塗料在消失模鑄造生產過程中的作用
2021-11-20
一、消失模塗料的作用、基本組成及性能
(1)塗料的主要作用
- 1、塗層可提高泡沫模型的強度和剛度，防止模型在搬運、塗裝、填砂、振動過程中損壞或變形。
- 2、澆注時，塗層是液態金屬與乾砂之間的隔離介質。 塗層將熔融金屬與填充的砂分開，防止熔融金屬滲入砂中，從而確保鑄件表面光滑乾淨，不粘砂。 同時防止乾砂流入熔融金屬與泡沫之間的間隙，造成模具塌陷。
- 3、塗層使泡沫型熱解產物（大量氣體或液體等）順利逸出到填充砂中並被瞬間吸出，防止鑄件產生氣孔、皺紋、增碳等缺陷，和殘留物。 （由於澆注不同合金時澆注溫度不同，泡沫型的分解產物有很大差異。澆注鑄鐵、鑄鋼等黑色金屬時，由於溫度高於1350-1600℃，熱解產物為以氣態為主，要求塗層具有良好的透氣性，鋁合金鑄造時，熱解產物主要為液態，溫度約為760-780℃，液態分解產物要求與塗層並順利滲透到塗層中。該層被塗層吸收並從型腔中排出。）
- 4、塗層具有隔熱性能，可避免和減少金屬液在充填過程中的熱損失，提高薄壁件的充填完整率。
(2)塗料的基本成分
消失模塗料一般由耐火材料、粘合劑、載體（水、乙醇）、表面活性劑、懸浮劑、觸變劑和其他添加劑組成。 各種配料均勻混合在一起，在包覆和澆注過程中發揮綜合作用。- 1.耐火材料（骨料）。 顧名思義，它是塗料中的骨架材料，決定了塗料的耐火度、化學穩定性、吸附和隔熱性能。 粗細粒度配置和顆粒形狀對塗層的透氣性有較大影響。 粒度不能太細，形狀最好是柱狀和圓形，其次是片狀。
- 2. 粘合劑。 它是確保消失模塗層具有更高強度和更高透氣性的不可缺少的添加劑。 主要有有機和無機兩種。 其中有機結合劑（糖漿、澱粉、糊精、羧甲基纖維素CMC）在常溫下可以增加塗層的強度，在澆注過程中會流失，有效提高塗層的透氣性。 無機結合劑（納米膨潤土、水玻璃、矽溶膠）可以保證塗層在室溫和高溫下的強度。 通常需要正確使用多種粘合劑，以保證和提高塗層的性能。
- 3. 載體。 水基和酒精基（酒精）。
- 4.表面活性劑（潤濕劑）。 主要用於改善水性消失模塗料的塗佈性。 分子是兩親性分子，既可以是親水性的，也可以是親脂性的。 添加到塗料中時，親水端與水性塗料中的水結合，親油端被泡沫模具吸引，使其定向排列在泡沫模具的表面，像連接塑料模具和油漆。
- 5. 懸浮劑。 為防止固體耐火材料在塗層中沉澱而添加的物質。 同時，它對調整塗料的流變性和提高塗料的工藝性能起著重要的作用。 相應的選擇主要是根據耐火材料的種類和載體的種類。 （水性塗料常用的懸浮劑有：膨潤土、凹凸棒石、羧甲基纖維素鈉等。有機溶劑塗料常用的懸浮劑有：有機膨潤土、鋰基膨潤土、凹凸棒石、聚乙烯醇縮丁醛PVB等） .
- 6.觸變劑。 凹凸棒土。 觸變性，在一定剪切速率的作用下，塗料的粘度隨著剪切時間的延長而逐漸降低（變稀），在剪切停止後，隨著時間的延長，粘度逐漸恢復（增稠）。
- 7.其他配件。 消泡劑，一種可以消除塗料中氣泡的添加劑（常用的消泡劑有：正丁醇、正戊醇、正辛醇），添加量為0.02%。 防腐劑是防止水性塗料發酵、腐敗和變質的添加劑（苯甲酸鈉是食品工業中使用的防腐劑，安全性好）。 添加量為0.02%-0.04%。
(3)塗層的性能
消失模塗料應具備以下性能：強度、透氣性、耐火性、隔熱性、快速耐寒耐熱性、吸濕性、吸附性、易清洗性、塗層、滴流（流平）、懸浮等。 大致可以分為兩類：工作績效和過程績效。- 1.工作表現。 包括：強度、透氣性、耐火性、保溫性、快速耐寒耐熱性、吸濕性、吸附性、易清洗性。 其中，最重要的性能是強度、透氣性和耐火度。
- 2. 工藝性能。 包括：塗層、滴流（流平）、懸浮。 其中，最重要的性能是塗層和滴流（流平）。 由於泡沫模型本身俱有非潤濕性，因此要求塗層具有良好的塗層性能。 低滴流（流平）是保證塗層厚度均勻，減少浪費和環境污染的主要手段。塗層應具有“厚而不粘”和“滑而不滴”的工藝效果。
- 3. 提高塗層性能的方法。
2.消失模塗料的選擇
(1) 化學性質（pH）
- 1、酸性鑄鐵和鑄鋼（碳鋼、低合金鋼）應選用相應的酸性和中性耐火材料，如藍晶石、鱗片石墨、矽砂等。
- 2、中性高合金鋼應對應弱酸性和中性的耐火材料，如鋯藍晶石、剛玉、鋯英砂、鱗片石墨等。
- 3、與鎂質、鎂橄欖石等鹼性耐火材料相對應選擇鹼性高錳鋼。
- 4、應相應選用鋁合金等耐火材料
(2)物理性能（澆注溫度）
主要根據澆注系統設置、工藝參數設置、埋箱組類型、操作習慣和熟練程度、現場環境等因素提出不同的要求。3. 油漆的製備和儲存
塗料製備設備主要有膠磨機、球磨機、低速密煉機、高速密煉機等，其中膠磨機和球磨機的優點是骨料和粘結劑等組分可以充分相互潤濕，而且涉及的氣泡很少。 缺點是操作不方便，塗層準備時間長，噪音大。 高速混合機逐漸成為塗料製備的主流設備。 如果沒有高速混合機，可以使用低速混合機來延長混合時間，以獲得理想的混合效果。(1)塗層製備過程
- 1、高速攪拌的目的和作用。 將粉末和水徹底混合，製成均勻的漿液。 通過高速攪拌，使粘結劑中的纖維和粉狀物質受到剪切和離散加工，便於充分混合。 高速攪拌時間不少於2小時
- 2、低速攪拌的目的和作用。 去除因高速攪拌而吸入塗料中的氣體。 保證塗層的強度有助於提高鑄件的表面質量。 低速攪拌2小時或連續攪拌。
(2)塗料的質量控制
- 1. 密度。 反映鍍層的薄度，也反映鍍層過程中鍍層的厚度。 它是塗料的重要質量指標，一般用密度來控制生產現場。 測量工具：比重計（Pomemeter）
- 2、塗料的PH值（酸度、鹼度）。 需要在塗料中加入多種有機結合劑和水。 為了保證這些有機物和水的穩定性，以及塗層化學性質對熔融金屬的適應性，應加以控制。 可以用PH試紙和PH計測量。
- 3. 塗層重量。 塗層的厚度可以通過稱重兩次塗層後的模型重量並測量塗層的重量來估計。
(3) 油漆的儲存
油漆最好隨時準備，及時使用。 剩餘油漆易存放於陰涼處，不宜長期存放。 根據存放地點的天氣和環境，一般夏季存放時間為2-5天，冬季存放時間：5-10天。 同時應避免發酵或冷凍。四、塗裝及注意事項
（一）塗裝方式（刷塗、浸塗、淋塗、噴塗）及適用範圍
毛刷：適用於大中型單件小批量生產。 浸漬和淋水：適用於大批量、形狀複雜的小形狀。 噴塗：一般適用於薄壁或易變形易損壞的形狀。(2)塗層厚度的合理選擇
鍍層厚度應根據金屬液的種類、鑄件的結構、形狀的複雜程度、重量、壁厚、澆注系統的設置和選擇等因素的需要綜合設置。 對於模具樣品，在保證塗層強度和抗沖刷性能的前提下，應盡量減少塗層的厚度，有利於提高透氣性。 可以在0.3-3.5mm之間選擇。 對於澆注系統，應盡可能提高塗層強度，適當增加塗層厚度，可在3.5-6mm之間選擇。（二）注意事項
- 1、充分利用水性塗料的觸變性（塗料在攪拌過程中粘度下降，攪拌停止後粘度上升）。 在連續攪拌和溫度控制的條件下進行塗層，以獲得均勻的塗層，減少模型的變形。
- 2、選擇合適的攪拌速度。 可控制在10-20轉/分鐘。 如果轉速太低，油漆可能會沉澱； 如果轉速太高，油漆會被氣體吞沒並產生氣泡。
- 3、應注意合理控制花紋浸入油漆的位置、角度、方向、速度、強度等，防止出現變形、破損、氣泡等缺陷和問題。
- 4. 塗層要保證塗層均勻並完全覆蓋圖案的所有部分。
- 5、防變形防破損應貫穿塗裝、掛裝全過程。 放置塗層模型時，應充分考慮乾燥效果和防止變形損壞。
（四）塗裝作業中典型的不良習慣
- 1. 搖一搖。 塗完的模型應放置在靜止架上，油漆會自然滴落，以獲得均勻光滑的塗層。 人工搖晃雖然可以提高塗佈速度，但同時也會破壞塗層的均勻性和流平性，導致塗層變薄或局部堆積。 （插入視頻）
- 2. 露水。 俗稱“魯白”。 部分塗層或大面積未塗漆，不採取補救措施，允許轉入下道工序。 這會導致塗層變薄，降低強度等性能，從而影響鑄件質量。 （插入照片）
5. 油漆乾燥
（一）乾燥方法及設備
自然環保方式：採用露天干燥或陽光房、溫室加熱乾燥，達到脫水、除濕、乾燥的效果。 加熱除濕方式：採用專用烘房，通過燃燒煤、煤氣、電力、地熱、蒸汽等，使烘房溫度升高和保持，並採用專用設備排濕，達到烘乾效果。脫水、除濕和乾燥。(2)乾燥過程的質量控制
- 1.乾燥溫度。 35-50℃。 在保證除濕效果和效率的前提下，可以採用低溫乾燥。 同時，乾燥溫度不宜設置過高。 當溫度超過50°C時，模型容易出現膠體軟化、脫落等問題。
- 2.升溫速度。 加熱速度不宜過快，控制在5-10℃/小時。 如果加熱速度過快，塗層容易出現裂紋、分層甚至剝落。
- 3. 乾燥時間。 根據具體乾燥設備、環境和型號的複雜程度和大小，一般來說，第一道塗層的干燥時間應控制在8-12小時或更長時間。 第二道塗層的干燥時間應控制在16-24小時或更長時間，第三道塗層的干燥時間應控制在20-24小時或更長時間。 原則上，應在每次通過之間進行稱重檢查。 確認完全乾燥後，應進行下一次油漆。
- 4.塗層修復和修復。
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