眼、氣孔、金屬滲透、冷隔、澆不到、積碳等缺陷。所以消失模涂料應(yīng) 具有足夠的耐火度、一定的機(jī)械強(qiáng)度、恰當(dāng)?shù)谋睾蛯?dǎo)熱性能、合適的透氣性和吸收液體分解產(chǎn)物的能力、 光滑的表面、足夠的涂刷性能、不與泡沫模型發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等。 機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)畢業(yè)綜合實(shí)踐報(bào)告 第 11 頁 共 21 頁 第三節(jié) 消失模涂料的成分設(shè)計(jì) 消失模鑄造用涂料的基本成分包括耐火材料、載體、粘結(jié)劑、懸浮劑、防腐劑、表面活性劑、去沫劑等 (Martinez, 1990)。耐火材料是涂料的骨架，保證其耐熱性、強(qiáng)度及透氣性等從而避免粘砂、毛刺等缺陷、獲得光滑表面。耐火材料一般是陶瓷粉末，種類選擇取決于澆注金屬種類、澆注溫度、零件厚度、造型砂的性能 等。為達(dá)到最佳效果，可以選擇同一種耐火材料但不同顆粒大小的粉末混用、或幾種不同種類不同顆粒形狀和大小的陶瓷粉末混用。常用的有二氧化硅、氧化鋁、鋯英石、鉻鐵礦、硅酸鋁等。載體則是調(diào)整涂料的粘度并將耐火材料涂上泡沫模型且有一定的厚度所必須的，對于消失模鑄造用涂料來說一般是水，極少用酒精，不能用其他可能與泡沫模型起化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)溶劑。粘結(jié)劑則將涂料內(nèi)的各組分粘結(jié)在一起并在涂刷時(shí)保證涂料粘結(jié)在泡沫模型的表面，粘結(jié)劑多為一種或幾種有機(jī)粘結(jié)劑。粘結(jié)劑除了在涂料被烘干前保證涂料粘結(jié)在泡沫模型的表面，還要在涂料被烘干后和澆 注時(shí)為涂料提供一定的強(qiáng)度。懸浮劑的主要作用是與載體形成膠體從而將耐火陶瓷粉末懸浮起來，以保證涂料的流動性，防止固體顆粒的聚集和沉淀。防腐劑控制細(xì)菌和微生物在涂料中的生長，以防止涂料腐壞變質(zhì)。表面活性劑主要使涂料生產(chǎn)過程中固體顆粒更易被潤濕并使涂料在使用時(shí)更易潤濕泡沫模型表面。去沫劑則用于使涂料生產(chǎn)和使用時(shí)不產(chǎn)生大量泡沫。為美觀和管理方便，涂料中還可加入顏料。各種組分可以有多種選擇，但需要注意的是有些組分之間會相互作用，有些組分會同時(shí)影響涂料的幾方面的性能。涂料的成分設(shè)計(jì)多是基于經(jīng)驗(yàn)和大量的試驗(yàn)，也有少量已發(fā) 表的文獻(xiàn)觸及涂料的性能和組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系。 第四節(jié) 消失模涂料的性能 消失模鑄造用涂料的使用性能主要是熱性能和透氣性，這兩項(xiàng)決定了其在澆注過程中的作用。在實(shí)際操作中則需要測量和 /或控制其粘度、固體含量、透氣性、 pH 值等。只有確保涂料的性能穩(wěn)定一致，才可保證消失模鑄造產(chǎn)品的質(zhì)量。 粘度描述的是流動對于剪切力的反應(yīng)，是衡量涂料的流動性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，粘度雖然主要取決于涂料的成分，但也受攪拌過程的影響。尤其是在涂料使機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)畢業(yè)綜合實(shí)踐報(bào)告 第 12 頁 共 21 頁 用時(shí)涂料的粘度會根據(jù)需要調(diào)整到恰當(dāng)?shù)姆秶校瑢τ谡扯鹊臏y量和監(jiān)控 尤為重要。粘度的變化會影響到涂料的其他相關(guān)性能如固體含量、厚度及透氣性等，并進(jìn)而影響鑄件質(zhì)量。消失模鑄造用涂料一般是剪切稀釋，在涂料制造過程中延長攪拌時(shí)間會導(dǎo)致粘度下降而透氣性相對穩(wěn)定，在使用時(shí)涂料的粘度會隨著攪拌時(shí)間的延長而進(jìn)一步下降，過度攪拌還可能引起透氣性上升。因此粘度的控制尤其重要。 透氣性直接控制著泡沫融化和分解的產(chǎn)物逸出的速度，從而決定了液態(tài)金屬的流動速度，進(jìn)而決定了是否可以消除氣孔、冷隔、澆不到、積碳等缺陷的產(chǎn)生。透氣性的直接測量對于涂料質(zhì)量控制尤為重要。由于涂料在高溫下使用，直接測量 其在使用狀態(tài)下的透氣性很困難，現(xiàn)有方法均為在常溫下進(jìn)行。 現(xiàn)階段使用得比較廣泛的有兩種方法，一種是由是由美國阿拉巴馬大學(xué)(UABBirmingham)發(fā)明的，通過測量在不同壓力下氣體流過覆蓋有涂料并烘干的屏篩的量從而計(jì)算出涂層的透氣系數(shù)。另一種由 GM的 Kocan(1996)提出，直接使用原用于測量型砂透氣性的，只是將試樣裝夾臺加以改裝以承載覆蓋有涂料并烘干的屏篩，測量氣體在固定壓力下通過涂層的速度。 GM 法由于其方便更廣泛地應(yīng)有于消失模鑄造生產(chǎn)廠家，雖然只是一個(gè)半定量的方法，但其重復(fù)性好，已成功到用 于生產(chǎn)廠質(zhì)量控制。但該方法未考慮涂層的厚度的影響，因此在實(shí)際生產(chǎn)中還需測量涂層的厚度并加以控制。實(shí)際研究表明，在涂料的可使用的粘度范圍內(nèi)，使用 GM法測得的透氣性值與涂層的厚度的乘積幾乎不隨粘度變化而改變，因此在北美已開始采用透氣性值與涂層的厚度的乘積，也就是校正透氣性值，來作為質(zhì)量控制參數(shù)并已被實(shí)踐證明可行。 一般在討論透氣性時(shí)是指涂層的透氣性，在前面的討論中可以看出，在消失模鑄造過程中透氣性其實(shí)應(yīng)該被放在金屬 /泡沫模型 /涂料 /型砂這整個(gè)動態(tài)系統(tǒng)中來考慮，涂層的透氣性只是這整個(gè)系統(tǒng)中的一部分。砂子種 類、形狀和溫度的改變、是否抽真空、泡沫模型性能的改變等都會引起這整個(gè)系統(tǒng)的透氣性的改變，并從而改變金屬流動行為。在實(shí)際操作中，有時(shí)鑄造生產(chǎn)廠家希望通過改變涂層的透氣性來補(bǔ)償因其他工藝參數(shù)的變化而引起的這整個(gè)系統(tǒng)的透氣性的改變，但機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)畢業(yè)綜合實(shí)踐報(bào)告 第 13 頁 共 21 頁 是單純改變涂層的透氣性有時(shí)并不足以補(bǔ)償整個(gè)系統(tǒng)的透氣性的變化。 其他性能參數(shù)還包括固體含量、干重和濕重、 pH 值、 BAUME 等。涂層固體含量主要取決于耐火填料所占的比例，并影響到涂料的粘度，涂料的固體含量的高低與其抗粘砂性緊密相關(guān)。干重和濕重易于操作，是對涂料的粘度和固體含量測量的一個(gè)補(bǔ)充。監(jiān)控 pH 值的變化可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)涂料中細(xì)菌和微生物的生長。Baume 度的測量并不是一個(gè)很準(zhǔn)確的質(zhì)量控制參數(shù)，尤