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砂型铸造涂料研究与应用的新进展 - ◆铸造基础知识◆ - 热加工行业论坛 -锻造你的铸造人...
砂型铸造涂料研究与应用的新进展
本帖最后由 s-xy9957 于
15:11 编辑 前言在铸造生产过程中，砂型（芯）与金属液直接接触的工作表面的质量对铸件质量具有十分重要的影响。在砂型（芯）工作表面上涂敷涂料是改善其质量的经济实用而又收效显著的方法。砂型（芯）涂料具有下述作用：1、减少或防止铸件粘砂缺陷2、降低铸件表面粗糙度3、提高铸型表面强度，减少和防止铸件夹砂、冲砂、砂眼等缺陷4、控制铸件冷却速度，防止铸件产生缩孔、裂纹等缺陷5、屏蔽有害元素，防止铸件产生气孔、增碳、增硫、局部球化不良等缺陷6、调整铸件表面成分、组织和性能应用涂料也能获得良好的经济效益。对于砂型铸造，据粗略统计，铸件清理成本一般占铸件生产成本的30%左右，上涂料后可使清理成本降低10%以上，而涂料成本和施涂费用仅占铸件生产成本的5%左右。因此，采用涂料能降低铸件生产成本5%以上（还不包括降低废品率和改善铸件机械性能等方面的效益）。近年来，由于对铸件质量的要求日益提高，国内外均普遍重视优质涂料的生产与应用，国内砂型铸造涂料的研究与应用也得到了快速发展，涂料品种日益增多，性能不断提高，基础研究逐渐深入，涂料的功能亦更加丰富。下面介绍其中的几个新进展。1&&采用烧结剥离型涂料防止铸钢件气孔和增碳缺陷采用含氮的呋喃树脂砂和用苯磺酸等作固化剂的呋喃树脂砂生产铸钢件时，容易产生皮下气孔缺陷；低碳不锈钢铸件还增碳，导致其抗腐蚀及抗疲劳能力下降，并使得焊接性能变差。烧结致密的涂料能作为屏蔽层有效阻挡来自砂型（芯）的N、C与金属液反应，或者通过气相或固相扩散进入金属液，从而避免铸钢件产生皮下气孔、增C等缺陷。获得在高温下高致密、具有良好屏蔽性的涂层的方法有：1、使用其烧结温度比金属的浇注温度低50～100℃，能发生轻度烧结的耐火材料，以形成致密的涂层。2、在涂料耐火骨料中配入某些助熔成分，在浇注温度下适度熔融，形成一层致密无缝的玻璃体。3、选用细粒度的耐火粉料。一般要求粉料粒度能全部过320目（40μm），其中＜10μm的应占15～20%为宜。使用中氮（7%左右）呋喃树脂作芯（型）砂粘结剂浇注低碳钢铸件，对从铸件上剥离下来的涂壳进行纵断面的氮线扫描和平面横断面氮的面扫描电子探针观察，发现高温烧结性好的涂壳表面（靠近铸钢件一侧）氮的分布最低。这说明，采用高屏蔽性的涂料来防止含氮树脂铸钢件皮下气孔是有效的。过去国内外的资料认为，采用含氮树脂砂特别是中、高氮树脂砂生产铸钢件会产生皮下气孔，而高温烧结致密型涂料的开发，无疑为扩大含氮树脂砂在铸钢件上的应用开辟了一条重要的途径。在有机铸型（芯）表面涂敷一层在高温下能形成一定厚度的烧结玻璃体的涂料，对于防止低碳不锈钢增碳也是一种简便、有效的方法。以锆英粉为主料的复合粉料防渗碳涂料，在生产中应用取得了很好的效果。如某厂生产出口低碳双相不锈钢件，砂型使用磷酸或对甲苯磺酸自硬呋喃树脂砂，砂芯使用酚脲烷树脂砂，钢水原始含碳量通常为0.08%左右，浇注后铸件表面层含碳量要求控制在0.095%以内。当型芯不涂涂料时，铸件表层碳量达0.18～0.20%。当使用具有烧结玻璃体涂层的涂料，涂刷0.5mm厚时，抗增碳效果良好，铸件表面层含碳量控制在0.088～0.093%。2&&新型浅色烧结剥离型铸铁涂料目前铸铁涂料一般以微晶石墨粉和鳞片石墨粉为基本耐火材料。传统的石墨涂料是一种典型的纯耐火型涂料，将其用于铸钢件时会使铸件表面增碳，故一般不用于生产铸钢件，但许多工厂仍采用该涂料生产铸铁和铸铜件。石墨粉耐火度高，价格低，与铁合金及其它金属不润湿，在浇注温度下能析出光亮碳，在型（芯）界面产生还原性气氛，从而在涂料表面形成一层保护膜，进一步降低铁水对铸型的润湿能力，无论用于大件还是小件，浇温高时或低时，只要涂层均匀，有足够的强度，均会得到无粘砂的铸铁件。但是，黑色的石墨粉涂料存在以下一些问题：1、在制备和使用时，严重污染工作环境，恶化劳动条件。2、石墨粉在高温铁水作用下还会氧化，使涂层强度和抗铁水冲刷能力降低，涂层在铁水长时间浸泡下会变得稀疏，厚大铸件热节处及受金属液冲刷部位易出现毛刺、粘砂等缺陷。3、石墨粉熔点高，难以烧结，铸件落砂后表面会留下一层不易清除的黑灰，尤其是对一些通水、油、气的铸件内腔，由于这种黑灰不能用抛丸清理去除，因而给机器造成危害。4、石墨粉涂料与呋喃树脂砂的颜色相近，用于呋喃树脂砂时容易引起漏涂。浅白色的锆英粉涂料和锆刚玉涂料虽然能够全面解决以上问题，但是成本太高，难以大面积推广。棕刚玉涂料虽然对厚大型铸铁件的抗粘砂效果较好，但是涂料颜色仍嫌较深。近年来，国内浅色铸铁涂料的开发和应用取得了一些进展，例如：消失模铸造水基铸铁涂料已习惯采用高铝矾土粉、石英粉等浅色耐火材料；有些粘土湿型砂和树脂砂铸造醇基铸铁涂料已开始采用高铝矾土粉等部分代替石墨粉。为了改善铸造生产条件，实现“绿色铸造”，提高铸件表面质量，应用质优价廉的树脂砂用醇基浅色铸铁涂料势在必行。作者已开发成功一种铸铁用新型浅色涂料。该系列涂料按照“烧结剥离防粘砂”理论和“气氛控制防粘砂”理论设计。本涂料生产大中型铸铁件时，耐火粉料基料采用一种浅白色铝质耐火粉料；生产中小型铸铁件时，耐火粉料基料采用一种浅白色天然粉状硅质耐火粉料。两种浅色耐火粉料的主要性能如表1所示。表1&&烧结剥离型醇基浅色铸铁涂料中耐火粉料基料的主要性能种 类&&& & & & 主要成分& & & & 密度/ g•cm-3& & & &&&耐火度/ ℃& & & & 在FeO作用下的烧结温度 / ℃& & & & 线膨胀系数(20～1000℃) / ℃-1铝 质硅 质& & & & Al2O3≥85%SiO2≥98%& & & & ~2.61.96& & & & &#&#& & & & & & & & 8.6×10-616.0×10-6本涂料采用了两种浅色粉状助熔剂，以获得涂料的烧结剥离性，使涂层基本能成片剥离。按照“气氛控制防粘砂”理论，如果涂料在金属液浇注时产生强还原性气氛（如涂料加有较多有机物或碳质材料时），则在铸件与涂层界面会形成气膜或碳膜，阻止金属液与砂型相互作用，产生防粘砂效果；如果涂料在金属液浇注时产生强氧化性气氛，则金属液被氧化生成各种氧化物，氧化物又消耗于与型砂面层中的SiO2和Al2O3等发生反应，如果金属氧化物的生成速度大于消耗速度，多余的氧化物便积累在金属表面上，厚度超过0.1mm左右时，该层氧化物将易于剥离，铸件将不会粘砂。因此，加快氧化物的生成速度或减少氧化物的消耗速度，都有助于获得易剥离涂层。为此，可在涂料中预先加入粉状Fe2O3等金属氧化物，以抵偿氧化物的消耗，促进易剥离涂层形成。Fe2O3在高温下转化成FeO并析出氧，氧又促使更多铁被氧化：烧结剥离助剂的加入量应根据铸件的重量、厚度、浇注温度等因素在一定范围内调整。本烧结剥离型醇基浅色铸铁涂料的悬浮率、抗裂性和发气性达到了国内同类产品先进水平，涂刷指数和触变率也较高。新型烧结剥离型醇基浅色铸铁涂料在3h内基本无沉淀，8～24h悬浮性仍高达98～94%，长期存放后不板结，1000℃时的发气量为16ml/g以下，1200℃下急热2min后不产生裂纹。其生产成本与醇基石墨粉涂料相当。烧结剥离型醇基浅色铸铁涂料分别在大庆石油管理局装备制造集团铸锻公司、黑龙江省齐齐哈尔第二机床厂和湖北鼎鑫铸造公司等单位的大中小铸铁件生产中进行了批量使用。浇注的铸件有曲柄、减速器壳体、箱座、驱动环、制动盘等。减速器壳体和曲柄的材质分别为HT200、HT250，质量分别为2.6、3.3吨，最大壁厚分别为30、250mm，浇注温度为℃。制动盘和驱动环的材质分别为HT250、QT500-7，质量分别为4.5、247千克，最大壁厚分别为16、65mm，浇注温度为℃。造型制芯均采用酸自硬呋喃树脂砂工艺。减速器壳体和曲柄等大件刷涂两次，涂层厚度约为0.6~1.0mm；制动盘和驱动环等中小件喷涂一次，涂层厚度约为0.2~0.3mm；施涂后立即点燃干燥。生产应用结果表明：新型烧结剥离型醇基浅色铸铁涂料的涂刷性、渗透性、抗流淌性、流平性和抗裂性均很好，涂层强度高，发气量小，铸件打箱时涂层大部分能成片剥离（见图1），抛丸清理后铸件表面光洁（见图2），无粘砂和气孔、夹砂等缺陷，表面粗糙度Ra&#µm，提高了铸件清理工效，节约了能源，减轻了劳动强度。该涂料可代替醇基石墨粉涂料用于酸自硬呋喃树脂砂铸造各种优质大中小型铸铁件，而且颜色为浅红色，容易识别，可避免漏涂，还消除了石墨粉涂料对生产环境的污染。& && && && && && && && && && && & 图1 曲柄和驱动环铸件的涂层剥离情况图2 制动盘和减速器壳体铸件抛丸清理后的表面情况3&&粘土湿型砂铸造醇基喷涂涂料粘土湿型砂铸造工艺因其成本低、效率高，目前在造型制芯工艺中占有重要地位。普通铸铁湿型砂一般都加入煤粉，以提高铸件表面质量，但它降低了型砂的透气性和强度，更为严重的是恶化了劳动条件。采用普通湿型砂工艺直接生产铸钢件时，铸件容易产生粘砂、气孔等缺陷。为了改善湿型砂工艺的劳动条件，实现“绿色铸造”，提高铸件表面质量，应用湿砂型铸造系列涂料是一个重要途径。粘土湿砂型涂料有以下一些特殊要求：1、湿砂型宜采用醇基快干涂料，并且最好采用喷涂方法。湿型砂铸造时如采用水基涂料，需要进行表面烘干，否则极易降低砂型表面强度，也使铸件容易产生气孔缺陷，但这将增加生产工序，降低生产效率，在批量生产线上也不易实现。而醇基涂料具有干燥快（点燃干燥或自然挥发干燥）、生产效率高、适用范围广等特点。另外，湿型砂表面强度低，刷涂涂料时容易带砂，操作不便，涂层不光洁。2、湿砂型涂料要求渗透性和抗裂性高，发气量小。因为湿型砂粒度细，透气性差，含水量高，发气量大，强度低，使涂料不易往砂型里渗透，涂层容易开裂起皮，铸件产生气孔的倾向大。3、湿砂型涂料的喷涂方式又要求涂料的粒度细、粘度低、悬浮性和抗流淌性高。4、湿砂型铸铁涂料一般为烧结剥离型涂料。其耐火粉料的组成一般为复合型，即由多种能在金属液浇注温度下相互烧结的粉料构成，也可在一种粉料的基础上添加相应的助熔剂（或氧化剂），以使粉料产生适度烧结。在铸铁用石墨粉涂料中加入适量的粉状（325目以细）低熔点物质作为烧结剂，可有效改善涂料的烧结剥离性，涂层能成片剥离，还能使石墨粉涂料的黑色变浅，有利于改善作业环境。铸铁涂料中加入某些几乎不溶于水的粉状金属氧化物时，涂料的渗透性也同时有所提高。这是因为金属氧化物对型砂的渗透能力取决于离子电位和电性；离子电位低，负电性小，则渗透能力强；而几乎不溶于水的金属氧化物的离子电位很低，负电性很小。作者历经多年研究，开发成功一种粘土湿型砂铸铁用新型醇基石墨粉复合涂料。新型醇基石墨粉复合涂料的悬浮率、抗裂性和发气性达到了国内外同类产品领先水平。新型粘土湿型砂铸铁醇基石墨粉复合涂料分别在湖北五金工具公司、湖北随州通用机械厂、湖北随州车桥厂等单位得到了多年生产应用。浇注的铸件有管子钳柄体、载重汽车制动毂和飞轮等。管子钳柄体材质为可锻铸铁，质量为9kg，壁厚为25mm，浇注温度为℃。制动毂材质为灰口铸铁，质量为15~35kg，壁厚为18~28mm，浇注温度为℃。柄体铸造型砂由水洗硅砂、红砂和膨润土及适量水混制而成，不加煤粉。造型后立即喷涂，且均喷涂一次；柄体涂层厚度约为0.1~0.2mm，不点燃干燥，喷涂后立即合箱浇注；制动毂涂层厚度约为0.2~0.3mm，喷涂后立即点燃干燥，合箱，再放置数小时后浇注。生产应用结果表明：该涂料的渗透性、抗流淌性和抗裂性均很好，涂层强度高，发气量小，浇注后涂层自身产生适度烧结，打箱时涂层易成片剥离，铸件表面光洁，基本无粘砂，字迹非常清晰。而未用涂料时，铸件打箱后表面粘砂严重，字迹模糊（见图3~4，图中上部均为使用涂料的铸件，下部均为未用涂料的铸件）。铸件进行抛丸清理后，使用涂料的表面粗糙度明显低于未用涂料的表面（见图5，图中上部为使用涂料的铸件，下部为未用涂料的铸件)，表面粗糙度Ra&#µm，而且无气孔、夹砂和掉砂等缺陷，大幅度提高了铸件清理工效，节约了能源，减轻了劳动强度。图3 管子钳柄体铸件表面情况对比& && && && && && && && && && && && && && && && && & 图4 制动毂铸件表面情况对比(抛丸清理前)& & 图5 制动毂铸件表面情况对比(抛丸清理后)粘土湿型砂铸钢醇基电熔镁砂粉涂料在武汉钢铁公司某厂中小型铸钢件的生产中也取得了满意效果。浇注的铸件为衬板、锤头等，材质为高锰钢，重量为10~30kg，壁厚为20~50mm，浇注温度为℃。型砂仅由水洗硅砂、膨润土及适量水混制而成。造型后立即喷涂，涂层厚度约为0.5mm。喷涂后立即点燃干燥，然后用氧-乙炔火焰进行表面辅助干燥，再放置约1小时后合箱浇注。生产的铸件基本上无粘砂、气孔、夹砂等缺陷，表面粗糙度Ra&#µm。使用粘土湿型砂醇基涂料时应注意以下一些问题：1、涂层厚度涂层厚度应根据铸件材质和壁厚等因素确定。铸铁时，控制在0.5mm以下即可；铸钢时，涂层厚度控制在0.4~0.8mm之间较宜；铸件壁厚越大，涂层厚度应越大。2、干燥方法对于薄小铸铁件，喷涂料后可不干燥而立即直接浇注，铸件也不会产生粘砂和气孔。粘土湿型砂铸造醇基涂料可以自然风干。如果涂料点燃或辅助表干，可降低型壁表层水分，提高表层强度，减少夹砂、掉砂和气孔等缺陷（相当于不完全表干型），但此时需将喷涂并点燃后的砂型放置1~2小时后才能浇注，以减小水分凝聚区的不利影响。采用粘土湿型砂喷涂工艺，可部分代替粘土表干型或干型生产一些比较大的铸件，拓宽粘土湿型铸造工艺应用范围，降低生产成本，缩短生产周期。3、型砂组成铸铁时，可以取消粘土湿型砂中的煤粉或重油等防粘砂材料，从而消除它们对生产环境的污染，并且减少膨润土和水分加入量，提高型砂透气性。4 采用铬铁矿粉涂料代替锆英粉涂料生产中大型碳钢和合金钢铸件目前国内用于中大型碳钢和合金钢铸造的涂料主要是锆英粉涂料。近年来，由于锆英粉国内外市场供求关系发生显著变化，导致锆英粉价格高达1万元/吨左右。这对广大铸造企业在目前主要金属炉料价格居高不下的困难条件下的增收节支和降耗增效无疑是雪上加霜。因此，开发应用质优价廉的锆英粉涂料替代品种也势在必行。铬铁矿粉不仅具有类似锆英粉的固相自烧结特性，而且不被钢水润湿，高温导热系数大，激冷性好。这些性能有助于涂料烧结剥离和防止粘砂。尤其重要的是：铬铁矿粉的价格比较稳定，目前仅为锆英粉的40%左右，价格优势明显。铬铁矿粉的主要矿物组成为FeO•Cr2O3，无杂质时耐火度为2180℃。铬铁矿粉的主要化学成分为Cr2O3，次要成分为FeO、MgO和Al2O3及其它杂质。上述次要成分在钢水的高温作用会形成少量液相，对铬铁矿粉粒子间的固相扩散可起传质媒介作用，并按最小能量原理将粒子拉近，促进Cr2O3发生固相烧结。随着温度的升高，铬铁矿粉粒子间彼此烧结成致密的尖晶石相（MgO•Al2O3、MgO•Cr2O3等）结构。浇注时铬铁矿粉发生固相烧结可弥合粒子间空隙，另外，铬铁矿粉不被钢水润湿，高温导热系数是锆英粉的4倍左右，激冷性好。这些因素的共同作用可阻止钢液渗入涂层，提高涂层的抗机械渗透粘砂能力。铬铁矿粉的固相烧结还有助于涂料烧结成片剥离。铬铁矿粉的高温化学稳定性好，不与钢水及其中的氧化物发生反应，FeO容易在铸件表面积累，从而具有良好的抗化学粘砂能力。为了进一步降低涂料生产成本，可在涂料中预先加入适量的某种价格较低的粉状金属氧化物，同时可进一步促进铬铁矿粉的固相烧结和尖晶石相的生成，改善涂料的烧结剥离性，还能使涂料的颜色变浅，有利于改善作业环境。作者在工业性生产条件下配制的新型铬铁矿粉复合水基和醇基涂料的主要性能如表2。新型铬铁矿粉复合水基涂料在5h内基本无沉淀，8~24h悬浮性高达98~99%，1000℃时的发气量为16ml/g以下。新型铬铁矿粉复合醇基涂料在8h时的悬浮性达到95%，1000℃时的发气量为19ml/g以下。两种涂料在1200℃下急热2min时均不产生裂纹，涂刷指数和触变率也较高。表2&&新型铬铁矿粉复合水基和醇基涂料的主要性能品 种& & & & 比 重 &&g/cm3& & & & 粘 度/ s(ф6mm杯)& & & & 悬浮率%& & & & 触变率%& & & & 涂刷指数& & & & 抗裂性(1200℃╳2min)& & & & 发气量 ml/g(1000℃)水基涂料& & & & 2.0～2.1& & & & 9～11& & & & &#h)& & & & ≥36& & & & &#& & & & 1级& & & & ≤16醇基涂料& & & & 2.1～2.2& & & & 8～10& & & & &#h)& & & & ≥31& & & & &#& & & & 1级& & & & ≤19新型铬铁矿粉复合水基和醇基涂料分别在湖北鄂州某铸钢公司和江西南昌某铸钢公司等单位的中大型碳钢和中小型合金钢铸造中得到了两年多的生产应用。浇注的铸件有大型支座、链轮和联轴器等。几种大型支座和链轮等铸件的材质为碳钢，质量为0.6~5.5吨，最大壁厚为120~160mm。联轴器的材质为铬钼合金钢，质量约0.5吨，最大壁厚约为110mm。大型支座等的造型制芯采用CO2气硬水玻璃砂；刷涂醇基涂料，其中厚大件刷涂两次，中小件刷涂一次，涂层厚度约为0.4~1.0mm，立即点燃干燥。链轮和联轴器的造型制芯采用粘土干型砂；刷涂水基涂料，涂料均刷涂一次，涂层厚度约为0.4~0.5mm，立即点燃干燥。生产应用结果表明：新型铬铁矿粉复合水基和醇基涂料的渗透性、抗流淌性和抗裂性均很好，涂层强度高，发气量小，浇注后涂层自身产生固相烧结，打箱时涂层绝大部分能成片剥离，铸件表面光洁，基本无粘砂和气孔（见图6~8，），大幅度提高了铸件清整工效，节约了能源，减轻了劳动强度。新型铬铁矿粉复合水基和醇基涂料生产成本仅约锆英粉涂料的二分之一，比棕刚玉粉涂料的抗粘砂能力和烧结剥离能力强，可代替价格昂贵的锆英粉涂料生产无粘砂、无气孔、表面光洁的中大型碳钢和中小型合金钢铸件，但是在中大型合金钢铸件上的应用效果尚不如锆英粉涂料。& && && && &&&图6 联轴器铸件的表面情况& && && && && && && && && && &&&图7 某大型铸件表面情况& &&&图8 大型支座铸件表面情况5&&采用激冷涂料和绝热涂料防止铸件脉纹缺陷树脂砂铸造时，硅砂的相变膨胀容易使铸件产生脉纹缺陷。如果采用激冷涂料对金属进行激冷，加快金属液冷却，在硅砂膨胀开裂前使金属凝固，可达到防止铸件产生脉纹的目的。相反地，如果采用绝热涂料保护砂型部位，使其加热速度减慢，温度降低，硅砂的膨胀量减小，则裂纹不再产生，金属液也就不可能渗入砂型与硅砂发生反应，从而也可以防止铸件产生脉纹缺陷。1、激冷涂料可用于激冷涂料的常见激冷材料有锑、铋、碲和铬四种金属粉末，它们的激冷效果由好到差的熟悉为：锑、铋＞铬铁＞碲。因为铋的价格太贵，而锑比较便宜，所以选择锑作为防脉纹涂料的激冷材料比较理想。这种涂料的配制方法和普通涂料的配制方法相同，只是由于金属粉末密度较大，需要用悬浮性能好的悬浮剂和增稠剂，同时要注意以下几个方面：（1）金属锑加入的比例占骨料的20～60%（质量分数），其余骨料用低膨胀填料，如铬铁矿粉、石墨粉等；（2）使用前要搅拌均匀，避免金属粉末沉淀影响效果；（3）宜在激冷涂料上面再涂面层涂料（常规铸造涂料即可），避免金属锑与铁水反应对铸件材质产生不利影响。这种激冷涂料对小型铸件的轻度脉纹效果不错，但不能完全防止中大型铸件的严重脉纹。其原因是中大型铸件金属液不容易凝固，激冷涂料的激冷效果有限。2、绝热涂料可用硅藻土粉配制绝热涂料。配制和使用这种涂料要注意以下问题：（1）普通硅藻土粉发气量大，不适于配制涂料，必须选择质量好的、经过700～900℃焙烧的硅藻土粉；（2）宜在激冷涂料上面再涂面层涂料（常规铸造涂料即可），因为硅藻土涂料耐火度较低；（3）硅藻土粉绝热效果好，使用这种涂料会阻碍铸件的散热，将影响铸件的凝固，所以必须控制好硅藻土粉加入量；一般硅藻土粉占骨料的20～60%（质量分数），其余骨料用低膨胀填料，如锆英粉、焙烧高铝矾土粉等。这种绝热涂料防止铸件脉纹缺陷的效果好，能够解决一些比较严重的铸件脉纹缺陷。6&&高压无气喷涂机喷涂主要适用于大面积铸型（芯）和大量铸型（芯）的生产，以及表面强度较低的粘土砂湿型的施涂，涂层厚度均匀，无刷痕。喷涂法有三种形式，即空气喷涂、低压热空气喷涂和高压无气喷涂。空气喷涂法的主要缺点是：由于空气反弹及空气在砂型（芯）空隙中形成涡孔等影响，使涂料很难深入空隙之中，涂层附着强度较低，并且部分涂料散入空气中，涂料利用率低，环境污染严重，对工人健康不利。用醇基涂料喷涂时，载液雾化散入空气中易引起火灾。低压热空气喷涂的特点是空气经预热至高于室温20℃以上，空气压力低到约0.035～0.07MPa。此外，涂料一般也预热到50～65℃。涂料预热后粘度大为降低，这样可用大量低压热空气将涂料微粒喷涂在砂芯表面。这种工艺消除了涂料回弹现象，改善了劳动条件，并可节省涂料。高压无气喷涂法的特点是将涂料压力升高后储存在高压容器内，利用涂料本身的压力喷出涂料，涂料通过喷嘴分散为小液滴，喷射到砂型（芯）表面。它对砂型（芯）表面的撞击作用小，固体微粒回弹量少，涂料飞散损耗小，且涂层容易积聚，涂层表面也较光滑。高压无气喷涂的涂层附着强度高，具有节省涂料，减少环境污染，提高生产效率等优点，是喷涂法的发展方向。图9为江苏某公司生产的电动高压无气喷涂机（其技术参数见表3）。图10为上海某公司生产的气动高压无气喷涂机。高压无气喷涂机的加压原理见图11，它利用压缩空气（也可用电动机或小型汽油机）作动力，通过换向机构，使低压气缸圆盘活塞受压力，作上下往复运动；而这个低压气缸圆盘活塞杆与下方的高压涂料缸内的圆柱活塞杆相连接，同时做上下往复运动，从而使高压涂料缸内涂料加压。& && &&&图9 电动高压无气喷涂机& && && && &&&图10 气动高压无气喷涂机图& && && & 图11高压无气喷涂机的工作原理表3&&电动高压无气喷涂机技术参数指标& & & & 参数电机额定功率& & & & 1000W电压& & & & 220V最大输出压力& & & & 20MPa最大喷射流量& & & & 1.71L/min最佳喷射距离& & & & 350-400mm喷射宽度& & & & 250mm整机质量& & & & 11.5kg7&&国内铸造涂料的发展方向虽然近年来我国砂型铸造涂料的研究与应用得到了快速发展，但是与先进工业国家相比尚有较大差距。我国铸造涂料工作者应加强合作，重视涂料的基础研究，根据市场需要不断开发各种新型铸造涂料（重点发展水基涂料和醇基粒状涂料）和高效率、高品质的涂敷、干燥方法及其设备（如流涂、微波干燥），进一步提高涂料的性能，开发新的涂料检测仪器，建立健全涂料品质保证体系，加强原材料供应商、涂料生产厂和铸造厂之间的密切合作，加快涂料生产和供应的专业化、系列化及商品化进程，为我国铸造行业提供多品种、高档次的铸造涂料。
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第一章 铸造工艺1
Casting Process
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3秒自动关闭窗口第二章铸造；一、思考题；1.什么是液态合金的充型能力？它与合金的流动性有；2.某定型生产的薄铸铁件，投产以来质量基本稳定，；4.缩孔与缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松；5.区分以下名词：缩孔和缩松浇不足和冷隔出气口和；6.什么是顺序凝固原则？什么是同时凝固原则？各需；8.为什么手工造型仍是目前的主要造型方法？机器造；9.试绘下列铸件的铸造工艺图；10.
第二章 铸造
一、思考题
1. 什么是液态合金的充型能力？它与合金的流动性有何关系？不同化学成分的合金流动性有何不同？为什么铸钢的充型能力比铸铁差？
2. 某定型生产的薄铸铁件，投产以来质量基本稳定，但是最近一时期浇不足和冷隔缺陷突然增多，试分析其原因。 3. 既然提高浇注温度可以提高液态合金的充型能力，但是为什么又要防止浇注温度过高？
4. 缩孔与缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松比较容易防止？
5. 区分以下名词： 缩孔和缩松 浇不足和冷隔 出气口和冒口
6. 什么是顺序凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？上述两种凝固原则各适用于那种场合？ 7. 试用下面轨道铸件分析热应力的形成原因，并用虚线表示出铸件的变形方向。
8. 为什么手工造型仍是目前的主要造型方法？机器造型有那些优越性？适用条件是什么？
9. 试绘下列铸件的铸造工艺图。（材料：HT200；单件小批生产）
10. 什么是熔模铸造？述其大致工艺过程？
11. 为什么熔模铸造是最有代表性的精密铸造方法？它有那些优越性？
12. 金属型铸造有何优越性？为什么它未能广泛替代砂型铸造？
13. 压力铸造有何优缺点？它与熔模铸造适用范围有何显著不同？
14.某公司开发的新产品中有如图所示的铸铝小连杆。请问：
试制样机时，该连杆宜采用什么铸造方法？
当年产量为1万件时，宜采用什么铸造方法？
当年产量超过10万件时，则应改选什么铸造方法？
15. 什么是离心铸造？它在圆筒件铸造中有那些优越性？成形铸件采用离心铸造的目地是什么？ 16. 下列铸件在大批量生产时采用什么铸造方法为宜：
①铝发动机活塞 ______________②缝纫机机头 ______________③汽轮机叶片 ______________④气缸套 ______________⑤摩托车发动机缸体 _____________ ⑥铣床立柱 ______________⑦大口径铸铁水管______________⑧暖气散热片 ______________⑨小型铝合金仪器支架 ______________ ⑩铣刀刀体
______________
17. 什么是铸件的结构斜度？它与拔摸斜度有何不同？下面铸件的结构是否合理，应如何改正？
18. 图示铸件在大批量生产时，其结构有何特点？该如何改进？
19. 图示水嘴在结构上哪处不合理？请改正。
20. 为什么空心球难以铸造出来？要采取什么措施才能铸造出来？试用图示出。
21. 为什么铸件要有结构圆角？下图铸件上哪些圆角不合原理，应如何修改？
22. 如何使铸件的厚壁尽量的均匀？
二、自测题
1. 当过热度相同时，亚共晶铸铁的流动性随着含碳量的增多而提高。（
2. 当合金的化学成分和铸件的结构一定时，浇注温度则是控制合金充型能力的唯一因素。（
3. 合金收缩经历三个阶段。其中，液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松的基本原因，而固态收缩是铸件产生
内应力、变形和裂纹的主要原因。（
4. 共晶成分合金是在恒温下凝固的，结晶温度范围为零。所以，共晶成分合金只产生液态收缩和固态收缩，而不产
生凝固收缩。（
5. 缩孔呈倒锥形，内表面粗糙，热裂纹呈连续直线状，氧化色，缝隙宽;冷裂纹呈曲线状，轻微氧化色，缝隙细小。
6. 为防止缩孔的产生，可安放冒口和冷铁，造成顺序凝固。冒口起补缩作用，冷铁也起补缩作用。（
7. 合金的流动性愈好，充型能力愈强，愈便于得到轮廓清晰、薄而复杂的铸件；合金的流动性愈好，补缩能力愈强，
愈利于防止缩孔的产生。（
8. 为防止铸件产生裂纹，在设计零件时力求壁厚均匀；在合金成分上应严格限制钢和铸铁中的硫、磷含量；在工艺
上应降低砂型及砂芯的退让性。（
9. 冷铁与冒口相配合，可使铸件实现顺序凝固、不使用冒口，冷铁自身可使铸件实现同时凝固。所以，冷铁的作用
是控制铸件的凝固顺序。（
10. 气孔是气体在铸件内形成的孔洞。气孔不仅降低了铸件的机械性能，而且还降低了铸件的气密性。（
11. 灰口铸铁具有良好的减振性、耐磨性和导热性，是制造床身、壳体、导轨、衬套、内燃机缸体、缸盖、活塞环的
12. 用某成分铁水浇注的铸件为铁素体灰铸铁件。如果对该成分铁水进行孕育处理，可以获得珠光体灰铸铁，从而提
高铸件的强度和硬度。(
13. 在正确控制化学成分的前提下，退火是生产可锻铸铁件的关键，球化处理和孕育处理是制造球墨铸铁件的关键。
14. 机器造型时，若凸台、凹槽或肋条妨碍起模，则用活块或外砂芯予以解决。(
15. 分型面是为起模而设置的。如果有了“分型面”，而又不能起模; 则这个“分型面”显然是错误的。所以，选择分
型面的第一条原则是保证能够起模。(
16. 制定铸造工艺图时，起模斜度是指在零件图上垂直于分型面的加工表面壁上的附加斜度。铸件经机械加工后，起
模斜度随同加工余量一起被切除。所以，起模斜度是为便于起模而设置的，绝非零件结构所需要。(
17. 型芯在铸型中是靠芯头来定位、排气和形成铸件内腔或外形的。(
18. 若型芯安放不牢固或定位不准确，则产生偏芯；若型芯排气不畅，则易产生气孔；若型芯阻碍铸件收缩，则减少
机械应力和热裂倾向。(
19. 分型面是为起模或取出铸件而设置的。砂型铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造和离心铸造铸型都有分型面。
20. 为了获得铸件的内腔，不论是砂型铸造，还是熔模铸造、金属型铸造、离心铸造均需使用型芯。(
21. 为防止零件在机械加工或使用过程中变形，不论砂型铸造件、熔模铸造件，还是金属型铸造件、压力铸造件均需
进行去应力退火。(
22. 为便于造型，设计零件时应在垂直于分型面的非加工表面上给出结构斜度。(
23. 为避免缩孔、缩松或热应力、裂纹的产生:零件壁厚应尽可能均匀。所以，设计零件外璧和内壁，外壁和肋，其厚
度均应相等。(
1. 合金的铸造性能主要包括（
A..流动性； B.收缩性；
C.缩孔倾向；
D.变形倾向； E.裂纹倾向。
2. 某砂型铸件，常产生浇不足、冷隔等缺陷。为防止这些缺陷的产生，可采取的措施有（
A.提高浇注温度；
B.改变化学成分；
C.提高直浇口高度； D.A、B与C。
3. 顺序凝固和同时凝固均有各自的优缺点。为保证铸件质量，通常顺序凝固适合于（
）；同时凝固适合于 （
A. 吸气倾向大的铸造合金； B.变形和裂纹倾向大的铸造合金； C.流动性差的铸造合金； D.缩孔倾向大的铸造合金。
4. 消除铸件中残余热应力的方法是（
），消除铸件中机械应力的方法是（
A.同时凝固；B.减缓冷却速度； C.及时落砂；D.时效处理；E.提高砂型及砂芯的退让性。
5. 常温下落砂之前，在图示的套筒铸件中（
）。常温下落砂以后，在该铸件中（
A． 不存在铸造应力； B.只存在拉应力；C.存在残余热应力； D.只存在压应力； E.存在机械应力。
6. 铸造应力框如图所示。浇注并冷却后各杆的应力状态为(
)。若用钢锯沿A-A将Φ30杆锯断，断开时锯口间
)。锯口间隙变化的原因是各杆的应力(
)，导致Φ30杆 (
)，Φ10杆 (
A.增大； B.减小； C.消失； D.缩短； E.伸长；
F.不变； G.Φ30杆受压，Φ10杆受拉；H.Φ30杆受拉，Φ10杆受压。
7. 如图所示的A、B、C三种成分的铸铁中，流动性最好的是(
)，形成缩松倾向最大的是 (
孔倾向最大的是 (
)，产生热裂倾向最大的是 (
8. 湿型铸造时，起模刷水过多或椿砂过紧飞则易产生 (
A.反应气孔； B.析出气孔； C.侵入气孔。
9. 生产上，为了获得珠光体灰铸铁件，可以采用的方法有 (
A.孕育处理;
B.适当降低碳、硅含量;
C.适当提高冷却速度;
D..热处理。
10. HT100、KTH300-06、QT400-18的机械性能各不相同，主要原因是它们的 (
A.基体组织;
B.碳的存在形式;
C.石墨形态;
D. 铸造性能。
11. 灰铸铁、球墨铸铁、铸钢三者的铸造性能优劣顺序为 (
)，塑性高低的一般顺序为(
A.ZG&QT&HT;
B. HT&QT&ZG;
C. HT&ZG&QT;
D. QT&ZG&HT;
E.ZG&HT&QT;
F.ZG=QT=HT(注:符号&&&表示&优于&或 &高于&; 符号 &=&表示相同)。
12. 冷却速度对各种铸铁的组织、性能均有影响，其中对（
）影响极小，所以它生产适于厚壁或壁厚不均匀的大型
B. 孕育铸铁;
C.可锻铸铁;
D.球墨铸铁。
13. 在图示具有大平面铸件的4种分型面和浇注位置的方案中，最合理的是（
14. 如图所示的零件采用砂型铸造生产毛坯，与图中所示的I、II、III、IV、V、分型方案相适应的造型方法依次是
)，其中较合理的分型方案是 (
A.整模造型；B.分模造型;
C.活块造型;
D.挖砂造型。
15. 用同一化学成分的液态合金浇注同一形状和尺寸的铸件。若砂型铸造件的强度为σ砂，金属型铸造件的强度为σ金，
压力铸造件的强度为σ压，则 （
A.σ砂=σ金=σ压；
B. σ砂&σ金&σ压； C. σ砂&σ金&σ压；D. σ砂&σ金&σ压；
16. 熔模铸造与砂型铸造相此，尽管前者有许多优点，但又不能完全取代后者，其原因是(
A．铸造合金种类受到限制;
B.铸件重量受到限制;
C.生产批量受到限制。
17. 在砂型铸造和特种铸造申，生产率最高的生产方法为（
），铸件表面最粗糙的生产方法为 (
)，铸件尺寸
最大的生产方法为(
A.砂型铸造;
B.熔模铸造;
C.金属型铸造;
D.压力铸造;
E.低压铸造;
F.离心铸造。
1、铸造厂生产了一批灰铸铁件。经检测，随炉单个浇注的Φ30试棒的抗拉强度为205~2l0MPa，符合图纸提出的HT200的要求。用户验收时，在铸件不同部位取样，检测结果表明，铸件上壁厚为8mm处的σb为200MPa;
l5mm处的σb为196MPa;
25mm处的σb为175MPa; 30mm处的σb为168MPa。据此，用户认为该批铸件不合格，理由是:1)铸件机械性能不符合HT200要求;
2)铸件整体强度不均匀。试判断用户的意见是否正确，为什么?
2、图示套筒，材料为HT200，数量100件。绘制其铸造工艺图。
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