硅溶胶水玻璃复合型壳制壳工艺
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精密铸造4种制壳工艺特点分析及改进方向探讨
籍君豪
【期刊名称】《特种铸造及有色合金》
【年(卷),期】2006(26)7
【摘要】对目前国内精铸行业中广泛应用的4种制壳工艺的特点进行了分析对比。
从精铸件质量比较,水玻璃型壳较差,复合型壳、硅溶胶-低温蜡型壳次之,硅溶胶-中温蜡型壳最好。
而从制壳成本比较,水玻璃型壳最低,硅溶胶-中温蜡型壳最高。
对这4种制壳工艺分别提出了改进措施。
【总页数】4页(P441-444)
【关键词】硅溶胶;水玻璃;制壳;低温蜡;中温蜡;精铸
【作者】籍君豪
【作者单位】无锡市五州精密铸造有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG249.5
【相关文献】
1.精密铸造水玻璃人造石墨砂制壳工艺 [J], 王更生;宋淑萍
2.精密铸造水玻璃人造石墨砂制壳工艺 [J], 胡春良
3.精密铸造壳型生产工艺的改进 [J], 夏宝安;莫俊超
4.精密铸造水玻璃人造石墨砂制壳工艺 [J], 王更生;宋淑萍;;
5.水玻璃型壳熔模铸造制壳工艺的环保化改进 [J], 张玉林
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一、对硅溶胶水玻璃复合工艺的介绍硅溶胶水玻璃复合工艺是一种常见的玻璃加工工艺,通过将硅溶胶涂覆在玻璃表面后再进行固化处理,形成一层具有耐磨、防水、耐腐蚀等特性的材料。
这种工艺广泛应用于建筑、玻璃工艺制品、家居用品等领域。
二、硅溶胶水玻璃复合工艺易出现的问题1. 硅溶胶选择不当:硅溶胶的选择直接影响着复合后的玻璃表面性能,如果选择不当,可能导致复合膜的附着力不足、耐磨性差等问题。
2. 复合厚度不均匀:在复合过程中,如果涂覆的硅溶胶层厚度不均匀,可能导致玻璃表面出现凹凸不平的情况,降低美观度和使用寿命。
3. 固化温度不足:硅溶胶水玻璃复合后需要进行固化处理,如果固化温度不足,可能导致复合膜的硬度不足,影响其耐磨、耐腐蚀性能。
4. 固化时间不足:固化时间不足会导致硅溶胶水玻璃复合层未完全固化,使得其性能不稳定,容易出现开裂、剥离等问题。
5. 操作流程不规范:在硅溶胶水玻璃复合工艺中,如果操作人员在操作过程中存在疏忽大意、操作流程不规范等问题,可能导致复合效果不理想。
三、解决硅溶胶水玻璃复合工艺易出现的问题的建议1. 选择合适的硅溶胶:在进行硅溶胶水玻璃复合工艺时,应根据玻璃的具体用途和要求选择合适的硅溶胶,保证复合后的性能满足需求。
2. 控制涂覆厚度:在复合过程中,要严格控制涂覆厚度,确保复合膜的厚度均匀,避免出现凹凸不平的情况。
3. 严格控制固化条件:在固化过程中,要严格控制固化温度和固化时间,确保复合膜能够充分固化,保证其性能稳定。
4. 规范操作流程:在进行硅溶胶水玻璃复合工艺时,要制定规范的操作流程,严格按照操作规程进行操作,避免出现疏忽大意导致的问题。
四、结语硅溶胶水玻璃复合工艺是一种常见的玻璃加工工艺,在实际应用中容易出现一些问题。
通过选择合适的硅溶胶、严格控制涂覆厚度、固化条件和规范操作流程,可以有效解决这些问题,保证复合后的玻璃具有良好的性能和稳定的质量。
在进行硅溶胶水玻璃复合工艺时,除了上述提到的问题和解决建议外,还有一些其他容易出现的问题需要引起注意。
熔模铸造制壳工序的几点体会熔模铸造又名失蜡铸造,包括水玻璃工艺精密铸造和硅溶胶工艺精密铸造以及水玻璃-硅溶胶复合工艺精密铸造。
我有幸在各个工艺的工序工作过,见解体会分享如下。
1,深孔凹槽的处理。
什么样的才算沉孔凹槽,见解各不相同。
既要看孔的直径,又要看孔的深度,也就是孔深与孔径比,孔又有通孔和不通的盲孔之分。
一般来说,孔径在直径5-7毫米就要注意了。
文献资料说在2.5-3.0mm的孔不予铸出,实际中直径5-6mm 的孔也很少铸造。
类似的小孔、窄槽在制壳工序,一定要小心,因为非常容易出现漏钢、跑火的现象。
解决的办法根本,是要保证至少2-3层的浆料和砂子得以进入,涂覆均匀,并干燥、硬化彻底。
如果操作实在有困难,可以使用填干砂的办法:面层和过渡层涂覆结束,孔内填入细小的、可以进入的砂子(过度层砂为好,必要时才使用面层砂),填到四分之三或者基本填平,用微力夯实或捣实,确保孔、槽内没有出现砂料搭桥现象,然后用制壳材料制成的泥巴封堵孔、槽的入口。
注意,硅溶胶工艺的模壳,为防止影响模壳的强度,一定要填入干燥的砂子。
之后的操作按照正常程序运转就可以了。
也可以考虑使用陶瓷型芯工艺,增加了陶瓷芯的流程,后处理用机械或者化学的方法进行清理,成本较高,但是制壳的劳动操作效率很高。
2,孔、槽产品的水玻璃精密铸造的硬化。
水玻璃精密铸造采用液体硬化,靠水玻璃中的硅酸钠和水玻璃中的二氧化硅的化学反应进行硬化,所以确保硬化液体浸入到所有和浆料接触,需要硬化的部位,以便和水玻璃发生化学反应是保证硬化效果的关键,孔、槽部位也不例外。
特别注意的是,盲孔、深的凹槽,在浸入硬化液体时,一般来说会有气泡冒出,要注意观察并确保气体能全部排出来,使硬化液能彻底进入孔、洞、操的深处。
如果孔、槽的角度和组树方式所限,气体不能自缢而出,要改变模组入池的角度,或者其他方法,总之要想方设法使空气溢出的目的。
3,孔、槽产品硅溶胶工艺的风干。
硅溶胶工艺的硬化是干燥硬化,和空气中的水分含量、空间温度高低有直接关系,还由于制壳间属于恒温恒湿的必备条件,所以空气的流动性成为关键因素。
硅溶胶-水玻璃复合型壳制壳工艺1、原辅材料S830、S1430单质硅硅溶胶SiO2含量为30%,密度1.19-1.20g/cm³;锆英粉含量为:ZrO2≥65%,<0.045mm(325目);锆英砂:ZrO2≥65%,0.150mm(100目);莫来石砂:无细粉,熟料;0.600-0.250mm(30-60目);匣钵粉:0.075mm (200目);匣钵砂:0.850-0.425mm(20-40目);表面湿润剂:J.F.C;长效消泡剂;硅油类;结晶氯化铝;水玻璃模数3-3.4。
2、操作工艺2.1制蜡模时采用硅油脱模;蜡模必须逐个检查,尽量不修补;模组焊接时小件采用粘结蜡;中大件采用焊刀焊接;间距适当,将带有内腔、孔、槽时,使其向外,有利于制壳、脱蜡和浇注;对带有文字、狭缝、凸缘、弯部应保持轮廓清晰;蜡模组制壳前应先吹去蜡屑、再经清洗液清洗,晾干后制壳。
2.2 涂料的配制面层采用S830单质硅硅溶胶与锆英粉,新料配制时粉液比1:3.3,流杯粘度为40-45s,6h以后测粘度,若≥50s,逐步加硅溶胶;若粘度≤40s,逐步加入锆英粉;JFC和消泡剂在搅拌后期加入,JFC加入量为加入硅溶胶质量的0.3%-0.5%,可通过涂料的涂挂性的优劣调整;消泡剂加入量为JFC 加入量的一半,并按泡多少适当地调整。
2.3 面层的配制及操作工艺:2.3.1 整个配料过程是在L型搅拌机连续运转条件下进行的,L型叶片必须超过中心,且叶片与筒边、筒底间隙约5mm;过大,在配料过程中会出现沉淀;2.3.2 先加入硅溶胶,再逐步均匀、缓慢地加入锆英粉。
如加入10包锆英粉,加入总时间必须>2时,加完后连续搅拌8-9h,然后用流杯粘度计测粘度,直至粘度达到要求后,接着测定密度;2.3.3 测定粘度值的确定,是在筒中心、筒边分别取料,然后取其平均值;2.3.4 用玻璃片沾上涂料,对光观察,如无颗粒点则确定涂料搅拌已均匀;一般认为:每加2-3kg锆英粉;涂料粘度可提高5s左右;每加0.5kg硅溶胶,涂料粘度可降低5s 左右;根据这个小规律适当加以调整;2.3.5 涂料配好以后,接着将准备好的模组进行最后检查,(如检查模头上的记号与铸件材质是否一致等。
编制说明本工艺规程共分三部分:第一部分:硅溶胶、水玻璃复合工艺熔模铸特点第二部分:硅溶胶、水玻璃复合工艺熔模铸工艺流程第三部分:硅溶胶、水玻璃复合工艺熔模铸工艺规程其中第三部分又分为一下四项内容:1、材料2 、工艺装备3 、工艺参数4 、工艺要求及操作要点本工艺规程是硅溶胶、水玻璃复合工艺熔模铸通用工艺规程,但其中某些主要参数是结合本公司实际生产而确定。
本工艺规程中的不尽之处,请参阅《产品标准工艺卡》及《工艺技术命令表》硅溶胶、水玻璃复合精铸工艺规程一、特点1、硅溶胶、水玻璃型壳采用面层和过度层恒温恒湿制壳,被层采用化学硬化法,能使型壳迅速硬化而建立湿强度,故工艺周期短、工时消耗少、生产效率高。
2、水波离价廉易购,货源充足,其价格仅相当于其他两种粘结剂的1/20 ~1/30 。
3、水玻璃性能稳定,耐火材料对涂料的稳定性影响小,制壳过程中对生产现场的温湿度的要求也不象其他粘结剂那样严格。
4、水玻璃型壳熔模铸型选的主要问题是铸件尺寸精度较低,表面质量较差,难以满足外观质量高的要求,用硅溶胶工艺做面层和过度层可以很好的互补各自的优缺点,即减低成本又能提高外观质量。
5、硅溶胶、水玻璃复合工艺熔模铸选适用于精铸不锈钢、碳钢、合金钢、球铁、铝合金等精铸件。
二、1、碳钢工艺流程压蜡蜡处理` 熔芯溶解熔芯修蜡蜡检组树清洗制壳脱蜡焙烧压模头入库检验焊补检验精喷抛丸切割振壳浇注整修2、不锈钢工艺流程:蜡处理射蜡修蜡组树清洗焙烧脱蜡制壳浇注振壳切割磨浇口(固熔化处理)抛光钝化焊补修整咬酸喷砂抛丸三、工艺规程(一)蜡处理1、材料1)材料种类:石蜡、低分子聚乙烯蜡(可选用成品模料)2)材料性能:① 石蜡的性能指标:熔点(℃)软化点(℃)抗拉强度( MPa )伸长率(%)自由收缩率(%)灰分(<%)52 ~70>300.23 ~0.3 2.0 ~2.50.50 ~0.70≤0.11密度 (g/ ㎝3)水分(%)含油量(%)机械夹杂物针入度灰分(<%)0.88 ~0.91~35<0.5无—无② 低分子聚乙烯蜡的性能指标熔点(℃)软化点(℃)抗拉强度( MPa )54~350.18 ~0.2 伸长率( %)自由收缩率( %)灰分(< %)2.8 ~3.00.60 ~0.69<0.032、工艺装备:脱蜡槽、水洗槽、化蜡桶、搅蜡机、100 目过滤网3、工艺参数:1)热水温度:100℃2)加热温度:100℃3)沸腾时间:1h4)搅拌时间:直至模料的白点消失5)关掉蒸汽后静置沉淀时间: 1.5 ~2h6)在蜡桶中静置时间:≥ 4h7)静置后冷却时间:2h8)水的去除:待蜡冷却后从化蜡桶底阀排出。
硅溶胶制壳工艺流程
一、工艺流程:
成型蜡模硅溶胶面层涂料配制粘浆撒砂风干硅溶胶过渡层涂料配制粘浆撒砂风干水玻璃加固层涂料配制粘浆撒砂风干包浆脱蜡焙烧
二、车间环境要求:
1、面层工序:温度:24-25℃湿度:60-70%
2、过渡层工序(2-3层):温度:23-25℃湿度:35-40%
三、涂料工艺:
1、面层涂料:
(1)硅溶胶:803:1430=1:3
(2)配比:硅溶胶100Kg 锆英粉360-400Kg 润湿剂200ml 消泡剂130ml
(3)流杯粘度:30-40s
2、过渡层涂料
(1)硅溶胶:803:1430=1:3
(2)配比:硅溶胶100Kg 锆英粉120-150Kg
(3)流杯粘度:13-20s
四、结壳工艺:
1、面层结壳:
(1)锆砂:100-140目
(2)干燥时间:4-6h
2、二层结壳:
(1)莫来砂:30-60目
(2)干燥时间:大于18h (风机风速6-8m/s)
3、三层结壳:
(1)莫来砂:16-30目
(2)干燥时间:大于18h (风机风速6-8m/s)
4、四层以上结壳:
按水玻璃工艺加固
五、脱蜡工艺:
1、水中加入工业盐酸1%
2、水温:95-98℃
3、脱蜡时间:15=20min 最多不超过30min
4、脱蜡后用80℃的热水冲洗型腔
六、焙烧工艺
1、焙烧温度:1050-1100℃
2、焙烧时间:小件:60-90min 中大件:90-120min。
编制说明本工艺规程共分三部分:第一部分:硅溶胶、水玻璃复合工艺熔模铸特点第二部分:硅溶胶、水玻璃复合工艺熔模铸工艺流程第三部分:硅溶胶、水玻璃复合工艺熔模铸工艺规程其中第三部分又分为一下四项容:1、材料2、工艺装备3、工艺参数4、工艺要求及操作要点本工艺规程是硅溶胶、水玻璃复合工艺熔模铸通用工艺规程,但其中某些主要参数是结合本公司实际生产而确定。
本工艺规程中的不尽之处,请参阅《产品标准工艺卡》及《工艺技术命令表》硅溶胶、水玻璃复合精铸工艺规程一、特点1、 硅溶胶、水玻璃型壳采用面层和过度层恒温恒湿制壳,被层采用化学硬化法,能使型壳迅速硬化而建立湿强度,故工艺周期短、工时消耗少、生产效率高。
2、 水波离价廉易购,货源充足,其价格仅相当于其他两种粘结剂的1/20~1/30。
3、 水玻璃性能稳定,耐火材料对涂料的稳定性影响小,制壳过程中对生产现场的温湿度的要求也不象其他粘结剂那样严格。
4、 水玻璃型壳熔模铸型选的主要问题是铸件尺寸精度较低,表面质量较差,难以满足外观质量高的要求,用硅溶胶工艺做面层和过度层可以很好的互补各自的优缺点,即减低成本又能提高外观质量。
5、 硅溶胶、水玻璃复合工艺熔模铸选适用于精铸不锈钢、碳钢、合金钢、球铁、铝合金等精铸件。
二、 1、碳钢工艺流程 2、不锈钢工艺流程:蜡处理射蜡 修蜡 组树焙烧脱蜡 制壳浇注振壳切割磨浇口(固熔化处理)抛光钝化焊补修整咬酸喷砂三、工艺规程(一)蜡处理1、材料1)材料种类:石蜡、低分子聚乙烯蜡(可选用成品模料)2)材料性能:2、工艺装备:脱蜡槽、水洗槽、化蜡桶、搅蜡机、100目过滤网3、工艺参数:1)热水温度:100℃2)加热温度:100℃3)沸腾时间:1h4)搅拌时间:直至模料的白点消失5)关掉蒸汽后静置沉淀时间:1.5~2h6)在蜡桶中静置时间:≥4h7)静置后冷却时间:2h8)水的去除:待蜡冷却后从化蜡桶底阀排出。
4、工艺要求及操作要点1)配制新模料时:①将新蜡料敲成小块放入化蜡桶中。
专利名称:一种复合精铸硅溶胶型壳的制壳方法专利类型:发明专利
发明人:袁桂忠
申请号:CN201911005992.6
申请日:20191022
公开号:CN110814287A
公开日:
20200221
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种复合精铸硅溶胶型壳的制壳方法,包括以下步骤:S1、面层制壳;S2、过渡层制壳;S3、加固层制壳;S4、封浆层制壳;S5、脱蜡、焙烧。
其中,加固层涂料包括下述原料:硅溶胶,锆英粉,碳酸钙包覆含碳纤维,碳酸钙晶须;封浆层涂料包括下述原料:硅溶胶,莫来石粉,锆英粉,碳酸钙包覆含碳纤维,碳酸钙晶须。
本发明复合精铸硅溶胶型壳的制壳方法,制得的硅溶胶型壳兼具优良的透气性和耐高温强度。
申请人:东风精密铸造安徽有限公司
地址:230000 安徽省合肥市巢湖经济开发区兴业大道南、卞山路西
国籍:CN
代理机构:合肥市长远专利代理事务所(普通合伙)
代理人:刘勇
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硅溶胶水玻璃复合型壳
制壳工艺
文稿归稿存档编号:[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
硅溶胶-水玻璃复合型壳制壳工艺
1、原辅材料
含量为30%,密度1.19~S830、S1430单质硅硅溶胶SiO
2
1.20g/cm3;
≥65%,<0.045mm(325目);
锆英粉含量为:ZrO
2
锆英砂:ZrO
≥65%,0.150mm(100目);
2
莫来石砂:无细粉,熟料,0.600~0.250mm(30~60目);
匣钵粉:0.075mm(200目);
匣钵砂:0.850~0.425mm(20~40目);
表面湿润剂:J.F.C;
长效消泡剂;
硅油类;
结晶氯化铝;
水玻璃:模数3~3.4。
2、操作工艺
2.1制蜡模时采用硅油脱模;蜡模必须逐个检查,尽量不修补;模组焊接时小件采用粘结蜡;中大件采用焊刀焊接;间距适当,将带有内腔、孔、槽时,使其向外,有利于制壳、脱蜡和浇注;对带有文字、狭缝、凸缘、弯部应保持轮廓清晰;蜡模组制壳前应先吹去蜡屑、再经清洗液清洗,晾干后制壳。
2.2 涂料的配制
面层采用S830单质硅硅溶胶与锆英粉,新料配制时粉液比1∶3.3,流杯粘度为40-45s,6h以后测粘度,若≥50s,逐步加硅溶胶;若粘度
≤40s,逐步加入锆英粉;JFC和消泡剂在搅拌后期加入,JFC加入量为加入硅溶胶质量的0.3%-0.5%,可通过涂料的涂挂性的优劣调整;消泡剂加入量为JFC加入量的一半,并按泡多少适当地调整。
2.3 面层的配制及操作工艺:
2.3.1 整个配料过程是在L型搅拌机连续运转条件下进行的,L型叶片必须超过中心,且叶片与筒边、筒底间隙约5mm;过大,在配料过程中会出现沉淀;
2.3.2 先加入硅溶胶,再逐步均匀、缓慢地加入锆英粉。
如加入10包锆英粉,加入总时间必须>2时,加完后连续搅拌8-9h,然后用流杯粘度计测粘度,直至粘度达到要求后,接着测定密度;
2.3.3 测定粘度值的确定,是在筒中心、筒边分别取料,然后取其平均值;
2.3.4 用玻璃片沾上涂料,对光观察,如无颗粒点则确定涂料搅拌已均匀;一般认为:每加2-3kg锆英粉;涂料粘度可提高5s左右;每加
0.5kg硅溶胶,涂料粘度可降低5s左右;根据这个小规律适当加以调整;
2.3.5 涂料配好以后,接着将准备好的模组进行最后检查,(如检查模头上的记号与铸件材质是否一致等。
)待涂挂;
第一层
2.3.6 模组顺转向缓慢进入面层预湿浆中,稍等片刻,缓慢升起;在转筒上方停留滴去多余涂料,顺便观察字迹、小孔是否清晰,并用微弱的压缩空气吹去小气泡,再缓慢进入面层浆中,操作同上,滴去多余涂料,模组即作左右、上下旋转,以便蜡模表面的涂料均匀覆盖,厚薄适中,避免局部涂料堆积或缺涂,注意在空气中停留时间不能太长,否则涂料会过份干燥;
2.3.7 撒砂在雨淋式淋砂机中淋砂,模组不停地上下、左右旋转,有利于模组各部分均匀地洒上砂层;
2.3.8 将上好表面层的模组立即推入干燥室(室内温度、湿度一定在要求范围内),干燥时间>4h,并将同一时间内涂料的模组放在一起,记录好操作(涂挂时间)。
第二层
2.4 过渡层涂料的配制
根据不同的铸件要求采用不同的过渡层涂料。
即:当铸件复杂、薄壁、小孔、槽等要求高的过渡层采用锆英粉涂料撒锆英砂,当铸件要求不高时,过渡层采用莫来粉、砂涂挂。
具体为:
在另二只L型搅拌桶内配制过渡层涂料,分别为:
S830硅溶胶加锆英粉。
比例为1∶(1.7~1.9),粘度为20±1s,预湿采用全硅溶胶S830;
S1430硅溶胶加莫来粉。
比例:1∶(1.6~1.7),粘度19±1s,预湿采用S1430硅溶胶。
2.4.1 将已干燥的第一层模组先浸入硅溶胶,沥干,再浸入第二层涂料,操作方式与第一层相同;
2.4.2 涂挂后继续放入面层干燥室。
第三层
2.5 第三层(背层)水玻璃涂料配制与性能控制。
第三层是关键,它是将硅溶胶型壳与水玻璃型壳过渡的关键。
工艺要求:水玻璃模数:3-3.4;密度1.35-1.38kg/dm3;粉液比1:1;配料2h后使用,流杯粘度>40s;涂料采用0.075mm(200目)匣钵粉;撒砂用0.850-0.425mm(20-40目)匣钵砂。
硬化液:用结晶氯化铝PH(试纸)1.4-2.1;密度1.16-1.18kg/dm3。
其操作方法基本上同前面。
第四层-第五层涂料粉液比1:1.12-1.2,流杯粘度>60s,操作同前。
2.6 硅溶胶-水玻璃复合型壳工艺参数
2.7 脱蜡
制壳完成后,型壳放置10h以上,脱蜡。
操作工艺:
检查型壳浇口顶部,除掉多余的壳层;脱蜡水中加入质量分数为3%-5%的氯化铵以维持脱蜡水的酸性,达到在脱蜡时得到硬化补充;脱蜡水温度控制在95-98℃,但不沸腾;脱蜡时间控制在20分以内;用蒸汽加热脱蜡水;用干净的热水冲洗型壳内腔1-2次;脱蜡后型壳倒放搁置。
2.8 焙烧
型壳脱蜡后放置6时以上才可焙烧,由于是复合型壳,因此要求焙烧温度为950℃-1100℃,保温时间大于30分钟,出炉后立即浇注。
结论:
1).硅溶胶--水玻璃型壳工艺是一种简单实用的工艺;成本低,能达到与硅溶胶型壳可媲美的铸件;
2).硅溶胶--水玻璃复合型壳工艺是可行的,关键是面层、第二层、第三层涂料与撒砂的配比和控制。
吴光来
2004年6月1日。