朋友發(fā)來幾張照片,說是鑄件表面上有老年斑,問是什么缺陷,什么原因造成?見圖一,圖二,圖三。我看了一下產(chǎn)品的表面,又大概問了一下面層型殼的用料情況,初步判斷,這個(gè)老年斑就是“粘砂”缺陷。今天我們專門來討論一下粘砂缺陷的形成原因。
圖一,鑄件表面粘砂
圖二,鑄件表面粘砂
圖三,鑄件表面粘砂
粘砂實(shí)際上是一種熔模鑄造常見的表面缺陷,它是指鑄件表面上粘附一層金屬與型殼的化合物或者型殼材料。粘砂一般分為機(jī)械粘砂和化學(xué)粘砂,但一般熔模鑄造生產(chǎn)中產(chǎn)生的都是化學(xué)粘砂。因?yàn)槿勰hT造型殼表面是由致密的涂料層構(gòu)成的,產(chǎn)生機(jī)械粘砂的可能性較小。
那么,鑄件產(chǎn)生粘砂的主要原因有哪些因素呢?實(shí)際上粘砂產(chǎn)生的主要原因在于型殼的面層耐火度不夠。有一個(gè)朋友在公眾號(hào)上問我,進(jìn)口鋯粉的耐火度。其實(shí)這個(gè)問題比較籠統(tǒng)。因?yàn)槲覀儑矣玫匿喎刍旧隙际沁M(jìn)口的,只是存在國外加工以及國內(nèi)加工之說。另外,鋯粉也分陶瓷級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)級(jí),在山屋洋樹先生的書中就有分級(jí)表,見下表。再說耐火度,單純耐火材料來講,
耐火度主要與耐火材料的純度有關(guān)。你比如:鋯粉,ZrO2含量越高,耐火度越高。純的ZrSiO4它的耐火度在2000℃以上。但是,實(shí)際上我們國家標(biāo)準(zhǔn)里的鋯粉純度并不高,我看到有好幾位熔模鑄造的老前輩呼吁提高熔模鑄造行業(yè)用鋯砂鋯粉的標(biāo)準(zhǔn),下面是我們國家航標(biāo)規(guī)定的鋯粉標(biāo)準(zhǔn)(HB5349-1986)。大家可以與上面表格比較一下,含量還是相對較低,很高級(jí)僅僅相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)級(jí),可想而知,耐火度怎么樣。
除了純度導(dǎo)致耐火度低,容易造成粘砂缺陷外,熔模鑄造面層的涂料粘度,也就是面層涂料的粉液比,也是粘砂缺陷的一個(gè)成因。一般來講,粉液比低,面層涂料粘度低,面層涂層薄,容易造成鑄件表面粘砂。一般來講,面層使用鋯砂鋯粉,粉液比一般都在3.4以上。
另外一個(gè)容易導(dǎo)致粘砂缺陷的原因就是鑄件的壁厚。鑄件壁厚越厚,鑄件產(chǎn)生粘砂的幾率越高。因此,山屋洋樹先生在他的著作中提出了這樣的概念:精鑄件壁厚在20mm以內(nèi)的面層涂料用的耐火粉料采用標(biāo)準(zhǔn)級(jí)的鋯英粉不會(huì)有問題,可是壁厚大于20mm的大件則必須使用陶瓷級(jí)的鋯英粉。鑄件的壁厚越厚越要使用高品位的鋯英粉,否則會(huì)產(chǎn)生鑄件表面粘砂和表面缺陷。為了保持鑄件表面光滑、具有能耐熱沖擊的高溫強(qiáng)度,應(yīng)以高品位的鋯英粉為基材。
從上面的闡述中我們了解到造成鑄件粘砂的幾個(gè)原因,那么,如何解決粘砂問題呢?很顯然,鑄件結(jié)構(gòu)我們是無法改變的,我們只剩下改變耐火材料以及涂料的粉液比。在目前材料價(jià)格飛漲的情況下,選擇更好的耐火材料以及高的粉液比都成了奢望。好多企業(yè)改成了剛玉粉或者復(fù)晶粉,但從目前業(yè)界的反映來看,并不樂觀。那么,怎么辦?我這里給大家一個(gè)建議,當(dāng)然不是降低成本,還是要增加一定的成本,那就是,將面層的涂層加厚,多涂一層(注意:不是多干一個(gè)面層)。畢竟面層涂層厚一點(diǎn),抵抗金屬熱沖擊的能力要更強(qiáng)一點(diǎn)。
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