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鑄造涂料對鑄件表面質量有何影響


       隨著工業科技和生產工藝的不斷發展,以及國內外大工業市場競爭的加劇,特別是我國加入WTO以來,機器制造業及工程界對鑄件質量尤其是鑄件表面質量的要求越來越高。鑄造涂料是指涂敷在鑄型型腔或型芯表面,以改善其表面耐火度、化學穩定性、抗金屬沖刷性、抗粘砂性等性能的一種覆蓋物。鑄造涂料與鑄件表面質量關系密切,本文從鑄造涂料的作用、性能等方面談談鑄造涂料對鑄件表面質量的影響。

一、涂料的作用

1.減少鑄件表面的機械粘砂和化學粘砂

鑄型和型芯有很多孔隙,在澆鑄和凝固過程中帶有靜壓力和動壓力的金屬液會滲入孔隙,形成粘附于鑄件表面上很難清理的金屬砂殼,稱為“機械粘砂”。應用鑄造涂料可以封閉鑄型和型芯表面層砂粒間的孔隙,堵塞金屬液滲透的通道,減少鑄件的機械粘砂。鋼液在澆鑄或更低的溫度下,表面會不斷地生成金屬氧化膜,這種金屬氧化膜可與硅砂發生化學反應,從而導致鑄件表面的“化學粘砂”。使用鑄造涂料可以使金屬液與鑄型或型芯表面發生隔離,抑制它們之間的化學反應,減少或消除鑄件表面的化學粘砂。 例如像不粘鍋上用的不粘涂料或不粘鍋涂料、建筑鋼材用的鋼結構涂料或鋼結構防火涂料、電纜上用的電纜防火涂料等都是為?;ぴ鬧什皇艿醬篤愕鈉蘋蕩傭芄謊映な褂檬倜?。

2.減少鑄件表面的夾砂和沖砂

澆鑄過程中,高溫金屬液對鑄型和型芯表面有強烈的熱輻射作用,鑄型和型芯受熱后所產生的熱壓力和熱濕拉強度會導致鑄件產生夾砂。鑄造涂料可減緩鑄型或型芯的輻射受熱,從而減少或消除夾砂缺陷的產生。具備一定粘結能力的涂料,還可以滲入鑄型和型芯表層砂粒之間,從而加強鑄型或型芯的表面強度和抗沖刷能力,減少鑄件的沖砂缺陷。

3.改善鑄件的表面性能和內部質量

通過在涂料中添加絕熱材料和激冷材料,起到改善鑄型內腔溫度分布與控制合金凝固和結晶過程的作用,從而減少鑄件表面冷裂與熱裂的產生。涂料中添加某些孕育劑或合金元素還可以起到局部孕育或表面合金化,達到改善鑄件金相組織性能的作用。

二、涂料的性能

1.懸浮穩定性

涂料在貯存或使用過程中,固體顆粒應盡可能呈懸浮狀態,不分層、不沉淀、不結塊,保證涂料性能均一和涂層質量。

2.涂刷性

涂刷性良好的涂料使用性能是:刷筆在飽蘸涂料涂刷時爽滑、不粘、不帶起砂粒,涂刷后涂料能自動流平、無刷痕,型腔垂直面上不發生涂料的流失。

3.滲透性

優質涂料應具備滲透到鑄型和型芯適當深度的性能,一般要求滲入深度在2~3倍砂粒直徑,涂料向砂型孔隙的滲透還可以增強砂粒間的親合力。4.表面強度

涂層固化后遭外力劃擦、磨刷作用后不留痕跡、不掉粉粒的能力稱為涂料的表面強度,足夠的表面強度可防止在搬運、下芯及合箱時發生鑄型損傷。好涂料還應具備較好的抗粘砂性、抗裂性、保存性及少量發氣性等性能。
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三、鑄造涂料影響鑄件表面質量的原理

1.氣模和碳膜隔離

石墨粉涂料用于鑄鐵件時,具有良好的剝離性。

石墨在澆鑄、凝固及冷卻期間生成一氧化碳氣膜和亮碳膜,阻止金屬液與砂型或型芯表面的相互作用,防止粘砂。在濕型型腔表面噴涂廢機油與石墨粉攪拌混制成的涂料,依靠澆鑄高溫所產生的還原氣膜與碳膜,可以得到表面異常光潔的薄壁鑄鐵件。
2.熔渣隔離

澆鑄后涂料層與鑄件界面上形成熔渣層,有較高的粘度將耐火骨料等粘連在一起,阻擋了金屬液的滲透。熔渣層在與金屬液無硅酸鹽產生化學反應,與金屬液不潤濕或基本不潤濕時效果最好。冷卻時,渣殼層與鑄件金屬線收縮系數相差較大,在渣殼層與鑄件的界面上產生了較大的切應力,導致涂層殼能自動剝離,這種利用熔渣層防止粘砂的理論稱之為“熔渣隔離論”。用容易反應的金屬和金屬氧化物配制成涂料,經受熱反應生成一種新的耐火氧化物,能阻止金屬液的滲透。

3.氧化作用

理論認為,鑄件是否粘砂取決于鑄件與涂料層之間是否存在著臨界厚度的氧化鐵層,其厚度約為100μm。為了防止化學粘砂,應增加氧化物厚度,當它超過臨界厚度時,涂層或型砂與金屬氧化物的燒結層易從鑄件上剝離。石灰石砂型在澆鑄鋼件時由于下列反應:CaCO3=CaO+CO2,導致鑄型腔內部的強氧化氣氛,加劇了鑄鋼件的表面氧化,因而石灰石砂具有優良的防粘砂效果。

在鑄鋼件砂型應用效果好的涂料用在鑄鐵件砂型上卻容易粘砂,甚至是嚴重粘砂,這可以從鑄鋼件表面容易生成氧化鐵層得到解釋。鑄鐵含碳量高,碳元素先于鐵氧化,因而澆鑄鑄鐵時很難生成達到臨界厚度的氧化鐵層,因此“氧化作用”理論不適用于鑄鐵件的防粘砂涂料。
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