( 、、、.安順學(xué)院電子與信息工程學(xué)院，航空電子電氣與信息網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)研究中心，貴州 安順56000)

金屬型鑄造具有可以多次使用且不影響生產(chǎn)的特點(diǎn)，不僅符合綠色環(huán)保生產(chǎn)的觀點(diǎn)，而且能夠節(jié)約生產(chǎn)成本且對(duì)技術(shù)要求不高，便于生產(chǎn)。但不足之處是，該鑄造方式的氣體封閉性與無(wú)退讓性，容易對(duì)鑄件帶來(lái)冷隔、澆不足等鑄造缺陷。為了提高補(bǔ)縮能力，避免出現(xiàn)澆不足、冷隔等缺陷，通常在金屬型模具澆冒系統(tǒng)工作表面噴涂刷涂料，從而調(diào)節(jié)模具的冷卻速度，以達(dá)到提高鑄件質(zhì)量的目的。隨著工業(yè)生產(chǎn)效率和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高，工藝技術(shù)人員需要對(duì)噴涂刷涂料過(guò)程參數(shù)進(jìn)行解。但是，現(xiàn)有的涂料價(jià)格昂貴、配方保密、無(wú)噴涂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[1-5]。論文通過(guò)噴涂工藝的獨(dú)特設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)鑄件各部位在金屬型中的冷卻速度，控制鑄件的凝固補(bǔ)縮順序，保證獲得薄壁的鑄件。涂料按照涂敷工藝涂敷不易剝落，使用時(shí)間長(zhǎng)，可連續(xù)生產(chǎn)上百件鑄件，涂料配制操作方便，價(jià)格便宜的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)涂敷工藝進(jìn)行了量化實(shí)驗(yàn)，工人不需要靠經(jīng)驗(yàn)操作，使工序操作制度化、規(guī)范化、程序化，質(zhì)量控制更可靠。該涂料是一種新的環(huán)境友好型金屬型模具噴涂涂料，使用壽命長(zhǎng)。

1 涂料配置原材料

論文研究的金屬型模具涂料主要包括氧化鋅、水玻璃和去離子水等材料。其中氧化鋅是白色粉末狀，可溶于酸和強(qiáng)堿，難溶于水，其熔點(diǎn)是1975℃，在金屬模具鑄造溫度下化學(xué)性能穩(wěn)定，含有氧化鋅的涂料具有熔點(diǎn)較高、阻燃性好和粘合性好的特點(diǎn)。在一般的金屬鑄造時(shí)，其鑄造溫度都達(dá)不到氧化鋅的熔點(diǎn)，澆注時(shí)可減少高溫液體金屬對(duì)金屬型的熱損耗，隔開(kāi)液體金屬對(duì)型腔的沖擊腐蝕，避免粘結(jié)。在取出鑄件時(shí)能夠延緩鑄件對(duì)型腔和型芯的破壞，同時(shí)能夠保溫、儲(chǔ)氣、排氣。

水玻璃是硅酸鈉的水溶液。本文選用鉀水玻璃作為原材料，其分子式是K2O.nSiO2，熔點(diǎn)為1300℃～1400℃，普遍應(yīng)用于陶瓷、精密制造、黏土和涂料等領(lǐng)域中。鉀水玻璃的優(yōu)點(diǎn)是粘結(jié)力高、耐酸性強(qiáng)、強(qiáng)度大、耐熱性好等。

去離子水是指消除水中的陰離子和陽(yáng)離子的水，用其作為溶劑，可以防止氧化鋅和水玻璃與水中的離子反應(yīng)，部分變質(zhì)失去其物理特性，去離子水保證了涂料在高溫噴涂、預(yù)熱固定和鑄件鑄造過(guò)程中物理性能穩(wěn)定不變。

無(wú)水石棉白色至灰白色纖維狀物質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、絕熱性好，耐堿性強(qiáng)、耐酸性好。在該澆冒口涂料中作為填充劑起骨架的作用，增加涂抹的厚度。

配置涂料所用原材料有：粒度直徑小于0.6mm的無(wú)水氧化鋅，粒度直徑小于0.6mm的無(wú)水石棉粉，模數(shù)為2.5～3.0、密度為1.50 g/cm3～1.60g/cm3的水玻璃和65℃～75℃去離子水。

2 涂料配置及涂刷方法

金屬型澆冒口涂料要想得到最好的利用效果，涂料自身不僅要具備良好的性能，而且合理的配制涂料，正確使用涂敷方法以及涂敷設(shè)備的選擇也具有非常重要的意義。為了克服涂料配制和涂敷方法等技術(shù)問(wèn)題，論文設(shè)計(jì)了一種新的金屬型模具澆冒系統(tǒng)涂料的配制和涂敷方法。運(yùn)用這種配制的涂料與涂敷方法能高效解決鑄造過(guò)程中出現(xiàn)的冷隔、澆不足、模具型腔散熱快和粘模等問(wèn)題。

圖1 涂料配置及涂刷方法

實(shí)驗(yàn)采用的涂料配置方法如下：首先把無(wú)水氧化鋅放到準(zhǔn)備好的裝置中，然后把水玻璃和無(wú)水石棉粉依次加到裝置里面混合在一起，然后再不停地?cái)嚢?，將制成的混合物置入盛有溫度?5℃～75℃的去離子水裝置中，此時(shí)注意，為了讓混合物達(dá)到完全均勻狀態(tài)，需要一邊倒入一邊攪拌。實(shí)驗(yàn)所采用無(wú)水氧化鋅所占比重為9%～11%、水玻璃的比重為8%～10%、無(wú)石水棉粉所占比重為8%～11%，其他成分均用去離子水。為達(dá)到更好的效果，本方法采用粒度直徑不大于0.6mm的氧化鋅和石棉粉，采用的水玻璃模數(shù)為2.5～3.0、密度為1.50 g/cm3～1.60g/cm3。

上述方法涂料配置及涂刷方法如上圖1：

涂料配置及涂刷步驟如下：

1)將成功配置好的涂料取出；

2)預(yù)先處理好的金屬型模具加熱到280℃～350℃，此溫度為涂刷的最適宜溫度；

3)在模具澆冒系統(tǒng)用涂料筆進(jìn)行涂刷，澆道涂料厚度一定要控制在0.3mm～0.5mm之間；而冒口涂料厚度為1mm～3mm；

4)等加熱到所需溫度后，把步驟3噴涂完的鑄件模具放入保溫爐里烘烤，從而使模具工作的溫度達(dá)到380℃左右，但不得高于420℃低于350℃，然后維持1h～2h。

下面通過(guò)具體實(shí)施作進(jìn)一步說(shuō)明，為尋求金屬型模具涂料的最優(yōu)配置，采用托盤(pán)天平稱取氧化鋅和水玻璃的質(zhì)量，稱取氧化鋅質(zhì)量分別為80g(A1)、90g(A2)、100g (A3)；水玻璃質(zhì)量分別為70g(B1)、80g(B2)、90g(B3)；無(wú)水石棉質(zhì)量分別為80g(C1)、90g(C2)、100(C3),其余為去離子水。經(jīng)過(guò)正交實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)27種方案在實(shí)際生產(chǎn)中都基本能夠滿足生產(chǎn)要求，方案A2B2C2，稍微更優(yōu)一些，使用時(shí)間長(zhǎng)，不易脫落，連續(xù)使用效果最好，有效解決金屬型鑄造生產(chǎn)過(guò)程中澆不足、冷隔等問(wèn)題。

表1 涂料組成含量(%)

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)對(duì)無(wú)水氧化鋅、水玻璃、無(wú)水石棉粉和去離子水進(jìn)行多次配比實(shí)驗(yàn)，將所配置的涂料運(yùn)用控制變量法進(jìn)行多次涂敷實(shí)驗(yàn)，分析并優(yōu)化數(shù)據(jù)參數(shù)，得到如下結(jié)論：

1)耐火材料氧化鋅和石棉粉的粒度直徑小于0.6mm，其耐火性能最好；采用模數(shù)為2.5～3.0、密度為1.50g/cm3～1.60g/cm3的水玻璃，其粘結(jié)性好；去離子水溫度應(yīng)控制在65℃～75℃。

2)涂料的最佳配比：無(wú)水氧化鋅所占比重為9%～11%、水玻璃的比重為8%～10%、無(wú)石水棉粉所占比重為8%～11%。

3)操作前準(zhǔn)備，把模具噴砂后烘烤達(dá)到適宜溫度，能使涂料的粘附性更好，涂料盡快烘干去除濕度，整個(gè)涂料噴刷均勻不留空隙。操作前所加溫度保持280℃～350℃，噴涂效果最佳。如果開(kāi)始溫度小于280℃，涂料干燥過(guò)程就太長(zhǎng)；而如果開(kāi)始溫度高于350℃，就會(huì)導(dǎo)致表層起泡甚至?xí)袈洹?/p>

4)澆道涂料厚度控制在0.3mm～0.5mm，冒口涂料厚度控制在1mm～3mm，如果噴涂太薄，起不到調(diào)節(jié)模具的冷卻速度的作用；如果噴涂太厚，涂料層容易脫落，則會(huì)影響到澆注系統(tǒng)尺寸。

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