压铸用水基脱模剂的选用方法
鑫科达(美国)有限公司
广州鑫亿铸造技术开发部
修毓平Ξ
脱模剂是压铸生产中不可或缺的辅料,压铸件的许
多缺陷如气泡、气孔、夹杂以及粘模等都与脱模剂的选
择和使用方法不当有直接或间接的关系。笔者根据多
年来从事该方面工作的经验和体会,对脱模剂的选择与
使用作一些粗略分析,以期引起同行们的关注。
1 水基脱模剂的特点
采用精制油和多种添加剂经乳化制成的水基脱模
剂,其主要成分特征如表1所示。
表1 压铸用水基脱模剂的主要成分特征
种 类特 征缺 点
主 料矿物油易形成连续皮膜耐热性低、易出现油迹动植物油耐热性润滑性好氧化稳定性差、发粘
合成油脂高温粘着铺展性好价高、难乳化
天然石蜡润滑性好易沉积、产生气体
合成石蜡中低温粘着铺展性好易沉积、价高
硅油耐热性、脱模性好涂装性差
固体(润滑油)润滑性、保温性好喷涂性差、恶化工作环境
辅 料乳化剂水溶性要酌情使用添加剂可提高极压油性价高
防腐剂防腐
防锈剂防锈
优质脱模剂大多由15～25种原料配制而成,其中关键的成分或添加剂若改变1%,其脱模特性就可能有很大的差别,对成本及价格也会带来较大的变动。每一种型号的脱模剂都有其最佳适用范围和对象,如果用错了对象,再优质的产品也无法发挥其效能。
优质的脱模剂不仅可以在高温下起到润滑作用,同时可避免金属液对型腔表面的冲刷作用,改善模具的工作条件,可防止粘模,降低模具的导热率和模温,调节模具各部分的温度达到相对稳定,从而改善成型性,所形成的薄膜可以减少铸件与模具型腔特别是型芯之间的摩擦与磨损,延长模具的寿命。
2 脱模剂的选用与压铸质量的关系水基脱模剂其成分及含量的差异,其有效成分开始粘着到模具表面上的初始温度即粘润温度各不相同,也就是说真正形成有效薄膜的起始温度不同。实践表明:脱模剂的型号、浓度、模温、喷涂方法和数量等直接影响压铸质量,具体表现如下。
①雾化不好或分散不均匀,则汽化时间延长,充型后形成高的蒸气压造成膜疏松。
②皮膜过厚,膜形成慢,溶液有流痕,导致卷气和表面皱纹沉积。
③皮膜过薄,油膜局部破裂,导致脱模不好、咬住、有痕迹。
④模具温度和脱模剂粘着模具的粘润温度不协调,粘润温度高的脱模剂,模温低就不易粘着,皮膜形成慢。
⑤水溶性脱模剂有效粘着量仅几分之一,若模温过高,大部分有效成分被蒸气膜现象飞散(蒸气膜现象是指开始喷射的脱模剂粒子到达模具表面形成的蒸气层将后续粒子反弹的现象)。
⑥选用以石蜡为主体的产品,虽价廉但会向模具沉积并可能堵塞喷头。
⑦选用天然油脂调合率高的产品,使氧化稳定性差,模具易发粘。
⑧选用廉价脱膜剂,易产生气泡,受活性剂和脂肪酸类添加剂影响,对模具及工作台有腐蚀作用。
⑨选用含硅油成分的脱模剂,适宜中大厚壁件,但因硅油种类、配方不同,往往在后加工处理中(如表面涂装等)出现问题。
根据对一些专业化压铸厂使用水基脱模剂经验的总结,笔者认为在选择和使用脱模剂时适宜的作法是:
①要摸索最优化的稀释率和喷雾量。
②为了保护模具,应选用优质且喷射量较少的脱模剂。
③为减少模具上的沉积残留量,不用含石蜡过多的产品。
④要针对铸件大小、壁厚及复杂程度和工艺选用不同型号的脱模剂。
⑤要重视吹气排屑工序,保证每次完全清除残余的脱模剂。
⑥模温控制:建议开模300～450℃;取件280～430℃;开始喷脱模剂200～280℃;皮膜形成180～350℃;吹气排屑150～300℃。
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压铸合金及工艺特种铸造及有色合金 2002年压铸专刊Ξ修毓平,广州市天河北路86号光华大厦侨宏楼1006室(510620)
3 脱模剂使用中应注意的问题
压铸生产厂遇到压铸件出现废品时,很少从脱模剂选择的合理性和喷涂工艺的正确性上去分析。当改用一种新型脱模剂时,若不能迁就传统的经验和操作习惯,马上就予以否定。于是常出现这样令人迷惑不解的局面:压铸同一类铸件,一家对采用某种脱模剂得心应手,而另一家却报怨不好用。究其原因,还是因为对脱模剂的特性认识不足,忽视了本应特别注意的问题。以下4方面应引起注意。
(1)模温与脱模剂种类的对应关系
脱模剂的基本成分是矿物油和石蜡,其配比不同,适用的模具表面温度不同。以铝合金用脱模剂为例,按模温要求目前主要分三大类:低温用(200℃以下),中温用(200～250℃),高温用(250℃以上)。从皮膜形成特点看又分为有效成分与型腔的粘着性、皮膜的干燥性以及对铸件涂装的影响等。如非硅型脱模剂被广泛用于对涂装性要求高的铸件,但若对模温掌握不好,就发挥不出这方面的特长。尽管模温的分类差异只在模温范围的20%变动,还不致于使皮膜形成不了,但对于铸件的脱模性、表面质量和模具的寿命有较大影响。
(2)兑水率、模温与粘着量的关系
水基脱模剂喷涂时只有几分之一真正粘着在型腔表面,大多数被蒸气膜现象所飞散。试验表明,在保证有效固体物质含量(质量分数)不低于0.2%～0.3%的条件下,稀释率越大,喷涂量越多,则有效粘着量就越多,而且粘着的面积越大。以此可以解释为什么兑水率太低反而会粘模和出废品。同时,随着模温升高,其粘着量及粘着面积减小。经验表明,理想的模温在喷涂后应低于250℃,以180～200℃为好。在低于270℃以下模温喷涂1s内即形成皮膜。
(3)喷射工艺与皮膜质量的关系
为了保证皮膜均匀形成,喷射工艺十分重要。要雾化超细,均匀分散,附着力强。同时要优化喷射距离。距离过小,由于喷射流速过高,使脱模剂反弹造成流失;若距离过大,雾状脱模剂将融合成很大的液滴,其下落时的冲击力可能破坏皮膜的均匀性。由于喷射时模温较高,而皮膜形成时模温较低,其间可能出现凝滴现象,因此不应把喷涂作为降低模温的手段,而应尽可能缩小由喷射至成膜时的模温差。经验表明:理想的喷射距离为100～200mm,不要大于250mm,对于必要的点喷,如芯子和浇道,可缩短至70mm。对大型模具而言,采用对喷头运行轨迹能自动跟踪的装置效果更好。
(4)水质问题
水基脱模剂稀释用水的品质容易被忽视。优质脱模剂如意大利LE VE NIT及M ARBO化学制造公司的产品,除具有一套完整的生产工艺和质量检测系统外,对水质的纯净度、软硬度、pH值、调和水温等均有严格的控制。因为,脱模剂中若混入不合格的水,将部分失去应有的特性。比如当1m3水中细菌数量达到105个时,脱模剂可能会变质,造成一些敏感压铸件废品率上升。又如,当在原装浓缩液中兑入含有杂质或不纯净成分的水时,压铸件中气体含量增加,对生产有气密性或焊接性要求的铸件影响明显。一般规定,原装进口的脱模剂打开盖子后应及时兑入质量合格的水并在一周内用完。
(原载2000年第6期)
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特种铸造及有色合金 2002年压铸专刊