大型不銹鋼鑄件的幾種精密鑄造制殼工藝特點分析

對現(xiàn)階段我國精密大型不銹鋼鑄件制造行業(yè)中運用的4種制殼加工工藝的特性開展了剖析比照。從不銹鋼精密鑄造件品質(zhì)來說，硅酸鈉型殼較弱，復(fù)合性殼、硅溶膠-超低溫蠟型殼其次，硅溶膠三明一中溫蠟型殼效果好。而從制殼成本費比較，硅酸鈉型殼*少，硅溶膠三明一中溫蠟型殼**。對這4種制殼加工工藝各自明確提出了整改措施。

現(xiàn)階段中國精鑄造件生產(chǎn)制造中普遍選用的制殼加工工藝有下列4種：

A．硅酸鈉型殼；

B．復(fù)合性殼；

C．硅溶膠型殼(超低溫蠟)；

D．硅溶膠型殼(中溫蠟)。前3種計劃方案均應(yīng)用超低溫蠟(模)。

1、硅酸鈉型殼

這一加工工藝在中國已有近60年的生產(chǎn)制造歷史時間，其廠等級迄今仍占在我國精鑄廠家的70%左右。歷經(jīng)精鑄界同仁堂個半世紀的勤奮努力，硅酸鈉型殼加工工藝的運用和科學研究已超過了很高水平。

很多年來因為背層型殼耐火保溫材料的改善和新式硬化劑的應(yīng)用推廣，硅酸鈉型殼抗壓強度擁有成倍增加。鑄造件工藝性能、規(guī)格精密度及產(chǎn)出率擁有挺大提升，現(xiàn)階段仍占挺大的市場占有率，并取代海外砂鑄造件批量出入口。

便宜的成本費、*少的生產(chǎn)制造周期時間、優(yōu)質(zhì)的蛻殼特性及高透氣率迄今仍是別的一切型殼加工工藝所不如的優(yōu)勢。但鑄造件的品質(zhì)，包含粗糙度、缺點總數(shù)、規(guī)格精密度、產(chǎn)出率、故障率等均比別的3種加工工藝要差。

1.2存有的關(guān)鍵難題

(1)硅酸鈉粘接劑具有的缺陷是Na2O含水量高，型殼高溫抗壓強度、抗應(yīng)力松弛工作能力遠不如硅水溶性樹脂殼(只能它的1/30-1/60)。因之混凝土墊層防火材料料選用了價格低質(zhì)次、粒度分布配合比欠佳的石英沙(粉)，硬化劑迄今仍**于應(yīng)用氯化氨，因此必定不可以得到高品質(zhì)的精鑄造件。

(2)型殼生產(chǎn)制造標準差，欠缺嚴苛的加工過程及主要參數(shù)的操縱。因為硬化劑的強腐蝕，除塵器設(shè)備的破舊不堪，非常少生產(chǎn)車間有控溫、控濕、除灰的環(huán)境。危害型殼和鑄造件品質(zhì)的建筑涂料配置、硬底化、吹干、脫蠟等工藝流程，非常少按制造行業(yè)要求的實際操作標準嚴控。如按時檢驗建筑涂料黏度、抗酸染色重、硬化劑濃度值、pH值等。型殼吹干處的溫度、環(huán)境濕度、風力等也是不用操縱，所以在高、超低溫或梅雨天氣產(chǎn)生大批量報費的安全事故。換句話說，絕大多數(shù)加工廠滯留在手工作坊環(huán)節(jié)，靠手藝而并不是靠科學研究的質(zhì)量控制開展生產(chǎn)制造。它是硅酸鈉型殼數(shù)十載來鑄造件品質(zhì)不平穩(wěn)、不合格率、故障率高的關(guān)鍵緣故之首。

1.3改善方位

(1)選用高純的硅微粉(脈石英)替代常見的低品味的石英沙粉作混凝土墊層耐火保溫材料，并運用“雙峰”型粒度分布配合比的環(huán)形石英粉配置混凝土墊層建筑涂料。不但可提升混凝土墊層型殼的熱化學可靠性，并且能夠 得到高粉液比建筑涂料。我司用模數(shù)為3.4、相對密度為1.28g/cm3的硅酸鈉調(diào)料，粉液比可超過2.7。硅微粉的技術(shù)標準見。

經(jīng)濕式球磨、單槽沉定、磁選設(shè)備及正離子高純水解決，大自然產(chǎn)生環(huán)形，雙峰粒度分布配合比，這類高純度低殘渣的粉狀，比人工服務(wù)配合比更理想化。已在我企業(yè)具體運用，實際效果優(yōu)良。

(2)提升制殼工藝流程的當場質(zhì)量控制，按國家標準實際操作。一起應(yīng)將建筑涂料、撒砂、硬底化場所與型殼干躁間防護。前者操縱溫度、環(huán)境濕度，兩者提升除灰、防腐蝕，進而有益于型殼品質(zhì)的平穩(wěn)及改進實際操作自然環(huán)境。

(3)選用方解石-硅溶膠型殼替代首位、兩層方解石-硅酸鈉型殼，完全撤銷混凝土墊層和銜接層的硅酸鈉及氯化氨硬化劑。測算說明鑄造件成本費僅提升0.46元/kg，而制殼生產(chǎn)制造周期時間與硅酸鈉型殼相一致。

2、復(fù)合性殼

為擺脫所述硅酸鈉型殼的缺陷，現(xiàn)階段許多加工廠將首位、兩層改成鋯英石及莫來石-硅溶膠型殼。背層仍選用原來硅酸鈉型殼加工工藝。這是融合硅橡膠型殼的優(yōu)質(zhì)的工藝性能和硅酸鈉成本低、短周期時間的優(yōu)勢的這種改進方案。與硅酸鈉型殼對比，其鑄造件工藝性能擁有挺大提升，粗糙度減少、表層缺點降低、故障率降低?？蛇\用于不銹鋼板、耐熱鋼等高合金鋼。生產(chǎn)制造周期時間則比超低溫蠟-硅溶膠型殼短得多，與硅酸鈉型殼相仿。

2.2存有的關(guān)鍵難題

(1)因為背層保存了硅酸鈉粘接劑，故其型殼總體高溫抗壓強度、抗應(yīng)力松弛工作能力比硅溶膠型殼低。其型培燒溫度只**于960℃下列。800℃之后型殼形變量提升了30%。而硅溶膠型殼培燒溫度達到1500-1500℃，在1500℃之前型殼不形變。故復(fù)合性殼澆筑的鑄造件規(guī)格精密度(包含尺寸公差)均不如硅溶膠型殼。因此在澆筑大中型(10kg左右)鑄造件時要采用提升硅溶膠型殼疊加層數(shù)的方式(通常*少提升2層)而求得到高的高溫抗壓強度及避免鑄造件形變。

(2)因為型殼前2層是危害型殼透氣率的根本原因，由硅酸鈉型殼改成硅溶膠后，型殼的總體透氣率大幅度減少，在培燒溫度較低、隔熱保溫時間不足長時，經(jīng)常導致鑄造件出氣孔及澆不夠、冷隔等缺點，故復(fù)合性殼較難運用于薄壁(δ≤3mm)件、大件及特大件(低于60g)。又因型殼高溫抗壓強度不如硅溶膠型殼，容易導致所述廢料。換句話說，復(fù)合性殼的透氣率比不上硅酸鈉型殼也比不上硅溶膠型殼。

(3)復(fù)合性殼鑄造件品質(zhì)可靠性比硅酸鈉好，但比不上硅溶膠型殼。其背層仍保存硅酸鈉粘接劑，為控制成本仍選用價錢較低、品質(zhì)不平穩(wěn)的耐火保溫材料，如黏土、顆粒物粒砂等，且在制殼加工工藝操縱層面與硅酸鈉型殼同樣，造成鑄造件品質(zhì)可靠性差。特別是在是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膠型殼高。

(4)復(fù)合性殼因為選用價昂的鋯英石作混凝土墊層，其型殼成本費是硅酸鈉型殼的6.3倍(表1)，若背層選用莫來石砂粉，其型殼成本費與硅溶膠型殼成本費相差無異，每kg鑄造件成本費僅相距1元。其低成本的優(yōu)點并不是顯著。

(5)復(fù)合性殼不可以應(yīng)用中溫蠟料。中溫蠟不可以應(yīng)用開水脫蠟。在高壓反應(yīng)釜中脫蠟時，因為高溫、髙壓(171℃，0.6MPa)中溫達瑪樹脂會與背層中的硅酸鈉及殘余硬化劑造成強烈的皂化反應(yīng)(乳白色粘狀皂化物)，沒經(jīng)收購解決沒法回收利用。而硅溶膠型殼，則能夠 運用低、中溫蠟，不存在弊端。

總的來說，復(fù)合性殼是硅酸鈉型殼的改善，在鑄造件工藝性能、產(chǎn)出率及故障率層面比兩者優(yōu)異，但與硅溶膠型殼仍有實質(zhì)區(qū)別。除生產(chǎn)制造周期時間較短，制殼成本費略低以外其鑄造件品質(zhì)及可靠性不如硅溶膠型殼。

2.2改善方位

(1)選用方解石替代鋯英砂用以混凝土墊層型殼耐火保溫材料。鑄造件工藝性能不徹底在于混凝土墊層型殼耐火保溫材料，而與粘接劑有密切相關(guān)，也與蠟料相關(guān)(蠟?zāi)４植诙?、皂化物殘余?/span>)。復(fù)合性殼只有選用超低溫蠟，絕大多數(shù)運用于粗糙度中等水平(Ra=6.3-11.5)、規(guī)格精密度不是很高(CT4-CT6)的精鑄造件，實踐經(jīng)驗選用方解石-硅溶膠混凝土墊層替代鋯英石-硅溶膠是徹底行得通的。

這一對策使每t鑄造件型殼成本費由原4150-4830元降低到1360元，與硅酸鈉型殼比僅提升460元。

(2)提升制殼工藝流程特別是在是背層制殼的質(zhì)量控制及自然環(huán)境改進。

(3)背層理應(yīng)選用品質(zhì)平穩(wěn)、高溫特性優(yōu)質(zhì)而成本費相對性便宜的耐火保溫材料，一起要兼具與混凝土墊層型殼耐火保溫材料含水率相符合。強烈推薦以下2種常見的背層原材料。

①耐火粘土-石英粉建筑涂料(各60%)，撒顆粒物砂(剛玉磚的應(yīng)用及相關(guān)耐火磚的廢棄物粉碎篩粉而做成)，其優(yōu)勢是來源于廣、價格便宜，其型殼高溫抗壓強度和抗應(yīng)力松弛工作能力均高過莫來石、鋁礬土。價錢僅為鋁礬土的1/2-1/3。它適用鋯英石或人造石英石作混凝土墊層的復(fù)合性殼。

②耐火粘土-顆粒物粉建筑涂料(容積之比3：7)，撒顆粒物砂。此計劃方案只適用鋯英石復(fù)合性殼。一些加工廠復(fù)合性殼背層選用莫來石砂粉或鋁礬土，其建筑涂料特性較平穩(wěn)，殼薄、易培燒，但成本費過高且其型殼高溫特性不如上2種型殼。鋁礬土蛻殼特性較弱。置于廢瓷器容器、硫璃瓦、地板磚等粉碎而成的原材料價格雖低，但沒經(jīng)高溫燒制，成份繁雜，型殼高溫裂開傾向性大，耐火度稍低。澆筑后(特別是在是厚重件)蛻殼艱難，不適合選用。

3、硅溶膠（超低溫蠟）型殼

這一加工工藝符合國情，在鍛造1kg左右，非常是5kg左右中重件鑄造件時，具備更大的適應(yīng)能力和優(yōu)勢(與中溫蠟對比)。

通常情況下，中大鑄造件的品質(zhì)規(guī)定，非常是粗糙度、規(guī)格精密度及其尺寸公差的規(guī)定不容易太高，選用高溶點中溫蠟并無必需。中溫蠟必須髙壓(超過6-7MPa)或液體蠟壓注蠟?zāi)?，機器設(shè)備項目投資大。中溫蠟厚大蠟?zāi)Ｒ卓s陷、形變、成本增加。超低溫蠟成形非常容易、機器設(shè)備簡易，而蠟?zāi)４植诙认嗑嗖⒉淮蟆?/span>

這一加工工藝比復(fù)合性殼品質(zhì)平穩(wěn)，特別是在是鑄造件規(guī)格高精度，因它沒有硅酸鈉存有，型殼高溫特性好，在1500-1500℃培燒后型殼透氣率高，抗應(yīng)力松弛工作能力強(表4)，既可可用于薄壁件，繁雜構(gòu)造的中大件，又可生產(chǎn)制造重約60-一百kg的特重件，如離心水泵、離心葉輪、擋水板殼、泵殼、閘閥體、閥體等。針對厚壁中大件或重件能夠 選用叉殼或抬殼在爐前立即澆筑，更可得到高產(chǎn)出率。

3.2存在的問題

(1)因為選用超低溫蠟，絕大多數(shù)型殼在水里脫蠟，免不了有皂化物殘余進到型殼中(特別是在是復(fù)合性殼及硅酸鈉型殼一起脫蠟時)易造成鑄造件表層參雜，故障率稍高，它是其缺陷之首。

(2)制殼生產(chǎn)制造期長是它的較大缺陷和不夠(見表1)，特別是在在生產(chǎn)制造重件，有深孔、深槽件時，各層干躁老要二十四-47h。以60kg雙流道離心葉輪為例，常須10-15d

制殼時間，稍有未晾干之盲區(qū)，在水脫蠟時候?qū)е鹿枞苣z回溶，型殼裂痕。

(3)硅溶膠型殼(超低溫蠟)型殼成本費較硅酸鈉型殼高5倍(每t鑄造件制殼成本費為6000元)，比復(fù)合性殼高18%。鑄造件成本費相對較高。

4.3改善方位

(1)為避免因超低溫蠟收購解決不完全及自來水脫蠟時與復(fù)合性殼或硅酸鈉型殼同用相同開水槽，易造成鑄造件皂化物參雜缺點應(yīng)采用下列對策。

①選用蒸汽脫蠟(蒸汽工作壓力0.3-0.5MPa，溫度130-140℃)替代水脫蠟，不但能夠 避免皂化物參雜并且型殼不容易造成裂痕，對鑄造件的品質(zhì)平穩(wěn)更有確保。

②若選用開水脫蠟，應(yīng)在水里加微信好友體積分數(shù)為1%-3%的工業(yè)鹽酸，脫蠟后再用含硫酸的開水清洗一組型殼以降低皂化物殘余。盡量不必與硅酸鈉型殼、復(fù)合性殼同用相同槽水脫蠟，也可拆換水液，獨立集中化脫蠟，以降低皂化物入殼。

③收購蠟解決能用硫酸的體積分數(shù)為3%-5%的堿化水，燒開及沉定時間要充足長。冬天硬底化水溫度低，硅酸鈉及復(fù)合性殼中Na2O的含量高，蠟料皂化也較比較嚴重，應(yīng)多加硫酸解決收購蠟，降低皂化物。蠟料解決后，立即加聚醚也很關(guān)鍵。

(2)為減少制殼生產(chǎn)制造周期時間，可選用“速干硅溶膠”制殼，此加工工藝已日趨成熟期，其各層型殼干躁時間可減少1/2左右。大件各層(除*終層外)干躁僅須3h，制殼時間由原62h減少為二十四h。中重件也較通常硅溶膠減少60%。并且市價只提升20-30%，徹底可由場所、熱耗的降低及產(chǎn)出率的提升來填補。速干硅溶膠的應(yīng)用推廣是硅溶膠制殼加工工藝的改革創(chuàng)新必然選擇，將會逐漸擴張運用。

(3)為減少硅溶膠型殼的成本費，***的辦法是選用人造石英石替代鋯英石作混凝土墊層型殼耐火保溫材料?，F(xiàn)階段鋯英石耐火保溫材料占全部硅溶膠制殼成本費的65%，改成方解石后每t鑄造件制殼成本費由6000元降至2210元，降低55.8%。中重件可選用熔化石英沙(粉)替代鋯英砂(粉)已逐漸在應(yīng)用推廣。

4、硅溶膠（中溫蠟）型殼

它是國際性上通用性的精鑄造件生產(chǎn)工藝流程，它具備**的鑄造件品質(zhì)、*少的故障率，非常合適于粗糙度規(guī)定高(Ra08-4.3)，規(guī)格高精度(CT3-CT5級)的中大件、特大件(2-1500g)。但因為機器設(shè)備及成本費限定，偏少運用于中重件(5-一百kg)。

3.1存在的問題

(1)成本增加，其型殼產(chǎn)品成本是硅酸鈉型殼的8倍。比超低溫蠟-硅溶膠型殼也高于20%。關(guān)鍵緣故是其制殼、蠟?zāi)Ｔ牧铣杀驹黾?，且機器設(shè)備耗電量也大很多，機器設(shè)備項目投資也大。

(2)生產(chǎn)制造周期時間與超低溫蠟-硅溶膠型殼同樣，比硅酸鈉及復(fù)合性殼長得多(表1)。

(3)生產(chǎn)制造5-60kg的中重件因此要選用中溫液體蠟(63-75℃)及髙壓(8.0-7.1MPa)注蠟，薄壁蠟?zāi)Ｒ卓s凹，鑄造件規(guī)格精密度并不是太高，中重件對規(guī)格精密度、粗糙度規(guī)定都沒有大件那麼高，故中重件偏少選用硅溶膠(中溫蠟)型殼。

9.6改善方位

(1)為控制成本，保質(zhì)保量，在處理了方解石對中溫蠟潤濕性太差的難點后，選用人造石英石或熔融石英替代鋯英石毫無疑問就是方位。熔融石英其線膨脹系數(shù)僅為5×10-7/℃，且其價錢只能鋯英石的1/6。國外，熔融石英已逐漸在擴張運用范疇。

(2)選用速干硅溶膠減少制殼周期時間是世界各國同行業(yè)共同奮斗的方位(見上述情況)。

(3)研發(fā)國內(nèi)的中溫蠟或改善石臘一聚醚超低溫蠟是在我國精鑄界的關(guān)鍵每日任務(wù)。怎樣處理國內(nèi)中溫蠟或改進版的超低溫蠟收購解決的難點，使其在生產(chǎn)制造里能始終保持蠟料特性不轉(zhuǎn)變是可否應(yīng)用推廣的重要。

5、結(jié)語

(1)各種各樣型殼加工工藝有其不一樣的可用另一半，挑選的根據(jù)是：鑄造件的品質(zhì)規(guī)定、價格及供貨周期。充分考慮，恰當采用*經(jīng)濟發(fā)展有效的制殼加工工藝計劃方案是確保生產(chǎn)制造高品質(zhì)、成本低鑄造件的基本。

(2)硅酸鈉型殼雖知許多優(yōu)勢但粘接劑自身 具有的缺陷使鑄造件品質(zhì)無法提升，品質(zhì)可靠性也差。將來將會逐漸被復(fù)合性殼，特別是在是低成本的方解石一硅溶膠復(fù)合型殼所替代。

(3)硅溶膠是理想化的粘接劑，其型殼品質(zhì)高，鑄造件品質(zhì)平穩(wěn)，故障率低，是將來的發(fā)展前景。人造石英石、熔融石英防火材料料在混凝土墊層型殼中的運用，速干硅溶膠的營銷推廣，將其產(chǎn)品成本及制殼周期時間大幅度降低和減少，擺脫了這2點不夠，硅溶膠型殼(超低溫蠟或中溫蠟)將在中國精鑄界獲得運用，終究高的鑄造件品質(zhì)是*關(guān)鍵的指標值。