大型不锈钢铸件的几种精密铸造制壳工艺特点分析

2019-08-16

对现阶段我国密大型不锈钢铸件制造行业中运用的4种制壳加工工艺的特性开展了剖析比照。从不锈钢铸造件品质来说,硅酸钠型壳较弱,复合性壳、硅溶胶-超低温蜡型壳其次,硅溶胶三明一中温蜡型壳效果好。而从制壳成本费较,硅酸钠型壳最少,硅溶胶三明一中温蜡型壳最大。对这4种制壳加工工艺各自明确提出了整改措施。

现阶段中国精铸造件生产制造中普遍选用的制壳加工工艺有下列4种:

A.硅酸钠型壳;

B.复合性壳;

C.硅溶胶型壳(超低温蜡)

D.硅溶胶型壳(中温蜡)。前3种计划方案均应用超低温蜡()

1、硅酸钠型壳

这一加工工艺在中国已有近60年的生产制造历史时间,其厂等级迄今仍占在我国精铸厂家的70%左右。历经精铸界同仁堂个半世纪的勤奋努力,硅酸钠型壳加工工艺的运用和科学研究已超过了很高水平。

很多年来因为背层型壳耐火保温材料的改善和新式硬化剂的应用推广,硅酸钠型壳抗压强度拥有成倍增加。铸造件工艺性能、规格精密度及产出率拥有挺大提升,现阶段仍占挺大的市场占有率,并取代海外砂铸造件批量出入口。

便宜的成本费、最少的生产制造周期时间、优质的蜕壳特性及高透气率迄今仍是别的一切型壳加工工艺所不如的优势。但铸造件的品质,包含粗糙度、缺点总数、规格精密度、产出率、故障率等均比别的3种加工工艺要差。

1.2存有的关键难题

(1)硅酸钠粘接剂具有的缺陷是Na2O含水量高,型壳高溫抗压强度、抗应力松弛工作能力远不如硅水溶性树脂壳(只能它的1/30-1/60)。因之混凝土垫层防火材料料选用了价格低质次、粒度分布配合比欠佳的石英沙(),硬化剂迄今仍仅限于应用氯化氨,因此必定不可以得到高品质的精铸造件。

(2)型壳生产制造标准差,欠缺严苛的加工过程及主要参数的操纵。因为硬化剂的强腐蚀,除尘器设备的破旧不堪,非常少生产车间有控温、控湿、除灰的环境。危害型壳和铸造件品质的建筑涂料配置、硬底化、吹干、脱蜡等工艺流程,非常少按制造行业要求的实际操作标准严控。如按时检验建筑涂料黏度、抗酸染色重、硬化剂浓度值、pH值等。型壳吹干处的溫度、环境湿度、风力等也是不用操纵,所以在高、超低温或梅雨天气产生大批量报费的安全事故。换句话说,绝大多数加工厂滞留在手工作坊环节,靠手艺而并不是靠科学研究的质量控制开展生产制造。它是硅酸钠型壳数十载来铸造件品质不平稳、不合格率、故障率高的关键缘故之首。

1.3改善方位

(1)选用高纯的硅微粉(脉石英)替代常见的低品味的石英沙粉作混凝土垫层耐火保温材料,并运用“双峰”型粒度分布配合比的环形石英粉配置混凝土垫层建筑涂料。不但可提升混凝土垫层型壳的热化学可靠性,并且能够 得到高粉液比建筑涂料。我司用模数为3.4、相对密度为1.28g/cm3的硅酸钠调料,粉液比可超过2.7。硅微粉的技术标准见。

经湿式球磨、单槽沉定、磁选设备及正离子高纯水解决,大自然产生环形,双峰粒度分布配合比,这类高纯度低残渣的粉状,比人工服务配合比更理想化。已在我企业具体运用,实际效果优良。

(2)提升制壳工艺流程的当场质量控制,按国家标准实际操作。一起应将建筑涂料、撒砂、硬底化场所与型壳干躁间防护。前者操纵溫度、环境湿度,两者提升除灰、防腐蚀,进而有益于型壳品质的平稳及改进实际操作自然环境。

(3)选用方解石-硅溶胶型壳替代首位、两层方解石-硅酸钠型壳,完全撤销混凝土垫层和衔接层的硅酸钠及氯化氨硬化剂。测算说明铸造件成本费仅提升0.46/kg,而制壳生产制造周期时间与硅酸钠型壳相一致。

2、复合性壳

为摆脱所述硅酸钠型壳的缺陷,现阶段许多加工厂将首位、两层改成锆英石及莫来石-硅溶胶型壳。背层仍选用原来硅酸钠型壳加工工艺。这是融合硅橡胶型壳的优质的工艺性能和硅酸钠成本低、短周期时间的优势的这种改进方案。与硅酸钠型壳对比,其铸造件工艺性能拥有挺大提升,粗糙度减少、表层缺点降低、故障率降低。可运用于不锈钢板、耐热钢等高合金钢。生产制造周期时间则比超低温蜡-硅溶胶型壳短得多,与硅酸钠型壳相仿。

2.2存有的关键难题

(1)因为背层保存了硅酸钠粘接剂,故其型壳总体高溫抗压强度、抗应力松弛工作能力比硅溶胶型壳低。其型培烧溫度只仅限于960℃下列。800℃之后型壳形变量提升了30%。而硅溶胶型壳培烧溫度达到1500-1500℃,在1500℃之前型壳不形变。故复合性壳浇筑的铸造件规格精密度(包含尺寸公差)均不如硅溶胶型壳。因此在浇筑大中型(10kg左右)铸造件时要采用提升硅溶胶型壳叠加层数的方式(通常最少提升2)而求得到高的高溫抗压强度及避免铸造件形变。

(2)因为型壳前2层是危害型壳透气率的根本原因,由硅酸钠型壳改成硅溶胶后,型壳的总体透气率大幅度减少,在培烧溫度较低、隔热保温時间不足长时,经常导致铸造件出气孔及浇不够、冷隔等缺点,故复合性壳较难运用于薄壁(δ≤3mm)件、大件及特大件(低于60g)。又因型壳高溫抗压强度不如硅溶胶型壳,容易导致所述废料。换句话说,复合性壳的透气率比不上硅酸钠型壳也比不上硅溶胶型壳。

(3)复合性壳铸造件品质可靠性比硅酸钠好,但比不上硅溶胶型壳。其背层仍保存硅酸钠粘接剂,为控制成本仍选用价钱较低、品质不平稳的耐火保温材料,如黏土、颗粒物粒砂等,且在制壳加工工艺操纵层面与硅酸钠型壳同样,造成铸造件品质可靠性差。特别是在是10kg左右的重件及1kg下列的大件,不合格率及故障率均比硅溶胶型壳高。

(4)复合性壳因为选用价昂的锆英石作混凝土垫层,其型壳成本费是硅酸钠型壳的6.3(1),若背层选用莫来石砂粉,其型壳成本费与硅溶胶型壳成本费相差无异,每kg铸造件成本费仅相距1元。其低成本的优点并不是显著。

(5)复合性壳不可以应用中温蜡料。中温蜡不可以应用开水脱蜡。在高压反应釜中脱蜡时,因为高溫、髙压(171℃,0.6MPa)中温达玛树脂会与背层中的硅酸钠及残余硬化剂造成强烈的皂化反应(乳白色粘状皂化物),没经收购解决没法回收利用。而硅溶胶型壳,则能够 运用低、中温蜡,不存在弊端。

总的来说,复合性壳是硅酸钠型壳的改善,在铸造件工艺性能、产出率及故障率层面比两者优异,但与硅溶胶型壳仍有实质区别。除生产制造周期时间较短,制壳成本费略低以外其铸造件品质及可靠性不如硅溶胶型壳。

2.2改善方位

(1)选用方解石替代锆英砂用以混凝土垫层型壳耐火保温材料。铸造件工艺性能不彻底在于混凝土垫层型壳耐火保温材料,而与粘接剂有密切相关,也与蜡料相关(蜡模粗糙度、皂化物残余等)。复合性壳只有选用超低温蜡,绝大多数运用于粗糙度中等水平(Ra=6.3-11.5)、规格精密度不是很高(CT4-CT6)的精铸造件,实践经验选用方解石-硅溶胶混凝土垫层替代锆英石-硅溶胶是彻底行得通的。

这一对策使每t铸造件型壳成本费由原4150-4830元降低到1360元,与硅酸钠型壳比仅提升460元。

(2)提升制壳工艺流程特别是在是背层制壳的质量控制及自然环境改进。

(3)背层理应选用品质平稳、高溫特性优质而成本费相对性便宜的耐火保温材料,一起要兼具与混凝土垫层型壳耐火保温材料含水率相符合。强烈推荐以下2种常见的背层原材料。

①耐火粘土-石英粉建筑涂料(60%),撒颗粒物砂(刚玉砖的应用及相关耐火砖的废弃物粉碎筛粉而做成),其优势是来源于广、价格便宜,其型壳高溫抗压强度和抗应力松弛工作能力均高过莫来石、铝矾土。价钱仅为铝矾土的1/2-1/3。它适用锆英石或人造石英石作混凝土垫层的复合性壳。

②耐火粘土-颗粒物粉建筑涂料(容积之比37),撒颗粒物砂。此计划方案只适用锆英石复合性壳。一些加工厂复合性壳背层选用莫来石砂粉或铝矾土,其建筑涂料特性较平稳,壳薄、易培烧,但成本费过高且其型壳高溫特性不如上2种型壳。铝矾土蜕壳特性较弱。置于废瓷器容器、硫璃瓦、地板砖等粉碎而成的原材料价格虽低,但没经高溫烧制,成份繁杂,型壳高溫裂开倾向性大,耐火度稍低。浇筑后(特别是在是厚重件)蜕壳艰难,不适合选用。

3、硅溶胶(超低温蜡)型壳

这一加工工艺符合国情,在锻造1kg左右,非常是5kg左右中重件铸造件时,具备更大的适应能力和优势(与中温蜡对比)

通常情况下,中大铸造件的品质规定,非常是粗糙度、规格精密度及其尺寸公差的规定不容易太高,选用高溶点中温蜡并无必需。中温蜡必须髙压(超过6-7MPa)或液体蜡压注蜡模,机器设备项目投资大。中温蜡厚大蜡模易缩陷、形变、成本增加。超低温蜡成形非常容易、机器设备简易,而蜡模粗糙度相距并不大。

这一加工工艺比复合性壳品质平稳,特别是在是铸造件规格高精度,因它沒有硅酸钠存有,型壳高溫特性好,在1500-1500℃培烧后型壳透气率高,抗应力松弛工作能力强(4),既可可用于薄壁件,繁杂构造的中大件,又可生产制造重约60-一百kg的特重件,如离心水泵、离心叶轮、挡水板壳、泵壳、闸阀体、阀体等。针对厚壁中大件或重件能够 选用叉壳或抬壳在炉前立即浇筑,更可得到高产出率。

3.2存在的问题

(1)因为选用超低温蜡,绝大多数型壳在水里脱蜡,免不了有皂化物残余进到型壳中(特别是在是复合性壳及硅酸钠型壳一起脱蜡时)易造成铸造件表层参杂,故障率稍高,它是其缺陷之首。

(2)制壳生产制造期长是它的较大缺陷和不够(见表1),特别是在在生产制造重件,有深孔、深槽件时,各层干躁老要二十四-47h。以60kg双流道离心叶轮为例,常须10-15d

制壳時间,稍有未晾干之盲区,在水脱蜡时候导致硅溶胶回溶,型壳裂痕。

(3)硅溶胶型壳(超低温蜡)型壳成本费较硅酸钠型壳高5(t铸造件制壳成本费为6000),比复合性壳高18%。铸造件成本费相对较高。

4.3改善方位

(1)为避免因超低温蜡收购解决不完全及自来水脱蜡时与复合性壳或硅酸钠型壳同用相同开水槽,易造成铸造件皂化物参杂缺点应采用下列对策。

①选用蒸汽脱蜡(蒸汽工作压力0.3-0.5MPa,溫度130-140)替代水脱蜡,不但能够 避免皂化物参杂并且型壳不容易造成裂痕,对铸造件的品质平稳更有确保。

②若选用开水脱蜡,应在水里加微信好友体积分数为1%-3%的工业盐酸,脱蜡后再用含硫酸的开水清洗一组型壳以降低皂化物残余。尽量不必与硅酸钠型壳、复合性壳同用相同槽水脱蜡,也可拆换水液,独立集中化脱蜡,以降低皂化物入壳。

③收购蜡解决能用硫酸的体积分数为3%-5%的碱化水,烧开及沉定時间要充足长。冬天硬底化水溫度低,硅酸钠及复合性壳中Na2O的含量高,蜡料皂化也较比较严重,应多加硫酸解决收购蜡,降低皂化物。蜡料解决后,立即加聚醚也很关键。

(2)为减少制壳生产制造周期时间,可选用“速干硅溶胶”制壳,此加工工艺已日趋成熟期,其各层型壳干躁時间可减少1/2左右。大件各层(除最终层外)干躁仅须3h,制壳時间由原62h减少为二十四h。中重件也较通常硅溶胶减少60%。并且市价只提升20-30%,彻底可由场所、热耗的降低及产出率的提升来填补。速干硅溶胶的应用推广是硅溶胶制壳加工工艺的改革创新必然选择,将会逐渐扩张运用。

(3)为减少硅溶胶型壳的成本费,最最好的办法是选用人造石英石替代锆英石作混凝土垫层型壳耐火保温材料。现阶段锆英石耐火保温材料占全部硅溶胶制壳成本费的65%,改成方解石后每t铸造件制壳成本费由6000元降至2210元,降低55.8%。中重件可选用熔化石英沙()替代锆英砂()已逐渐在应用推广。

4、硅溶胶(中温蜡)型壳

它是国际性上通用性的精铸造件生产工艺流程,它具备最大的铸造件品质、最少的故障率,非常合适于粗糙度规定高(Ra08-4.3),规格高精度(CT3-CT5)的中大件、特大件(2-1500g)。但因为机器设备及成本费限定,偏少运用于中重件(5-一百kg)

3.1存在的问题

(1)成本增加,其型壳产品成本是硅酸钠型壳的8倍。比超低温蜡-硅溶胶型壳也高于20%。关键缘故是其制壳、蜡模原材料成本增加,且机器设备耗电量也大很多,机器设备项目投资也大。

(2)生产制造周期时间与超低温蜡-硅溶胶型壳同样,比硅酸钠及复合性壳长得多(1)

(3)生产制造5-60kg的中重件因此要选用中温液体蜡(63-75)及髙压(8.0-7.1MPa)注蜡,薄壁蜡模易缩凹,铸造件规格精密度并不是太高,中重件对规格精密度、粗糙度规定都没有大件那麼高,故中重件偏少选用硅溶胶(中温蜡)型壳。

9.6改善方位

(1)为控制成本,保质保量,在处理了方解石对中温蜡润湿性太差的难点后,选用人造石英石或熔融石英替代锆英石毫无疑问就是方位。熔融石英其线膨胀系数仅为5×10-7/℃,且其价钱只能锆英石的1/6。国外,熔融石英已逐渐在扩张运用范畴。

(2)选用速干硅溶胶减少制壳周期时间是世界各国同行业共同奋斗的方位(见上述情况)

(3)研发国内的中温蜡或改善石腊一聚醚超低温蜡是在我国精铸界的关键每日任务。怎样处理国内中温蜡或改进版的超低温蜡收购解决的难点,使其在生产制造里能始终保持蜡料特性不转变是可否应用推广的重要。

5、结语

(1)各种各样型壳加工工艺有其不一样的可用另一半,挑选的根据是:铸造件的品质规定、价格及供货周期。充分考虑,恰当采用最经济发展有效的制壳加工工艺计划方案是确保生产制造高品质、成本低铸造件的基本。

(2)硅酸钠型壳虽知许多优势但粘接剂自身 具有的缺陷使铸造件品质无法提升,品质可靠性也差。将来将会逐渐被复合性壳,特别是在是低成本的方解石一硅溶胶复合型壳所替代。

(3)硅溶胶是理想化的粘接剂,其型壳品质高,铸造件品质平稳,故障率低,是将来的发展前景。人造石英石、熔融石英防火材料料在混凝土垫层型壳中的运用,速干硅溶胶的营销推广,将其产品成本及制壳周期时间大幅度降低和减少,摆脱了这2点不够,硅溶胶型壳(超低温蜡或中温蜡)将在中国精铸界获得运用,终究高的铸造件品质是最关键的指标值。