熔模硅溶胶制壳性的性能要求.docx

熔模硅溶胶制壳性有哪些性能要求？关注我们请点后面铸造工业网2023-05-29 18:48发表于河南进铸造行业群，加微信：18239351085熔模铸造水玻型壳是用石英粉和石英砂作耐火材料，用水玻璃作黏结剂，用氯化盐做化学硬化剂，采用水玻璃型壳浇注的铸件其尺寸精度不高，表面粗糙度值较大，所以，对水玻璃型壳性能要求相对来说要低一点，而对硅溶胶型壳的性能要求就严格多了。1、强度强度是型壳最重要、最基本的性能，型壳在熔模铸造的不同工艺阶段，有三种不同的强度指标，常温强度、高温强度、残留强度。型壳应有足够的常温强度过高温强度，才有可能顺利地完成制壳过程并进行浇注。型壳的常温强度通常是指湿态强度，湿态强度是由黏结剂与耐火材料颗粒表面的黏附力和黏结剂本身的内聚力两相综合叠加而成，并随着黏结剂和耐火材料的种类以及制壳过程的干燥和硬化程度而变化。在脱蜡、熔烧和浇注时，型壳将受到种种应力的作用，项强度不足，型壳就会发生变形或破裂。从浇注开始至铸件凝固之前，由于型壳受高温液体金属的直接作用，工作条件极差，因此，型壳的高温强度要求就显得更为重要。型壳的高温强度主要取决于黏结剂在高温下的硅凝强度，并与高温下黏结剂与耐火材料间的反应产物有关。水玻璃型壳的高温强度低于硅溶胶及硅酸乙酯黏结剂型壳。残留强度是指型壳经焙烧和高温浇注后，在脱壳清理时的强度，残留强度对型壳的脱壳性和清理操作有较大影响，若残留强度过大，则将增加脱壳清理的困难。同时，铸件在冷却凝固量亦要求型壳有较低的残留强度，使型壳有较好的退让性，以免阻碍铸件的收缩致使铸件产生裂纹。型壳的残留强度一般受高温强度的影响，通通常高温强度高，残留强度也高。性能优良的型壳强度指标，应兼顾多方面的因素，所以，型壳应具有高的常温强度，适宜的高温强度和较低的残留强度。(2)透气性 透气性是指气体通过型壁的能力，虽然型壳的壁厚不大，但由于其结构较为致密，型壳在焙烧后因各种挥霍一空后因各种挥发物的逸出虽也留下一些微裂纹，但其透气性远比砂型要差。当浇注时，若型壳透气性不良，气体不能迅速地向外排出，则在高温金属液作用下型壳中的气体会迅速膨胀而形成较高的气垫压力，会阻碍金属液的顺利充填，就可能使铸件产生气孔或浇不足等缺陷。特别是薄壁铸件最会发生这样的缺陷。总的来说，透气性主要取决于型壳结构的致密程度，而黏结剂的种类和含量、耐火材料的性质和黏度等都是影响型壳透气性的主要因素。通常对提高型壳透气性有利的因素，却往往是对型壳强度不利的因素。不同的黏结剂的透气性差别也较大，水玻璃型壳的高温透气性较好，硅酸乙酯型壳次之，硅溶胶型壳的高温透气性较差。(3)热膨胀性 物体随温度变化而发生膨胀、收缩的特性称热膨胀性，固体受热膨胀的性能通常用线膨胀系数或体膨胀系数来表示。型壳的热膨胀性是指型壳随温度升高而膨胀或收缩的性能，型壳受热时尺寸增大是型壳材料的热膨胀和同素异构晶体转变所引起的，尺寸收缩则是由于型壳在加热时的脱水、物料的热分解、物料的烧结、液相的产生以及硅凝胶的缩合等因素，使型壳更致密化的结果。热膨胀性是型壳的一个重要性能，它不仅对铸件尺寸精度有直接的影响，而且还影响到型壳的抗急冷急热性能和高温抗变形性能。型壳中的耐火材料在加热升温时，有些呈均匀膨胀，另一些则呈非均匀膨胀。呈均匀膨胀的有刚玉、熔融石英、高岭石类熟料型壳，呈非均匀膨胀的有硅砂质型壳，主要是石英在加热过程中的多晶转变造成其体积膨胀的不均匀性。(4)导热性 导热性是指型壳传导热量的能力，通常以型壳的传热系数来表示，它是被固体壁隔开的两流体之间的传热，是以热流量密度除以温度差来表示，型壳的导热性能与制壳耐火材料的种类、型壳中的孔隙率与型壳温度等因素有关。制壳耐火材料对型壳的导热性能有较大影响，刚玉(AlO)型壳和高铝矾土型壳的传热性要高于硅砂型壳。型壳的导热性直接影响其向外散热，型壳的导热性好，向外散热的速度快，则高温液体金属的冷却凝固速度也快，有利于细化晶粒及铸件的综合力学性能。(5)热震稳定性热震稳定性亦称抗急冷急热性，是指型壳抵抗因温度急剧弯化而不破裂的能力。一般热导率高、膨胀系数小，气孔率高均能提高材料的热震稳定性，若材料的弹性模量低和机械强度高，则热震稳定性也较好。实践证明，浇注时型壳强度与液体金属的温差和型壳耐火材料的热膨胀性是影响热震稳定性的主要因素，硅砂的热膨胀系数大，且在加热过程中发生多晶转变时伴有膨胀率的突然增大，因此，硅砂型壳的热震稳定性差，浇注时型壳温度不可过低，不宜冷壳浇注。高岭石类熟料莫来石、上店土、铝矾土、匣钵砂等铝-硅系耐火熟料，具有较低的热膨胀系数，所以其型壳的热稳定性较高。型壳的形状和厚度也对热震稳定性有影响，一般是薄壁型壳的热震稳定性要大于厚壁型壳。(6)热化学稳定性 热化学稳定性是指型壳与高温液体金属接触时，在界面发生化学反应的能力。型壳在高温时的化学稳定性主要取决于型腔表面材料及合金的物理化学性质，其次还与合金的浇注温度及浇注过程中型腔周围的气氛有关，若液态合金与型腔表层之间发生热化学反应，就会在铸件表面产生麻点及粘砂缺陷，使铸件的粗糙度值增大，表面质量下降，并造成铸件脱壳清理困难。型腔表面为硅砂材料的型壳，在浇注碳钢时并不发生粘砂，但在浇注高锰钢时，就会使铸件表面产生严重的化学粘砂，这主要是SiO呈酸性，在高温下与碱性氧化物MnO发生反应，形成一系列的低熔点化合物,如MnO MnOSiO(熔点1270),2MnOSiO(1320),3MnOSiO(熔点1200)，形成了化学粘砂层，此外，面层为硅砂材料的型壳，在高温时浇注含Ni、Cr、Al的合金钢时也易出现化学粘砂，浇注ZG1Cr18Ni9Ti 不锈钢就很易产生麻点和粘砂缺陷，当以刚玉或锆英替代硅砂材料，即可获得较好的表面质量。在高温下液态金属的氧化形成FeO，它有很高的化学活性并对型壳表面有较大的润湿作用，因而也是造成型壳界面化学反应的重要因素之一。实践中，铸件在还原性气氛中冷却凝固时，由于抑制了钢液的氧化，从而有效地减轻或防止了界面热化学反应，提高了铸件的表面质量。因此，熔模铸造应根据不同合金种类选用适宜的制壳材料工艺，不管水玻璃制壳还是硅溶胶制壳，总之，控制好制壳的工艺，是重中之重。