隨著工業(yè)科技和生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展，以及國(guó)內(nèi)外大工業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，特別是我國(guó)加入WTO以來(lái)，機(jī)器制造業(yè)及工程界對(duì)鑄件質(zhì)量尤其是鑄件表面質(zhì)量的要求越來(lái)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(xué)穩(wěn)定性、抗金屬?zèng)_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(zhì)量關(guān)系密切，本文從鑄造涂料的作用、性能等方面談?wù)勮T造涂料對(duì)鑄件表面質(zhì)量的影響。
一、涂料的作用
1.減少鑄件表面的機(jī)械粘砂和化學(xué)粘砂
鑄型和型芯有很多孔隙，在澆鑄和凝固過(guò)程中帶有靜壓力和動(dòng)壓力的金屬液會(huì)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(jī)械粘砂”。應(yīng)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(jī)械粘砂。鋼液在澆鑄或更低的溫度下，表面會(huì)不斷地生成金屬氧化膜，這種金屬氧化膜可與硅砂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致鑄件表面的“化學(xué)粘砂”。使用鑄造涂料可以使金屬液與鑄型或型芯表面發(fā)生隔離，抑制它們之間的化學(xué)反應(yīng)，減少或消除鑄件表面的化學(xué)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(jié)構(gòu)涂料或鋼結(jié)構(gòu)防火涂料、電纜上用的電纜防火涂料等都是為保護(hù)原材質(zhì)不受到大氣層的破壞從而能夠延長(zhǎng)使用壽命。
2.減少鑄件表面的夾砂和沖砂
澆鑄過(guò)程中，高溫金屬液對(duì)鑄型和型芯表面有強(qiáng)烈的熱輻射作用，鑄型和型芯受熱后所產(chǎn)生的熱壓力和熱濕拉強(qiáng)度會(huì)導(dǎo)致鑄件產(chǎn)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(chǎn)生。具備一定粘結(jié)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(qiáng)鑄型或型芯的表面強(qiáng)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(nèi)部質(zhì)量
通過(guò)在涂料中添加絕熱材料和激冷材料，起到改善鑄型內(nèi)腔溫度分布與控制合金凝固和結(jié)晶過(guò)程的作用，從而減少鑄件表面冷裂與熱裂的產(chǎn)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(dá)到改善鑄件金相組織性能的作用。
二、涂料的性能
1.懸浮穩(wěn)定性
涂料在貯存或使用過(guò)程中，固體顆粒應(yīng)盡可能呈懸浮狀態(tài)，不分層、不沉淀、不結(jié)塊，保證涂料性能均一和涂層質(zhì)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(shí)爽滑、不粘、不帶起砂粒，涂刷后涂料能自動(dòng)流平、無(wú)刷痕，型腔垂直面上不發(fā)生涂料的流失。
3.滲透性
優(yōu)質(zhì)涂料應(yīng)具備滲透到鑄型和型芯適當(dāng)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(qiáng)砂粒間的親合力。
4.表面強(qiáng)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(qiáng)度，足夠的表面強(qiáng)度可防止在搬運(yùn)、下芯及合箱時(shí)發(fā)生鑄型損傷。好涂料還應(yīng)具備較好的抗粘砂性、抗裂性、保存性及少量發(fā)氣性等性能。
三、鑄造涂料影響鑄件表面質(zhì)量的原理
1.氣模和碳膜隔離
石墨粉涂料用于鑄鐵件時(shí)，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?xì)饽ず土撂寄�，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(jī)油與石墨粉攪拌混制成的涂料，依靠澆鑄高溫所產(chǎn)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(wú)硅酸鹽產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，與金屬液不潤(rùn)濕或基本不潤(rùn)濕時(shí)效果最好。冷卻時(shí)，渣殼層與鑄件金屬線收縮系數(shù)相差較大，在渣殼層與鑄件的界面上產(chǎn)生了較大的切應(yīng)力，導(dǎo)致涂層殼能自動(dòng)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(yīng)的金屬和金屬氧化物配制成涂料，經(jīng)受熱反應(yīng)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(rèn)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(xué)粘砂，應(yīng)增加氧化物厚度，當(dāng)它超過(guò)臨界厚度時(shí)，涂層或型砂與金屬氧化物的燒結(jié)層易從鑄件上剝離。石灰石砂型在澆鑄鋼件時(shí)由于下列反應(yīng)：CaCO3＝CaO+CO2，導(dǎo)致鑄型腔內(nèi)部的強(qiáng)氧化氣氛，加劇了鑄鋼件的表面氧化，因而石灰石砂具有優(yōu)良的防粘砂效果。
在鑄鋼件砂型應(yīng)用效果好的涂料用在鑄鐵件砂型上卻容易粘砂，甚至是嚴(yán)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(shí)很難生成達(dá)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。 |
