熔融石英在硅溶胶型壳中的应用实践.pdfVIP

熔融石英在硅溶胶型壳中的应用实践 苏州华宏精密铸造有限公司 籍君豪 摘要 经过反复的工艺试验及一年多批量生产验证，成功地将熔融石英应用于精铸低温蜡一硅溶胶型壳生产中。不 仅降低了成本而且较大程度改善了型壳的脱壳性能，提高了后处理的生产效率取得了较好的经济效益。 1 前言 在精铸件生产中型壳耐火材料的合理选用对铸件的质量、成本和生产效率有重要的影响，目前 国内外用于生产民用商业铸件的硅溶胶型壳，绝大部分采用锆英石、高岭石作面层及背层的耐火砂、 粉料。这一组合存在以下两个问题： 1．用作型壳面层的锆英砂、粉料是一种未经深加工的天然矿料，其质量主要取决于矿源。全球80 ％的锆石产量集中在澳大利亚、南非、美国等少数国家，目前国内大多数精铸厂采用来自澳洲的优 质锆英石‘砂粉’。资源奇缺、价格昂贵。清砂脱壳性能较差也是锆英石的主要缺点之一。 2．用作型壳背层的硅铝系耐火料——高岭石熟料，包括煤矸石，焦宝石等。虽然货源广、价廉、 工艺性能好，但型壳残余强度偏高，因而铸件脱壳性能较差，后处理生产效率低。 针对上述问题，国内外精铸界都在积极探讨解决方案，“熔融石英”的推广应用为解决上述难题 开辟了新的思路，提供了有效的途径。早在2002年美国精铸件生产中型壳耐火材料比例为硅铝系耐 融石英”来替代锆英石及莫来石砂粉，作型壳面层或背层的耐火料。我国起步较晚，应用甚少。经 过一年多的反复试验和批量生产验证，我们已经将“熔融石英”逐步用于低温蜡硅溶胶型壳面层和 背层砂粉料中。现将应用结果和体会作一小结： 2 熔融石英的主要特点和应用价值 1)精铸生产中应用的主要是“不透明”熔融石英。它是优质石英砂在碳极电阻炉或电弧炉中 ℃)在1100。C高温时，约有70％会转变为方石英(析晶现象)，冷却至180～270℃时方石英由高温 型c【转变成低温型B体积聚变，型壳会产生大量裂纹而使其残留强度大大降低，提高了铸件脱壳性 (1)。熔融石英由全球最丰富的Si02经深加：[．制成，矿源广，杂质含量低，物化性能优良。且成本 仅为锆英石的1／5。 2) “较高的耐火度”及“高纯度”能使其应用于一般钢种的商业精铸佴：型壳中，作面层或背 层耐火料。涂料使用寿命长，“膨胀系数极小”(仅为锆英石及高岭石的1／10(表一)能使型壳开裂 倾向减小，使型壳铸件尺寸精度提高。“析晶”现象更使型壳脱壳性大大改善，提高了铸件后处理 生产效率。丰富的矿源，低廉的成本，又能使在硅溶胶和复合型壳中得到广泛使用。 3)必须指出，熔融石英虽然有上述许多优点，在精铸生产中有很高的应用价值，但与锆英石 和与高岭石耐火料相比仍存在一些不足之处，限制了它的推广应用。 3)仅为锆英石的l／2(表一)。用于面层型壳的撒砂料极易在浇 (1)密度很小(平均为2．29／cm 注时产生“穿钢”废品。 (2)熔融石英粉——硅溶胶涂料对蜡模表面的润湿性很差。其涂挂性，覆盖性和流平性远不如 锆英粉——硅溶胶涂料。也不及刚玉粉及精制石英硅溶胶涂料，这些，直接影响到铸件表面质量。 (3)相对于高岭石熟料其成本高3～4倍。阻碍了它在型壳背层中的推广应用(尤其对于附加 值较低的商业铸件)。 一184— 如何扬长避短，在型壳中合理利用“熔融石英”解决硅溶胶型壳的两大难题是精铸：【作者共同 努力的方向。 3熔融石英在面层型壳中的应用 按前述，美国2002年精铸型壳耐火料中“熔融石英”已占30％。铝硅系耐火料占55％， 据统计背层耐火材料约占硅溶胶型壳的80％。面层耐火料占20％(质量分数)，故美国已使用的熔 融石英30％中有25％用于背层，仅5％由于面层。主要是在锆英粉涂料中加入5～10％的熔融石英 粉来改善深孔或复杂件脱壳性。这在国外典型面层涂料配方中均有此二[艺。生产实践也证实，在面 层型壳中(砂或粉料)应用“熔融石英”要比在背层型壳中困难得多。 3。1 在面层型壳撒砂中的应用 (一)首先我们仍采用锆英粉——硅溶胶涂料，只将撒砂由锆石改为熔融石英砂(100／120目)。 ’ 多次生产验证存在以下几个质量问题： 1)蒸汽脱蜡后型壳内表面有多处细长裂纹出现(同时脱蜡的撒锆砂型壳无裂纹)。浇注后，型 壳表面出现许多长条状“飞翅”(披锋)。 2)浇注后铸件结构复杂处(直角凹槽处)有“