砂型铸造涂料研究与应用的几个新进展.doc

砂型铸造涂料研究与应用的几个新进展 冯胜山 （湖北省机电研究设计院 武汉 430070） 在铸造生产过程中，砂型（芯）与金属液直接接触的工作表面的质量对铸件质量具有十分重要的影响。在砂型（芯）工作表面上涂敷涂料是改善其质量的经济实用而又收效显著的方法。 砂型（芯）涂料具有下述作用： 1、减少或防止铸件粘砂缺陷 2、降低铸件表面粗糙度 3、提高铸型表面强度，减少和防止铸件夹砂、冲砂、砂眼等缺陷 4、控制铸件冷却速度，防止铸件产生缩孔、裂纹等缺陷 5、屏蔽有害元素，防止铸件产生气孔、增碳、增硫、局部球化不良·cm-3 耐火度 / ℃ 在FeO作用下的 烧结温度 / ℃ 线膨胀系数 (20～1000℃) / ℃-1 铝 质 硅 质 Al2O3≥85% SiO2≥98% ~2.6 1.96 ≥1770 ≥1700 1300～1700 1300～1500 8.6×10-6 16.0×10-6 本涂料采用了两种浅色粉状助熔剂，以获得涂料的烧结剥离性，使涂层基本能成片剥离。 按照“气氛控制防粘砂”理论，如果涂料在金属液浇注时产生强还原性气氛（如涂料加有较多有机物或碳质材料时），则在铸件与涂层界面会形成气膜或碳膜，阻止金属液与砂型相互作用，产生防粘砂效果；如果涂料在金属液浇注时产生强氧化性气氛，则金属液被氧化生成各种氧化物，氧化物又消耗于与型砂面层中的SiO2和Al2O3等发生反应，如果金属氧化物的生成速度大于消耗速度，多余的氧化物便积累在金属表面上，厚度超过0.1mm左右时，该层氧化物将易于剥离，铸件将不会粘砂。因此，加快氧化物的生成速度或减少氧化物的消耗速度，都有助于获得易剥离涂层。 为此，可在涂料中预先加入粉状Fe2O3等金属氧化物，以抵偿氧化物的消耗，促进易剥离涂层形成。Fe2O3在高温下转化成FeO并析出氧，氧又促使更多铁被氧化： 烧结剥离助剂的加入量应根据铸件的重量、厚度、浇注温度等因素在一定范围内调整。 本烧结剥离型醇基浅色铸铁涂料的悬浮率、抗裂性和发气性达到了国内同类产品先进水平，涂刷指数和触变率也较高。新型烧结剥离型醇基浅色铸铁涂料在3h内基本无沉淀，8～24h98～941000℃时的发气量为16ml/g以下，1200℃下急热2min后不产生裂纹。其生产成本与醇基石墨粉涂料相当。 烧结剥离型醇基浅色铸铁涂料分别在大庆石油管理局装备制造集团铸锻公司、黑龙江省齐齐哈尔第二机床厂和湖北鼎鑫铸造公司等单位的大中小铸铁件生产中进行了批量使用。浇注的铸件有曲柄、减速器壳体、箱座、驱动环制动盘mm，浇注温度为1320~1350 ℃。制动盘驱动环QT500-7，质量分别为4.5、247千克，最大壁厚 分别为16、65mm，浇注温度为1440~1480℃。造型制芯均采用酸自硬呋喃树脂砂工艺。减速器壳体和曲柄等大件刷涂两次，涂层厚度约为0.6~1.0mm；制动盘驱动环mm；施涂后立即点燃干燥。 生产应用结果表明：新型烧结剥离型醇基浅色铸铁涂料的涂刷性、渗透性、抗流淌性、流平性和抗裂性均很好，涂层强度高，发气量小，铸件打箱时涂层大部分能成片剥离（见图1），抛丸清理后铸件表面光洁（见图2），无粘砂和气孔、夹砂等缺陷，表面粗糙度Ra≤6.3μm，提高了铸件清理工效，节约了能源，减轻了劳动强度。该涂料可代替醇基石墨粉涂料用于酸自硬呋喃树脂砂铸造各种优质大中小型铸铁件，而且颜色为浅红色，容易识别，可避免漏涂，还消除了石墨粉涂料对生产环境的污染。 3 粘土湿型砂铸造醇基喷涂涂料 粘土湿型砂铸造工艺因其成本低、效率高，目前在造型制芯工艺中占有重要地位。普通铸铁湿型砂一般都加入煤粉，以提高铸件表面质量，但它降低了型砂的透气性和强度，更为严重的是恶化了劳动条件。采用普通湿型砂工艺直接生产铸钢件时，铸件容易产生粘砂、气孔等缺陷。为了改善湿型砂工艺的劳动条件，实现“绿色铸造”，提高铸件表面质量，应用湿砂型铸造系列涂料是一个重要途径。 粘土湿砂型涂料有以下一些特殊要求： 1、湿砂型宜采用醇基快干涂料，并且最好采用喷涂方法。湿型砂铸造时如采用水基涂料，需要进行表面烘干，否则极易降低砂型表面强度，也使铸件容易产生气孔缺陷，但这将增加生产工序，降低生产效率，在批量生产线上也不易实现。而醇基涂料具有干燥快（点燃干燥或自然挥发干燥）、生产效率高、适用范围广等特点。另外，湿型砂表面强度低，刷涂涂料时容易带砂，操作不便，涂层不光洁。 2、湿砂型涂料要求渗透性和抗裂性高，发气量小。因为湿型砂粒度细，透气性差，含水量高，发气量大，强度低，使涂料不易往砂型里渗透，涂层容易开裂起皮，铸件产生气孔的倾向大。 3、湿砂型涂料的喷涂方式又要求涂料的粒度细、粘度低、悬浮性和抗流淌性高。 4、湿砂型铸铁涂料一般为烧结剥离型涂料。其耐火粉料的组成一般为复合型，即由多种能在金属液