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工业涂装:铸造涂料对铸件表面质量的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-08-07  浏览次数:2324
 随着工业科技和生产工艺的不断发展,以及国内外大工业市场竞争的加剧,特别是我国加入WTO以来,机器制造业及工程界对铸件质量尤其是铸件表面质量的要求越来越高。铸造涂料是指涂敷在铸型型腔或型芯表面,以改善其表面耐火度、化学稳定性、抗金属冲刷性、抗粘砂性等性能的一种覆盖物。铸造涂料与铸件表面质量关系密切,本文从铸造涂料的作用、性能等方面谈谈铸造涂料对铸件表面质量的影响。

    一、涂料的作用

    1.减少铸件表面的机械粘砂和化学粘砂

    铸型和型芯有很多孔隙,在浇铸和凝固过程中带有静压力和动压力的金属液会渗入孔隙,形成粘附于铸件表面上很难清理的金属砂壳,称为“机械粘砂”。应用铸造涂料可以封闭铸型和型芯表面层砂粒间的孔隙,堵塞金属液渗透的通道,减少铸件的机械粘砂。钢液在浇铸或更低的温度下,表面会不断地生成金属氧化膜,这种金属氧化膜可与硅砂发生化学反应,从而导致铸件表面的“化学粘砂”。使用铸造涂料可以使金属液与铸型或型芯表面发生隔离,抑制它们之间的化学反应,减少或消除铸件表面的化学粘砂。

    2.减少铸件表面的夹砂和冲砂

    浇铸过程中,高温金属液对铸型和型芯表面有强烈的热辐射作用,铸型和型芯受热后所产生的热压力和热湿拉强度会导致铸件产生夹砂。铸造涂料可减缓铸型或型芯的辐射受热,从而减少或消除夹砂缺陷的产生。具备一定粘结能力的涂料,还可以渗入铸型和型芯表层砂粒之间,从而加强铸型或型芯的表面强度和抗冲刷能力,减少铸件的冲砂缺陷。

    3.改善铸件的表面性能和内部质量

    通过在涂料中添加绝热材料和激冷材料,起到改善铸型内腔温度分布与控制合金凝固和结晶过程的作用,从而减少铸件表面冷裂与热裂的产生。涂料中添加某些孕育剂或合金元素还可以起到局部孕育或表面合金化,达到改善铸件金相组织性能的作用。

    二、涂料的性能

    1.悬浮稳定性

    涂料在贮存或使用过程中,固体颗粒应尽可能呈悬浮状态,不分层、不沉淀、不结块,保证涂料性能均一和涂层质量。

    2.涂刷性

    涂刷性良好的涂料使用性能是:刷笔在饱蘸涂料涂刷时爽滑、不粘、不带起砂粒,涂刷后涂料能自动流平、无刷痕,型腔垂直面上不发生涂料的流失。

    3.渗透性

    优质涂料应具备渗透到铸型和型芯适当深度的性能,一般要求渗入深度在2~3倍砂粒直径,涂料向砂型孔隙的渗透还可以增强砂粒间的亲合力。4.表面强度

    涂层固化后遭外力划擦、磨刷作用后不留痕迹、不掉粉粒的能力称为涂料的表面强度,足够的表面强度可防止在搬运、下芯及合箱时发生铸型损伤。好涂料还应具备较好的抗粘砂性、抗裂性、保存性及少量发气性等性能。

    三、铸造涂料影响铸件表面质量的原理

    1.气模和碳膜隔离

    石墨粉涂料用于铸铁件时,具有良好的剥离性。

石墨在浇铸、凝固及冷却期间生成一氧化碳气膜和亮碳膜,阻止金属液与砂型或型芯表面的相互作用,防止粘砂。在湿型型腔表面喷涂废机油与石墨粉搅拌混制成的涂料,依靠浇铸高温所产生的还原气膜与碳膜,可以得到表面异常光洁的薄壁铸铁件。

    2.熔渣隔离

    浇铸后涂料层与铸件界面上形成熔渣层,有较高的粘度将耐火骨料等粘连在一起,阻挡了金属液的渗透。熔渣层在与金属液无硅酸盐产生化学反应,与金属液不润湿或基本不润湿时效果最好。冷却时,渣壳层与铸件金属线收缩系数相差较大,在渣壳层与铸件的界面上产生了较大的切应力,导致涂层壳能自动剥离,这种利用熔渣层防止粘砂的理论称之为“熔渣隔离论”。用容易反应的金属和金属氧化物配制成涂料,经受热反应生成一种新的耐火氧化物,能阻止金属液的渗透。

    3.氧化作用

    理论认为,铸件是否粘砂取决于铸件与涂料层之间是否存在着临界厚度的氧化铁层,其厚度约为100μm。为了防止化学粘砂,应增加氧化物厚度,当它超过临界厚度时,涂层或型砂与金属氧化物的烧结层易从铸件上剥离。石灰石砂型在浇铸钢件时由于下列反应:CaCO3=CaO+CO2,导致铸型腔内部的强氧化气氛,加剧了铸钢件的表面氧化,因而石灰石砂具有优良的防粘砂效果。

    在铸钢件砂型应用效果好的涂料用在铸铁件砂型上却容易粘砂,甚至是严重粘砂,这可以从铸钢件表面容易生成氧化铁层得到解释。铸铁含碳量高,碳元素先于铁氧化,因而浇铸铸铁时很难生成达到临界厚度的氧化铁层,因此“氧化作用”理论不适用于铸铁件的防粘砂涂料。

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