水玻璃砂转移涂料研究

data-full-width-responsive="true"> 转移性涂料是指涂敷在模样( 或芯盒) 上, 充填型砂紧实固化后复制模样( 芯盒) 形状的涂层转移到砂型过程的一种涂料, 是一种获得高尺寸精度和表面光洁度铸件的工艺方法。从20 世纪70 年代日本发明K - Y 法[ 1] 开始, 人们对转移涂料及其工艺方法做了很多研究, 譬如: 在热芯盒表面转移[ 2] 、在快速原型表面转移[ 3] 、在水玻璃砂表面转移[ 4] 等, 取得了较好的效果。本文在探讨水玻璃砂和转移涂料界面问题的基础上, 对水玻璃砂转移涂料的配方和工艺进行实验研究, 以期实现在水玻璃砂的表面进行涂料转移。1 试验材料与方法1 1 型砂材料砂型原砂采用水洗湖口砂, 粒度分布为70/ 100目, 采用市售的水玻璃粘结剂和CO2 气体, 其优点是强度高、气味很少。1 2 涂料其他组分( 1) 涂料耐火骨料: 涂料的耐火骨料主要选择锆英粉、石英粉等。为了保存制品的精度, 选择线膨胀系数小的锆英粉为涂料骨料。( 2) 粘结剂: 粘结剂选用改性高模数水玻璃, 模数为2 6~ 3 0, 波美度为40~ 43。( 3) 固化剂: 固化剂选用有机酯, 本试验选用901,属于中等硬化速度的固化剂。固化剂的选择可以根据天气季节的变化选用, 冬天用硬化速度快的903, 夏天用硬化速度慢的800。( 4) 涂料悬浮剂选用优质钠基膨润土。溶剂为水, 助剂采用微量表面活性剂、消泡剂等。另外在应用自硬转移涂料时, 使用了合适的脱模剂, 可以保证涂料的顺利转移。1 3 试验方法( 1) 涂料配制涂层的转移是非占位涂料技术的主要特点。涂料与型( 芯) 砂的结合强度( TS ) 大于涂料与模样或芯盒的结合强度( TM ) 是涂料转移的基本条件。多年来的研究表明, 非占位涂料粘结剂是涂料转移、涂敷性能的最重要影响因素, 同时也决定着涂料本身的强度[ 5] 。它是非占位涂料的技术关键和重点研究对象。涂料粘结剂对TM 有很大影响, 其中水玻璃、硅溶胶和硫酸铝对模具的附着强度较低, 涂料易转移。而用酚醛树脂、磷酸二氢铝粘结剂时TM 较高, 即使有脱模剂也很难脱模[ 6] 。因此, 本试验采用水玻璃粘结剂体系, 在保证涂层强度的前提下, 提高涂层的脱模性能。图1 是涂料配制工艺框图。配制好的涂料必须现配现用, 因为固化剂加入后, 涂料就进入了自硬状态, 超过涂料的可使用时间就已经硬化, 无法喷涂使用。( 2) 涂料转移方法(1)对于硅橡胶软模, 脱模剂采用201 甲基硅油,使用前将模具表面吹干, 放于模板上, 用喷枪将脱模剂均匀地喷涂到模具上, 不要使脱模剂在模具表面堆积,也不能漏涂。(2)用喷枪将涂料均匀地喷涂在模具表面, 注意要均匀, 厚度约1~ 2 mm, 喷涂时表面涂料在喷枪的作用下出现吹动波纹即可。(3)喷涂完成后, 立即在涂料表面撒上40~ 70 目左右的无机粘结剂莫来石砂, 要均匀。(4)对于有字体的地方, 或者凹凸比较大的部位涂料要喷涂均匀, 而且最好用细针把涂料中的气泡赶出。(5)待干燥20~ 40 min 后, 填上水玻璃砂, 填完后在型砂上均匀扎上吹气孔, 用CO2 气体吹入型砂中。(6) 型砂硬化后, 放置10 min 左右即可取模。取模采用专用工具最好, 或者有真空吸盘也行, 用力要均匀。2 试验结果与分析2 1 涂料配方涂料配方: 粉料为锆英粉( 320 目) 80%, 莫来石( 200 目) 20% ; 粘结剂水玻璃( M = 2 6~ 2 9, Be=40) 20% ~ 40% ; 水15% ~ 20%; 悬浮剂为复合膨润土, 2 0% ; 助剂为JFC、消泡剂, 少量; 固化剂为901等, 1 5% ~ 2 0%。该涂料具有表面强度高、涂层均匀、无裂纹、硬化速度可调等优点, 可实现喷涂和刷涂。水玻璃粘结剂的加入量对涂层强度影响大( 见图2) , 在保证强度的前提下尽可能降低粘结剂用量。涂料密度1 82 g/ cm3 , 悬浮性100% 。涂层强度平均值1 4 MPa, 1 000 ) 焙烧后发气量6 5 mL/ g, 高温抗裂性为级, 硬化起模时间为30~40 min。图3 是固化剂对涂料硬化速度的影响曲线, 可以看出, 硬化剂加入量在1 5%时具有合适的硬化时间,大约为30~ 40 min。