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树脂砂铸件表面缺陷防治

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树脂砂铸件表面缺陷防治

发布日期:2019-11-27 作者:兰州树脂砂铸件 点击:

树脂砂铸件表面缺陷防治

脉纹是树脂砂铸件常见的铸造缺陷,它多分布于铸件内表面的转角处和高温热节处,大多呈条状分布,严重时呈网状分布脉纹缺陷影响铸件表面质量,增加铸件清理工作量,若铸件复杂内腔出现脉纹,因无法清理往往导致铸件报废。近年来,对树脂砂脉纹缺陷的控制,国内外的文献和专利都有报道,本文在此基础上,通过分析试验对树脂砂的防脉纹技术进行了探讨。

一、脉纹形成的原因

脉纹是砂芯(型)表面开裂导致金属液渗入裂缝产生的。硅质砂粒在高温金属液的作用下产生热膨胀。在573C时由α石英转变成β石英,硅砂的体积膨胀加剧,使砂芯(型)产生热应力。当应力的作用大于砂芯(型)的高温粘结强度时,铸型表面开裂形成裂纹,液态金属渗入其中,在铸件表面形成脉纹缺陷。砂芯(型)在高温下维持强度和可塑性的能力越大或砂芯膨胀产生的热应力越小,在铸件上产生脉纹的倾向就越小。

二、预防脉纹缺陷的措施

1).特种型砂的使用:采用热导率高、热膨胀量小的特种砂,或在硅砂量中加入一定比例的特种砂,可减轻或防止产生脉纹缺陷.

2)防脉纹涂料的使用

砂中加入一定比例的防脉涂料,金属液浇注过程中随温度升高时,由于添加剂的作用提高了砂芯(型)的塑性,缓解了硅砂的快速膨胀,同时能加强砂芯(型)表面的激冷作用,从而有效防止脉纹缺陷的产生。同时在高温金属液作用下,涂料在砂芯(型)高温时表面形成的烧结层,能缓冲或抵消硅砂热膨胀产生的应力,而涂料中高导热性组分,能有助于金属液的快速凝固,亦可起到较好的防脉纹作用。

三、防脉纹作用的材料

1.低膨胀特种型砂

目前最常用的非硅质天然砂主要有锆英砂、铬铁矿砂及橄榄石砂等。锆英砂膨胀系数很小,只有石英砂的1/6~1/3,受热后所产生的热应力小,型芯不易开裂;铬铁矿砂在1100C~1300C时,砂粒之间发生烧结,其高温强度达到最大值,同时热膨胀量又小,型芯也不易开裂;树脂砂铸件虽有一定的热膨胀值,但膨胀缓慢且均匀,不像石英砂有晶型转变而骤然膨胀的特性,同时其导热性也比石英砂好。近年来人工制造的铸造型砂主要有三类。碳粒砂由煅烧液态石油焦制得的球形砂;顽辉石砂是将熔融状态的铁镍合金炉渣用空气吹散,冷却后将细小的球状颗粒进行研磨制得;莫来石陶粒(宝珠砂)是选因用优质铝矾土材料,人工烧制的陶瓷球形颗粒。人造砂的共同特点是其膨胀系数小,用来配制型砂,在铸件不易产生由于膨胀引起的缺陷。

2.氧化铁

现在使用的氧化铁包括氧化铁红(赤铁矿)、氧化砂是铁黑(磁铁矿)和黄赭石。这些氧化铁中最普通的是氧化铁红(Fe2O3);磁铁矿(FeO4)一般还含有5%的钛铁矿;黄赭石实际上是一种钛铁矿和高岭土的混合加入的氧化铁细粉能附在硅砂表面,受热时反应生成铁橄榄石Fe2SiO4,在砂粒之间形成桥联接,随着这些联接变形,增加了型砂的热塑性,从而温度升高,阻止砂型开裂,达到减少脉纹缺陷的目的。但氧化铁当使用过多会降低铸型(芯)的强度。

兰州树脂砂铸件

3.含锂矿物

含锂矿物包括锂辉石、锂磷铝石、透锂长石、锂云母、锂霞石等。其中锂磷铝石、锂云母及市场上销售的透锂长石含F,F在高温下会挥发,使铸件产生气孔缺陷,并腐蚀铸件,因此不宜釆用。锂霞石在自然界的储有限,目前国内市场无此产品销售。锂辉石作为防脉纹添加剂原料及抗粘砂涂料原料,在欧美等铸造强国已得到广泛使用。近年来,澳洲锂辉石因其含量高、质量稳定、规格齐全,被国内众多铸造企业采用。

四、锂辉石防脉纹机理主要由三部分组成:

1)液浇注过程中,锂辉石的强助熔作用使石英砂砂粒表面键合在一起,提高砂芯(型)的热塑性,防止裂纹产生。

2)锂辉石加入涂料中有助于形成烧结型涂层;

3)锂辉石由α相转变为β相,所形成的β锂辉石热膨胀系数极低,甚至略呈负膨胀,可以缓解型(芯)砂的快速膨胀。

综上所述,使用低膨胀树脂砂铸件或在硅砂中添加防脉纹剂、在砂芯上涂刷专用涂料均能有效降低型砂的热膨胀,防止铸件脉纹缺陷的产生。但单纯依靠特种砂代替硅质砂将大幅增加成本,使用防脉纹添加剂以及专用涂料不失为一种有效的消除硅质树脂砂脉纹缺陷的途径。因此,合理的树脂砂防脉纹技术,能达到减少铸件脉纹缺陷、降低生产成本的目的。


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