青島凯发国际首页中大件鑄鐵樹脂砂型涂料組合涂刷工藝

摘要：介紹了呋喃樹脂砂型中大鑄鐵件涂料組合涂刷工藝和實踐效果。具體做法是:采用以鋁礬土為耐火骨料的醇基涂料對樹脂砂型芯進行第一遍底層的涂刷, 再采用以石墨為耐火骨料的醇基涂料進行第二遍涂刷。通過生產實踐證明, 此種涂料的組合涂刷工藝較以往單一涂料的涂刷工藝優點明顯, 鑄件開箱后涂層的燒結剝離性好, 鑄件拋丸后表面平整光潔, 且此種涂料組合成本低廉, 效益明顯。

長期以來, 很多鑄造廠對鑄造涂料技術在鑄造生產中的重要性尚認識不足, 甚至認為鑄造涂料施涂工序是輔助性工序, 其技術工藝可有可無。近年來, 隨著國內鑄造企業的轉型升級、由大變強的步伐加快及高端鑄件的增多, 對鑄件表面質量要求也不斷提高, 涂料的作用及應用技術也愈顯重要。正確地選用涂料種類及科學的施涂工藝是防止鑄件產生各類表面缺陷, 提高鑄件表面質量和檔次, 減少鑄件清理工作量, 改善勞動環境, 降低生產成本, 提高經濟效益的根本保證。

1 問題的提出

我廠是采用呋喃樹脂砂造型、電爐熔煉生產高端球鐵、灰鐵鑄件的專業化鑄造廠, 目前的用戶大多為外資企業或合資企業, 鑄件的表面質量要求比較高。在以往的生產過程中, 公司一直采用單一的涂料組合及常規的施涂工藝。但經常會發現有個別鑄件在 拋丸機 拋丸后, 存在著粘砂、表面粗糙甚至密集性小氣孔等缺陷, 鑄件經反復打磨修整后仍坑凹不平、表面效果較差, 嚴重地影響了鑄件的表面質量和產品的市場信譽。

2 解決思路與過程

2.1 選擇涂料的原則

對于易潰散的呋喃樹脂砂型所用的理想涂料, 在選用時應遵循“一要燒結、二要剝離”的原則。良好堅固的燒結層, 才能保證耐火粉料在澆注溫度下形成足夠高的機械強度和致密性, 承受住鐵水的沖刷和滲入, 以防止機械粘砂的產生;同時, 還希望燒結層與液態金屬之間存在著低強度的隔離層, 鑄件在冷卻時燒結層與鑄件的收縮率不同, 隔離層在切應力作用下容易破裂分離, 燒結層便會自動剝落下來。

2.2 關于涂料組合概念的提出

如果能選擇燒結性能好的涂料做底層、選擇耐火度高且與鐵水不浸潤的涂料做表層, 進行組合施涂, 那么就能夠真正達到“一要燒結、二要剝離”的目的, 充分發揮涂料的作用。

2.3 涂料種類的選擇

關于底層涂料, 重點從燒結性、滲透性、成本等方面去綜合考慮選擇。鋁礬土涂料的燒結溫度為1 200℃~1 300℃, 低于正常澆注溫度50℃~100℃, 澆注后易形成玻璃態的高燒結相及致密強韌的屏蔽層, 燒結性能突出, 是所有涂料耐火粉料中燒結性能最好的。該涂料對砂型的滲透能力較強, 能有效提高涂料的附著力和強度。因其是用作底層涂料, 其耐火度稍低點也無妨。同時由于是淺色涂料, 與黑色的砂型芯對比明顯, 不易產生漏涂。

因表層涂料直接接觸鐵水, 重點從耐火度、鐵水浸潤性、成本等方面去綜合篩選。石墨的耐火性能極佳, 一般工業用石墨的熔點在2 100℃;石墨涂料在澆注時析出光亮碳膜, 降低了表層涂料層與鑄件的結合強度及鐵液對鑄型的浸潤能力;同時由于石墨具有良好的潤滑性, 鐵水流動充型性好, 使得鑄件棱角清晰, 表面光潔。而石墨涂料難以燒結、強度低恰是作為隔離層涂料所需要的性能, 正好形成低強度隔離層, 有利于促進燒結層的剝離。由于是黑色涂料, 與底層淺色涂料又形成了鮮明的顏色對比, 也不易產生漏涂。

綜合以上特點考慮, 選擇用鋁礬土為主的醇基涂料作為底層涂料, 用石墨為主的醇基涂料作為表層涂料 (下稱“白+黑”組合) 。而且這兩種涂料可以說都是目前市場上成本價較低的品種, 此組合可謂優勢互補、取長補短。

2.4 組合施涂工藝的特殊要點

1) 采用“白+黑”兩遍涂料組合的刷涂方法時, 在刷涂厚度的掌握上要有明確的區別。白色涂料打底、填充砂粒孔隙, 厚度要求相對厚些, 一般控制在0.5 mm~0.6 mm;黑色涂料主要用于砂型表面粉飾找平, 厚度要相對薄些, 一般控制在0.2 mm~0.3 mm;

2) 在涂料波美度控制方面, 白色涂料選擇在40~50、黑色涂料選擇在30~40;

3) 在進行底層刷涂時, 較大鑄件要采用分區點燃的方式, 一般情況下在刷了1 m2左右時就要及時進行點燃。以避免涂料中的粘結劑樹脂等有機物因燃燒不充分造成固化反應不徹底、殘留在涂料中, 在澆注時燃燒產生有機氣體, 形成鑄件氣孔;

4) 合箱前, 要求用噴槍對鑄型中的冷鐵部位、涂層較厚部位進行認真地烘烤;

5) 在有條件時, 對于高端鑄件, 為了去除冷鐵或砂型芯吸潮造成的水汽, 澆注前采用鑄型烘干器對合箱后的鑄型進行120℃以上烘烤, 并視鑄件大小, 烘烤時間在2 h~6 h內選擇;

6) 因醇基涂料中的樹脂等是溶解在酒精溶劑中的, 沉淀后的涂料中樹脂含量很少。如采用直接加酒精勾兌攪拌, 對涂層硬化后的強度會造成影響, 所以要盡量少采用此種方法, 并加強日常涂料桶的密封, 防止溶劑或載液揮發。

3 實際生產試驗及對比效果

3.1 鑄件概況

選取同爐鐵水的風電鑄件扭力臂鑄件 (見圖1) 進行對比試驗。該鑄件的結構為普通盤形結構, 最大輪廓尺寸為2 627 mm×1 730 mm×323 mm, 壁厚為37mm~115 mm, 鑄件重量為2 128 kg;材料牌號為:QT400-18AL, 澆注溫度1 350℃.

3.2 試驗方案

兩種工藝分別為:一種是采用過去單一涂料和常規的刷涂方法;一種是采用目前“白+黑”兩遍涂料組合的刷涂方法, 并選擇鑄件相同的部位進行對比觀察拍照。

3.3 試驗結果

1) 采用原工藝的鑄件, 拋丸前對涂層采用鐵釘劃痕, 涂料層都不脫落 (見圖2) , 另外該拋丸后還存在有少量粘砂 (見圖3) 、表面粗糙 (見圖4) 及少量的密集性小氣孔 (見圖5) 的現象。鑄件表面粗糙度在Ra50μm~100μm.

在其他中大件鑄鐵, 如大型變速箱體, 精密機床鑄件、冶金礦山鑄件上逐步推廣應用, 均取得了非常好的效果。目前公司所有的鑄鐵件均已采用了這種“白+黑”兩遍涂料組合的刷涂方法, 鑄件表面質量上了一個大臺階, 受到了客戶的好評。

嚴密的密封：

拋丸器的端護板及頂護板采用了弧形多層迷宮式防護，保證了嚴密的密封，消除了彈丸擊穿罩殼的現象。采用雙圓盤葉輪，穩定好，拋射熱區集中，拋丸均勻。

本拋丸器的葉片、分丸輪、定向套等，采用特殊高鉻耐磨鑄鐵材料制作，使葉片重量差控制在5克之內，大大降低了拋丸器運作時的噪音（小于85dB）（采用特殊的減震消音措施外，還可以將整個拋丸器部分整體屏蔽起來。 ），延長了易損件的壽命。

該拋丸器葉輪和驅動電機直接連接、消除了損耗件—傳動皮帶,減少了維修工作量；另外,它占地面積小,布置靈活,容易滿足拋射帶的布置,還有整體更換性能,維修方便。該拋丸器有如下特點：

高效率：拋丸器參數經過最優化設計，能耗降低10～15%，拋丸效率高達16～20kg/min.KW

工件材質	鑄鐵 高鉻鐵	類型	拋丸	打樣周期	1-3 天
加工周期	8-15 天	年最大加工能力	200 （件）	年剩余加工能力	10 （件）

4 結論

1) 采用涂料組合涂刷呋喃樹脂砂型 (芯) 的工藝是改善中大鑄鐵件表面質量、提高打磨清理效率的行之有效的方法之一;

2) 針對中大鑄鐵件的呋喃樹脂砂型 (芯) , 采用鋁礬土為耐火骨料的醇基涂料作為底層、以石墨為耐火骨料的醇基涂料作為表層, 即“白+黑”的涂料組合, 成本低廉、效益顯著;

3) 此種涂料的組合及涂刷工藝較以往單一涂料的涂刷工藝優點明顯, 鑄件開箱后涂層的燒結和剝離性好, 鑄件拋丸后表面平整光潔、無粘砂;

4) 對于樹脂砂型 (芯) 的任何施涂工藝都不能忽視對型芯的點燃及鑄型烘烤環節, 否則鑄件澆注后會因有機氣體的產生導致氣孔缺陷;

5) 此“白+黑”的涂料組合及其施涂工藝有一定的推廣借鑒價值。