CN107584082B - 一种向铸型涂覆涂料的方法 - Google Patents
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Abstract
一种向铸型涂覆涂料的方法，在向铸型涂覆涂料时，先在所述铸型表面涂覆1‑2道底层涂料，每涂覆一道底层涂料均进行干燥处理，然后再在底层涂料表面涂覆1道以上外层涂料，每涂覆一道外层涂料均进行干燥处理，其中，外层涂料所包含的耐火骨料主体成分不同于底层涂料所包含的耐火骨料主体成分。通过对涂料涂覆方式的改进，以及对底层涂料和外层涂料耐火层级的配合，使涂料即能起到充分的隔热效果，又能在铸造后实现良好剥离，性能发挥出最大效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸造过程控制方法，特别涉及一种向铸型涂覆涂料的方法。
背景技术
在铸型（包括型芯）的工作表面涂覆一层涂料，可以有效防止和减少铸件表面粘砂、夹砂等缺陷，降低铸件表面粗糙度，提高铸件表面质量，可以说，铸造涂料的质量是关乎铸件尺寸精度的最直接因素。常用的铸造涂料种类繁多，根据稀释载体不同基本可以分为两类——水基涂料和醇基涂料。水基涂料指的是分散在作为分散介质的水中的涂料，醇基涂料指的是分散在作为分散介质的醇中的涂料，水基涂料应用较广，配制方便，使用安全，但由于水基涂料需要烘干或自然干燥，通常导致铸件生产的周期变长。醇基涂料在涂覆后经点燃既可固化，不需烘干，缩短了生产周期，简化了工艺，节约了能源和设备投资，但醇基涂料的载体由于主要为甲醇、乙醇等易燃危险成分，在包装、运输、贮存等方面受到一些约束，但总体而言，在各类钢、铁、有色金属铸造中也得到了广泛的应用。铸造材料一般具有较多的合金元素，而且多数铸件都具有复杂的形状，金属液浇注温度高，如果生产工艺控制不当或者涂料质量较差，铸件表面很容易出现条、块形突起等缺陷，当缺陷布及整个铸件表面，将很难清理，严重影响铸件的表面质量，可能造成产品报废。
业内普遍观点认为铸件产生上述缺陷的原因主要是涂料成分的搭配，涂料成分的搭配最主要的方面包括耐火骨料与粘结剂、悬浮剂以及其它辅料的搭配，也包括耐火骨料自身的搭配，耐火骨料是涂料中的基本组成部分，石英粉、锆英粉、铬铁矿粉等是最常用的耐火粉料，需要在涂料中需加入粘结剂、悬浮剂等保证涂料的一致性并使涂料具有一定的粘结力、良好的悬浮性，当然还需保证有良好的涂覆性能，常用的悬浮剂有膨润土等，常见的粘结剂有水玻璃、硅溶胶等。耐火骨料自身的搭配则至关重要，如果涂料在浇注高温下发生严重烧结，降直接导致涂料层和砂在金属液冲刷下结合，与铸件粘附，而如果涂料烧结性差，在浇注高温下难以呈现成壳倾向，则容易因涂层减薄而发生砂的烧结，造成铸件表面条、块等突起缺陷。
本发明人研究发现，涂料成分的搭配不是一个单方面问题，在浇注前向铸型涂覆涂料的操作与涂料成分的搭配是有内在关系的，基于该发现，本发明人重新总结铸造涂料存在缺陷的原因，一是耐火骨料与辅料的搭配不合理，二是耐火骨料本身的搭配不合理，三是涂料的层级单调，四是涂料的传统涂覆方法尚不完善，其中特别指出，铸型涂料的骨料搭配和层级设计是首先要依赖于涂料涂覆方式的，需要从涂料材料选择和涂覆使用的全角度提出有效的办法，这就是为什么虽然大量涂料技术在骨料搭配或者涂料整体涂覆性、剥离性等方面进行了研究，提出了改进，但仍然不能使涂料发挥最大效果的原因。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的涂料涂覆方式单一，骨料及辅助成分搭配不合理、层级单调，涂覆方式和涂料成分设计不能有效配合，不能发挥涂料最大效果等问题，提出了一种向铸型涂覆涂料的新方法，该方法以涂料成分设计为依据，合理高效，配合以涂料的层级组合以及辅料选择，能够发挥涂料最大效果，有效防止铸件的粘砂、夹砂、突起等缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种向铸型涂覆涂料的方法，其特征在于，于浇注金属液之前，在向铸型涂覆涂料时，先在所述铸型表面涂覆1-2道底层涂料，每涂覆一道底层涂料均进行干燥处理，然后再在底层涂料表面涂覆1道以上外层涂料，每涂覆一道外层涂料均进行干燥处理，其中，外层涂料所包含的耐火骨料主体成分不同于底层涂料所包含的耐火骨料主体成分。此处，主体成分指的是在当前层涂料的耐火骨料中，占比最高的一种或两种成分。
在上述技术方案中，所述铸型优选为钢铁类铸件的砂型，更具体的，所述铸型可以是一种高铬铸钢件砂型。
作为对上述技术方案的优选，所述底层涂料至少包含耐火骨料、粘结剂和悬浮剂，所述外层涂料至少包含耐火骨料、粘结剂和悬浮剂，所述底层涂料中的耐火骨料同时包含锆英粉、氧化钛、碳化硅和高岭土，所述外层涂料中的耐火骨料同时包含莫来石粉、铝矾土熟料、滑石粉和碳化硅。
作为对上述技术方案的优选，所述底层涂料和外层涂料中的粘结剂均包含常温粘结剂和高温粘结剂，常温粘结剂选择聚乙烯醇或水溶性酚醛树脂，高温粘结剂选择三聚磷酸钠或三聚磷酸二氢铝，所述底层涂料和外层涂料中的悬浮剂均包含膨润土。
作为对上述技术方案的优选，所述的底层涂料中的耐火骨料组成为30-35重量份锆英粉、16-21重量份氧化钛、15-19重量份碳化硅和20-23重量份高岭土，所述外层涂料中的耐火骨料组成为35-40重量份莫来石粉、15-20重量份铝矾土熟料、10-15重量份滑石粉和10-15重量份碳化硅。
作为对上述技术方案的优选，在所述底层涂料中加入的常温粘结剂和高温粘结剂的总量为6-15重量份，在所述外层涂料中加入的常温粘结剂和高温粘结剂的总量为8-17重量份，在所述底层涂料中加入的悬浮剂为5-15重量份，在所述外层涂料中加入的悬浮剂为5-15重量份，还可分别在上述铸型涂料的底层涂料和外层涂料中加入总用量不超过5重量份的消泡剂和/或防腐剂。
作为对上述技术方案的优选，上述铸型涂料的底层涂料和外层涂料的载体均为水，上述铸型涂料的底层涂料和外层涂料的载体水的用量均为25-40重量份。
本发明的向铸型涂覆涂料的方法，其技术效果如下：
（1）首先，根据涂料与金属液接触时温度变化的特点，采用分层多道次涂覆的方法，同时，涂覆在铸型表面的底层涂料和涂覆在底层涂料表面的外层涂料其耐火度以不同层级配合，底层涂料耐高温性高，兼具一定可烧结性，外层涂料则在绝热性方面更突出，使涂料性能发挥出最大效果。
（2）涂料各层内的成分搭配也更趋于合理，所选取的耐火骨料即能起到充分的隔热效果，又能在铸造后实现良好剥离。
（3）该涂料对各类铸型尤其是大型或精密钢铁类铸件的铸造砂型具有很高适用性，可显著提高铸件表面质量，防止了铸件的粘砂、夹砂、突起等缺陷。
具体实施方式
实施例1
根据本发明的技术方案，提供一种向高铬铸钢件铸造砂型涂覆涂料的方法。
具体的：在浇注高铬铸钢零件时，于浇注高铬铸钢金属液之前，在砂型表面涂覆1道底层涂料，该底层涂料为水基，烘干后再在所述底层涂料表面涂覆2道外层涂料，每道后均烘干。
所述底层涂料由以下成分组成：35重量份锆英粉、16重量份氧化钛、19重量份碳化硅、20重量份高岭土、6重量份水溶性酚醛树脂、3重量份三聚磷酸钠、10重量份钙基膨润土、25重量份载体水。
首先向搅拌釜中一次加入25重量份的载体水，然后在搅拌下向搅拌釜中加入6重量份水溶性酚醛树脂、3重量份三聚磷酸钠、10重量份钙基膨润土，高速搅拌8分钟，最后在搅拌下向搅拌釜中加入35重量份锆英粉、16重量份氧化钛、19重量份碳化硅、20重量份高岭土，高速搅拌20分钟。
所述外层涂料由以下成分组成：40重量份莫来石粉、15重量份铝矾土熟料、15重量份滑石粉、15重量份碳化硅、7重量份水溶性酚醛树脂、4重量份三聚磷酸钠、10重量份钙基膨润土、28重量份载体水。
首先向搅拌釜中一次加入28重量份的载体水，然后在搅拌下向搅拌釜中加入7重量份水溶性酚醛树脂、4重量份三聚磷酸钠、10重量份钙基膨润土，高速搅拌10分钟，最后在搅拌下向搅拌釜中加入40重量份莫来石粉、15重量份铝矾土熟料、15重量份滑石粉、15重量份碳化硅，高速搅拌20分钟。
采用上述方法浇铸出的高铬铸钢零件外观平整、光滑，无粘砂、夹砂、突起等缺陷，涂料可轻易剥离。
实施例2
根据本发明的技术方案，提供一种向高铬铸钢件铸造砂型涂覆涂料的方法。
具体的：在浇注高铬铸钢零件时，于浇注高铬铸钢金属液之前，在砂型表面涂覆2道底层涂料，该底层涂料为水基，烘干后再在所述底层涂料表面涂覆2道外层涂料，每道后均烘干。
所述底层涂料由以下成分组成：32重量份锆英粉、20重量份氧化钛、16重量份碳化硅、23重量份高岭土、8重量份水溶性酚醛树脂、5重量份三聚磷酸二氢铝、15重量份钙基膨润土、35重量份载体水。
首先向搅拌釜中一次加入35重量份的载体水，然后在搅拌下向搅拌釜中加入8重量份水溶性酚醛树脂、5重量份三聚磷酸二氢铝、15重量份钙基膨润土，高速搅拌20分钟，最后在搅拌下向搅拌釜中加入32重量份锆英粉、20重量份氧化钛、16重量份碳化硅、23重量份高岭土，然后高速搅拌35分钟。
所述外层涂料由以下成分组成： 36重量份莫来石粉、18重量份铝矾土熟料、12重量份滑石粉、10重量份碳化硅、9重量份聚乙烯醇、6重量份三聚磷酸二氢铝、15重量份钙基膨润土、36重量份载体水。
首先向搅拌釜中一次加入36重量份的载体水，然后在搅拌下向搅拌釜中加入9重量份聚乙烯醇、6重量份三聚磷酸二氢铝、15重量份钙基膨润土，高速搅拌25分钟，最后在搅拌下向搅拌釜中加入36重量份莫来石粉、18重量份铝矾土熟料、12重量份滑石粉、10重量份碳化硅，高速搅拌38分钟。
采用上述方法浇铸出的高铬铸钢零件外观平整、光滑，无粘砂、夹砂、突起等缺陷，涂料可轻易剥离。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处是将在砂型表面涂覆1道底层涂料改为在砂型表面涂覆2道底层涂料，在配制所述底层涂料和所述外层涂料过程中，于加入粘结剂和悬浮剂时，同时加入2重量份的消泡剂，1重量份的防腐剂，其余均与实施例1相同，开箱后，同样得到外观平整、光滑，无粘砂、夹砂、突起等缺陷的高铬铸钢零件，涂料可轻易剥离。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种向铸型涂覆涂料的方法，其特征在于，于浇注金属液之前，在向铸型涂覆涂料时，先在所述铸型表面涂覆1-2道底层涂料，每涂覆一道底层涂料均进行干燥处理，然后再在底层涂料表面涂覆1道以上外层涂料，每涂覆一道外层涂料均进行干燥处理，其中，外层涂料所包含的耐火骨料主体成分不同于底层涂料所包含的耐火骨料主体成分，所述底层涂料至少包含耐火骨料、粘结剂和悬浮剂，所述外层涂料至少包含耐火骨料、粘结剂和悬浮剂，所述底层涂料中的耐火骨料同时包含锆英粉、氧化钛、碳化硅和高岭土，所述外层涂料中的耐火骨料同时包含莫来石粉、铝矾土熟料、滑石粉和碳化硅；所述铸型为砂型。
2.根据权利要求1所述的一种向铸型涂覆涂料的方法，其特征在于，所述底层涂料和外层涂料中的粘结剂均包含常温粘结剂和高温粘结剂，常温粘结剂选择聚乙烯醇或水溶性酚醛树脂，高温粘结剂选择三聚磷酸钠或三聚磷酸二氢铝，所述底层涂料和外层涂料中的悬浮剂均包含膨润土。
3.根据权利要求1所述的一种向铸型涂覆涂料的方法，其特征在于，所述的底层涂料中的耐火骨料组成为30-35重量份锆英粉、16-21重量份氧化钛、15-19重量份碳化硅和20-23重量份高岭土，所述外层涂料中的耐火骨料组成为35-40重量份莫来石粉、15-20重量份铝矾土熟料、10-15重量份滑石粉和10-15重量份碳化硅。
4.根据权利要求1所述的一种向铸型涂覆涂料的方法，其特征在于，在所述底层涂料和/或外层涂料中还包含消泡剂和/或防腐剂。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种向铸型涂覆涂料的方法，其特征在于，所述底层涂料和外层涂料的载体均为水。
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