水分在无机盐粘结剂工艺中是成膜的主角之一。它既参与成膜,又会在砂芯成型以后以吸湿返溶的方式把水重新带回来,把已经形成的膜一点点破坏掉。由此可见,它是无机盐粘结剂工艺中的决定性变量。控得住,是工艺的朋友;控不住,就是缺陷的源头。一旦失控它就会带来很严重的负面影响,见表 1。
表1.
水分的副作用(含水率超差时的表现)
序号 | 工序 | 主要副作用 |
1 | 混砂、覆膜 | 混合料水分过高或波动大:覆膜不均、流动性波动、促硬剂偏析、可使用时间缩短,造成砂芯局部疏松、射不实等 |
2 | 热空气 吹扫硬化 | 砂芯水分未充分脱除:表层粘结膜不致密、内部残留游离水,造成砂芯强度低,出现裂纹或断芯等 |
3 | 涂料涂覆、烘干 | 涂料水分渗入砂芯:涂层鼓泡、起皮、脱落,砂芯表层软化,强度下降;烘干过度:砂芯粘结膜脆化、表面粉化等 |
4 | 仓储 | 砂芯吸湿返潮、泛碱:强度衰减、表面酥皮掉粉、尺寸稳定性变差 |
5 | 浇注 | 砂芯水分汽化与盐类分解释放气体:诱发铸件产生皮下气孔、针孔、砂眼、夹杂等缺陷 |
01
控水措施
(1)原砂与混砂工序控水:原砂含水率应稳定控制在 0.1 % 以内(105 ℃ 烘干法),并特别关注梅雨季原砂含水率的变化。
(2)芯盒温度与吹扫参数匹配。芯盒温度通常控制在 150~190 ℃,并以 120~140 ℃ 热空气吹扫固化,脱除游离水。吹扫温度过低、时间不足,砂芯表面多孔、残留游离水多;过高则粘结膜脆化、表面粉化。建议针对具体砂芯壁厚及重量、不同粘结剂牌号做正交试验,找到强度、表面质量、生产节拍三者均能兼顾的工艺参数。
(3)存放环境:混合料应密封、保湿存储。砂芯应封闭、除湿(相对温度≤50%)暂存适当时间,即能除去残余水分,又能以减少性能波动。
(4)涂料体系走低水或快干路线。优先选用与无机盐砂芯适配的低水分涂料、醇基涂料或添加抗吸湿剂的涂料。涂覆后必须及时、充分干燥,涂层残余水分≤0.3%。
(5)粘结剂提升抗湿性。可通过增加耐水助剂、有机硅疏水改性、偶联剂等方式提升抗吸湿的稳定性。
(6)建立现场水分监控体系。对原砂、混合料、热空气露点、砂芯(含涂料层)、仓储相对湿度分别做水分抽检,并与抗拉(或抗弯)强度、表面掉粉程度、涂层附着力、铸件缺陷率四项指标捆绑跟踪。
02
缺陷与工艺参数排查表
遇到强度忽高忽低、涂层鼓泡起皮或铸件缺陷时,按表2进行排查,找出故障点。
表2.
无机盐粘结剂常见缺陷与工艺参数对照排查表
综上所述,水是无机盐粘结剂工艺中有上下限的工艺变量,少一分,凝胶膜脆化、砂芯表面粉化,强度上不去;多一分或忽多忽少,覆膜不均、游离水残留、吸湿返潮、涂层鼓泡,再到气孔与砂眼等,即水“少一分难成膜,多一分就出洞”。
本文校对:瞿芝碧 张云
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