CN1182655A - 薄壁铸件铸造用涂料 - Google Patents

Abstract

本发明属于精密铸造技术领域。特别适用于铸造薄壁和铸件厚薄相差大的特种铸件用涂料。该涂料的成分组成粘结剂为30—50%,耐火粉料为40%—60%,保温材料为5%—15%。其中粘结剂为硅溶胶或硅酸乙酯水解液中的任意一种,耐火粉料是指锆石英粉、刚玉粉及铝钒土中任意一种,保温材料是指保温石棉或保温石棉与玻璃棉丝的混合物。该涂料与现有技术相比较具有涂料配制简单,高温下有足够的强度、合适的透气性和良好的溃散性等特点。

Description

薄壁铸件铸造用涂料

本发明属精密铸造技术领域，特别适用于铸造薄壁及厚薄相差大的特种铸件的型壳用涂料。

无余量精铸是在现代技术中发展起来的一门新的铸造技术，其特点是可以铸造出几何形状非常复杂的零件。而且，除装配表面需少量加工外，其他内外表面均不需加工，铸出的零件精度高，光度好，不仅减少了加工工作量，而且可节约大量贵重金属材料。目前，在高温合金精铸件的生产过程中，主要采用熔模精密铸造工艺，即以硅溶胶粘结剂或硅酸乙酯水解液与耐火粉料混合做涂料，经蜡模沾涂料、挂砂、干燥的多次重复，直至达到型壳所需厚度，再经脱蜡、焙烧后，真空冶炼合金并浇铸铸件的生产工艺。

目前，粘结剂配制涂料主要采用粘结剂与耐火粉料直接混合搅拌的方法。所使用的粘结剂主要有硅酸乙酯水解液及硅溶胶。

硅酸乙酯涂料具有表面质量好、干燥迅速、高温及常温强度大、不易变形、制壳周期短等优点，但其价格高、涂料配制前需进行水解反应，制作过程时间长、工艺复杂、且涂料保存时间短，如掌握不好，还经常造成型壳内表面出现“白霜”现象，使铸件质量下降。

全硅溶胶涂料的特点是型壳表面质量好、高温强度大、不变形、不出“白霜”，和涂料配制简单、保留时间长，并可反复使用，而其价格只有硅酸乙酯的三分之一左右。存在的主要问题在于环境对其干燥程度的影响大、时间长、效率较低，如干燥控制不好，可造成型壳内表面在脱蜡时出现脱落。采用上述粘结剂涂料制作方法均可得到较高质量的型壳，但在进行薄壁无余量叶片的生产中，则遇到了较大的问题；铸出的叶片在薄壁边缘出现裂纹，造成铸件大量报废。

本发明的目的是提出一种生产薄壁铸件产品的具有型壳强度高、透气性好、溃散性能优，和薄壁铸件产品质量好、性能优的涂料。

根据本发明的目的要求，我们所提出的薄壁铸件用涂料的具体成分含量(重量％)为：粘结剂30～50％，耐火粉料40～60％，保温材料5～15％。在本发明涂料的成分含量中粘结剂是指硅溶胶溶液或硅酸乙酯水解液中的任意一种；耐火粉料是指铸造用锆英石粉料，刚玉粉及铝矾土粉中的任意一种；保温材料是指保温石棉和保温石棉与玻璃棉丝的混合物中的任一种，其中保温石棉比例为85％～100％，玻璃棉丝为0～15％，经破碎混合加入涂料中，其保温材料总量占涂料总量的5～15％。

涂料的主要制作方法是将按比例称量好的粘结剂、耐火粉料、活性剂及破碎后的保温材料混合物分别加入搅拌桶中进行搅拌，使保温材料与耐火粉料充分润湿，并将气泡排出。

由于保温石棉及耐温玻璃棉丝在高温下(模壳加固层1200℃以下)具有良好的化学稳定性，且在涂制型壳过程中不与粘结剂及耐火材料发生化学反应，从而不会影响型壳的涂制质量，在这个过程中，保温石棉随涂料粘附于制壳表面，再经挂砂、干燥过程而形成保温石棉与粘结剂、砂、耐火粉料组成的壳层，由于保温石棉及耐温玻璃棉丝耐热性好、热传导率低且线收缩很小，其本身的松软形态也有利于形成型壳层间的应力分散区，从而造成型壳加热后整体线收缩性能产生变化。

由于制壳涂料中石棉材料的加入，所形成的厚度达3mm以上的保温加固层，型壳在焙烧及浇铸时其内部散热减慢，合金在铸型中得到缓慢冷却，铸件薄壁与厚壁之间的温度差得以降低，凝固速率减慢，铸件凝固收缩应力得到分散，合金在凝固过程中，通过裂纹形成敏感温度区时受到的应力将减小，从而使铸件产生裂纹的倾向变小。另外，在型壳浇铸过程中，浇铸初期由于型壳受到急热冲击，常造成型壳产生从内向外的急剧热膨胀，在型壳内层出现大量裂纹并向外层扩展。由于加固层存在有石棉及耐温玻璃长棉丝，当裂纹扩展时遇到石棉保温材料时，其传递的应力将得到释放，从而有效地减缓和阻止裂纹的继续扩展，其保温材料中的纤维增强作用也可保证型壳高温下具有足够强度。因此，在同样的浇铸条件下，加入石棉保温材料的型壳其抗裂纹性能要优于普通型壳。而且，加固层使用保温材料后，不仅起到阻止裂纹由内向外扩展的作用，还使得型壳内层形成大量非连续性的龟裂纹，造成型壳铸后整体强度(残留强度)下降，型壳溃散性能也得以相应提高，清砂工作变得较容易，当外层型壳剥落后，内层也极易清理。

本发明薄壁铸件用涂料与现有技术相比较，所制型壳具有保温性能好、涂料配制简单、高温下有足够的强度、合适的透气性和良好的溃散性，采用该涂料制备的型壳所生产的薄壁无余量叶片铸件，具有铸件成型好、表面光洁度高，铸件成品率大幅提高，且加固层型壳粘结良好，铸后铸件清砂容易的特点。

实施例

铸件实例选用精铸薄壁无余量叶片，叶片主要尺寸如下：叶片边缘(排气边)厚0.74mm，叶片厚6.1mm，叶身长59mm，叶根最厚15mm，浇铸合金材料为高硼低碳高温合金LK8合金；表1为本发明实施例涂料与现有技术涂料的主要成分比较，型壳制作分别采用硅酸乙酯水解液或硅溶胶粘结剂，耐火粉料选用铝矾土、锆英石及刚玉粉，分别按比例配制涂料，进行保温与非保温涂料涂制型壳，每组型壳组合叶片铸件若干件，合金经真空熔炼浇铸后，分别进行铸件半成品的荧光及X光探伤检验。检验结果见表2。表2为实施例与现有技术成品的性能对比。

在表1、表2中A、B、C、D、E、F、G、H、I、J为本发明涂料的成分及成品，K、L为对比技术的成分涂料及成品率。

表1实施例涂料主要成分对比(％)

试验组	硅酸乙酯	硅溶胶	刚玉粉	锆石英粉	铝钒土	保温棉		备注
									石棉	玻璃棉
						A	32.6				/	/	/	60.87	6.0	0.53	4层
B	31.25	/	/	/	58.33			9.17	1.25	4层
						C	/				31.25	/	/	62.5	5.32	0.93	4层
D	/	30.0	/	/	60.0			8.5	1.5	4层
						E	/				23.8	64.71	/	/	5.2	0.76	4层
F	/	23.07	62.27	/	/			8.58	0.85	4层
						G	/				29.41	/	71.43	/	4.1	0.7	4层
H	/	28.30	/	69.23	/			7.0	0.7	4层
						I	/				31.25	/	/	62.5	6.25	/	4层
J	/	30	/	/	60.0			10	/	4层
						K	33.33				/	/	/	66.67	/	/	6层
L	/	35.0	/	/	65.0			/	/	6层

              表2实施例薄壁无余量叶片浇铸后成品对比

试验组	序号	粘结剂	保温层	浇铸成品	荧光检验	X光探伤	合格品	合格率
									A	1	硅酸乙酯	有	18	14	13	13	68.4％
2	硅酸乙酯	有	18	15	14	14	73.6％
								B		1	硅酸乙酯	有	19	16	15	15	78.9％
2	硅酸乙酯	有	18	15	14	14	73.6％
									C	1	硅溶胶	有	19	16	15	15	78.9％
2	硅溶胶	有	17	14	14	14	73.6％
								D		1	硅溶胶	有	19	17	17	17	89.5％
2	硅溶胶	有	18	16	16	16	84.2％
									E	1	硅溶胶	有	17	14	13	13	68.4％
2	硅溶胶	有	18	16	14	14	73.6％
								F		1	硅溶胶	有	18	16	15	15	78.9％
2	硅溶胶	有	19	18	15	15	78.9％
									G	1	硅溶胶	有	17	15	13	13	68.4％
2	硅溶胶	有	16	14	12	12	63.2％
								H		1	硅溶胶	有	18	16	15	15	78.9％
2	硅溶胶	有	17	15	14	14	73.6％
									I	1	硅溶胶	有	17	14	14	14	73.6％
2	硅溶胶	有	18	15	13	13	68.4％
								J		1	硅溶胶	有	19	16	16	16	84.2％
2	硅溶胶	有	18	16	15	15	78.9％
									K	1	硅酸乙酯	无	4	2	2	2	10.5％
2	硅酸乙酯	无	2	0	0	0	0
								L		1	硅酸乙酯	无	3	2	0	0	0
2	硅酸乙酯	无	2	1	1	1	5

Claims (5)

1、一种薄壁铸件铸造用涂料，其特征在于该涂料的具体成分含量为(重量％)：粘接剂30-50％，耐火粉料40-60％，保温材料5-15％。

2、根据权利要求1所述涂料，其特征在于在涂料中粘接剂是指硅溶胶溶液或硅酸乙酯水解液中的任意一种。

3、根据权利要求1所述涂料，其特征在于耐火粉料是指铸造用锆英石粉料、刚玉粉料及铝钒土粉料中的任意一种。

4、根据权利要求1所述涂料，其特征在于保温材料是指保温石棉和保温石棉与玻璃棉丝的混合物中的任一种。

5、根据权利要求1、4所述涂料，其特征在于保温材料中保温石棉与玻璃棉丝混合物的成份配比为，保温石棉含量为(重量％)85％-100％，玻璃棉丝含量为0-15％。