消失模鑄造涂料的作用及技術現狀
一、涂料的作用
隨著我國裝備制造業的迅速發展,特別是航空、航天、汽車、電子和軍工等領域,對零件的結構提出了薄壁輕量化、大型精密化和結構復雜化的要求。而目前主要是采用鍛坯機加工的辦法來制造這種零件,從而,導致其制造成本高,生產周期長,材料消耗多,嚴重限制了這類產品的應用和發展。因而人們希望能夠采用近凈成形的精密鑄造工藝來制造這類大型、精密鑄件,而被謄為21世紀最有發展前途的近凈成形的鑄造工藝—消失模鑄造是一個不錯的方案。
鑄造毛坯技術簡稱EPC9作為一種先進的鑄件近凈成形方法,由于鑄件尺寸形狀精確,重復性好,舊砂再生回用容易等優點,特別是目前由于木材的巨大消耗,傳統砂型用的木模費用昂貴,使得單件或小批量的大型鑄件的生產向消失模鑄造方向發展。這不但可省去昂貴的木模費用,而且便于操作,能縮短生產周期、提高生產效率。
所以,近年來在世界上得到了迅速的發展和廣泛的應用。但是,由于高密度的泡沫塑料高溫分解后的發氣量很大,所以消失模鑄造采用的模樣為低密度的泡沫塑料,剛性和強度都很低。將它用于生產大型、薄壁、精密的鑄件時,在操作過程中模樣的變形、損壞直接影響著鑄件的精度和該工藝的應用。利用高強度涂料則是有效減少模樣變形的重要途徑,而如何提高涂料的高溫透氣性和強度就成為大型鑄件消失模鑄造的關鍵技術之一。
一般來說,消失模涂料的主要作用如下。
①隔離作用。覆蓋在泡沫模樣表面的涂層,防止金屬液滲入砂型而產生機械或化學粘砂,同時,防止干砂流入金屬液與泡沫模樣的間隙中,造成鑄型“塌箱”。
②增強作用。提高泡沫塑料模樣的強度和剛度,防止模樣在運輸、造型和負壓緊實時的變形或損壞。
③排氣作用。多孔的涂料層能讓泡沫塑料受熱分解的大量氣體或液體等產物,在負壓下順利地通過干砂排到大氣中,保證澆注過程的順利進行,并減少或防止鑄件產生氣孔或表面增碳等缺陷。模樣表面的涂層同時起到保溫作用,避免鑄件產生澆不足、冷隔等鑄造缺陷。
因此,電機殼消失模鑄造用的涂料,與一般砂型鑄造用的涂料相比,具有很多的獨特性能,除了應具有一般砂型鑄造涂料所要求的工藝性能外。如懸浮性、流變性、抗裂性等還要具備良好的涂掛性、流淌性、透氣性和強度等性能。所以,開發大型、復雜、薄壁、精密的消失模鑄件專用涂料,對推動消失模鑄造向薄壁輕量化、大型精密化和結構復雜化的鑄件方向發展,有著十分重要的作用。
二、消失模鑄造技術的現狀
1、真空低壓消失模鑄造技術
將真空消失模鑄造技術與反重力低壓鑄造技術聯合起來,能夠改善氣孔缺陷,解決金屬液澆注可能導致的塌箱或者漲箱問題,但這種技術容易受到金屬液溫度、泡沫密度、涂料厚度、充型氣體壓力和流量等多種因素影響。需要合理匹配充型正氣壓和抽真空負壓,選擇透氣性比較好的涂料形成輕薄圖層,并且采用合理的涂層厚度。
2、振動消失模鑄造技術
振動消失模鑄造技術的工作原理是將模樣直接置于砂箱當中,用干燥的石英砂填入壓實,設置一定的真空壓力,抽真空后施加一定的振幅和頻率的振動,在鋁鎂合金融化后進行澆注,等到澆筑完成,迅速將密封閥和真空閥關閉并加壓,十分鐘后結束震動并泄壓。整個鑄件過程都在振動場當中完成。
3、壓力消失模鑄造技術
將涂層烘干的模樣放進帶砂箱的壓力罐當中,等到金屬液注入完成、泡沫塑料完全氣化后密封壓力罐,加以一定壓力的氣體促使金屬液凝固結晶,借助外來壓力進行壓濾,能夠起到細化金屬組織,減少縮孔、縮松、氣孔等現象的發生,改善鑄件的物理性能。
4、真空低壓消失模殼型鑄造技術
這是將真空低壓鑄造技術和熔模鑄造制殼技術相互融合的復合型鑄造工藝,泡沫模樣在裝入砂箱、進行澆注之前需要進行失模、焙燒處理,不會產生由于泡沫模樣分解產生的氣孔、氧化燃燒及夾雜等問題,金屬液的充型效果比較好,制作出的鑄件質量比較高,基本達到了熔模制造鑄件的水平。
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