熔模铸造硅溶胶型壳清理问题分析

航空用硅溶胶熔模精铸件因多腔体结构、形状复杂等因素影响,型壳清理难度较大,甚至因型壳清除不净、型壳卷入铸件等问题导致产品报废。通过分析面层锆英石粉、锆英石砂的成分,焙烧前、焙烧后及浇注后型壳面层、过渡层、背层的显微结构和型壳强度变化,得出型壳残余强度高或者型壳面层被高温铝液剥蚀是根本原因,采取优化锆英石粉粒度、级配及制壳工艺等措施改善了型壳清理效果,为解决熔模精铸件清理困难提供参考。

复合纤维含量对精铸硅溶胶型壳强度及透气性的影响

采用陶瓷和尼龙复合纤维增强熔模精铸硅溶胶型壳,通过测试与分析复合纤维增强硅溶胶型壳的常温及焙烧后强度和透气性,研究复合纤维含量对硅溶胶型壳强度和透气性的影响规律,确定复合纤维含量与焙烧温度和型壳强度的关系,并通过SEM对型壳试样断口形貌进行观察和分析。结果表明:复合纤维对硅溶胶型壳强度和透气性的影响显著,当复合纤维含量小于0.6%(质量分数)时,硅溶胶型壳强度和透气性同时增大;当复合纤维含量大于0.6%时,型壳常温及焙烧后强度开始减小,焙烧后基体中孔隙率增加,型壳透气性继续增大;当复合纤维含量为0.6%、焙烧温度为1050℃时,型壳焙烧后强度达到最大值。

真空干燥对熔模铸造用硅溶胶型壳强度的影响

硅溶胶是熔模铸造中常用的型壳粘结剂之一,但硅溶胶型壳制备过程中存在的突出问题是干燥慢,制壳周期长。本文采用真空干燥工艺对硅溶胶型壳进行干燥,探索了不同真空度及保压时间下型壳强度的变化规律。研究发现:与自然干燥相比,采用真空干燥工艺下的型壳能在较短时间内达到较高的强度。真空度为-0.07 MPa,保压20 min时型壳抗拉强度可达0.85 MPa。而自然干燥相同时间,型壳抗拉强度仅为0.38 MPa。若只考虑湿强度,真空干燥工艺可用于硅溶胶型壳的硬化,且选用真空度-0.07 MPa,保压30 min左右较为适宜。

废弃硅溶胶型壳的回收利用

研究了废弃硅溶胶型壳经破碎、磁选和筛分后的物相组成 ,以及重新将其制成硅溶胶型壳的强度、荷重变形和透气性等性能 ,并与煤矸石硅溶胶型壳的性能进行了比较。结果表明 ,未焙烧的型壳废物不能直接回用 。

硅溶胶型壳中NH_4Cl水溶液的硬化机理

采用胶态浇注成型法成型,不添加NH4Cl水溶液的硅溶胶型壳的硬化时间为38 h;添加NH4Cl水溶液的硅溶胶型壳的硬化时间仅为1 h,同时有一种刺激性气味气体产生,表明NH4Cl水溶液有促进硅溶胶型壳硬化的作用,并且发生了化学反应,放出NH3。借助硅溶胶的结构、胶凝原理、热力学和动力学理论,分析了NH4Cl水溶液在硅溶胶型壳成型中的硬化机理。

亚纳米SiO_2对硅溶胶型壳硬化时间的影响

对添加15%NH4Cl和亚纳米SiO2的硅溶胶型壳硬化时间进行试验研究。研究发现硅溶胶型壳硬化时间随着NH4Cl加入量的增加而降低,随着亚纳米SiO2加入量的增加先降低后升高再降低,而且亚纳米SiO2单独作用硅溶胶效果不明显,只有加入NH4Cl后添加亚纳米SiO2硅溶胶型壳硬化时间相对未添加的要缩短到几分之一至几十分之一。结果表明亚纳米SiO2具有加快NH4Cl的促凝硬化作用,可以减少NH4Cl的加入量。

硅溶胶型壳铸钢件表面沟槽形成原因

根据表面沟槽缺陷的结构、形貌和组成 ,以合金高温氧化性为基础 ,分析并提出了形成这类缺陷的原因 ,即铸件表面的不均匀氧化。

精铸硅溶胶型壳质量的控制

对精铸硅溶胶型壳质量控制进行了全面介绍。原辅材料的控制包括粘结剂,涂料添加剂和耐火材料的质量控制;涂料工艺性能的质量控制,包括涂料的流动性、覆盖性、均性性、稳定性等方面;对型壳生产过程的质量控制,包括涂料的合理配制方法以及涂料工艺性能的调整,模组的浸涂、撒砂、型壳干燥、脱蜡、高温焙烧等。

熔融石英在硅溶胶型壳中的应用

经过反复的工艺试验及一年多批量生产验证,成功地将熔融石英应用于精铸用低温蜡—硅溶胶型壳生产中。不仅降低了成本而且较大程度改善了型壳的脱壳性能,提高了后处理的生产效率,取得了较好的经济效益。

硅溶胶型壳中原材料分布及其规律研究

测定了硅溶胶型壳原材料分布及其成本分布规律，探讨了该规律与铸件的关系，这对精密铸造生产管理的材料消耗控制和成本分析有指导意义。

硅溶胶型壳经高温作用后的形态和强度变化

研究对比了经900-1600℃高温焙烧后,硅溶胶型壳表面形态及残留强度的变化情况,分析认为耐火材料中氧化物杂质的存在对型壳表面形态的变化起重要作用。元素Fe、Mg、Ca、Na、K等在高温焙烧中与Al2O3、SiO2反应生成低熔点物质,导致型壳表面形态的变化,并可能引起型壳高温软化。为保证型壳具有高的表面质量和良好的脱壳性,减少浇注过程中高温软化发生的可能性,应严格控制型壳中有害杂质元素的含量。经900-1200℃焙烧后硅溶胶型壳残留强度基本稳定;经1200-1500℃焙烧由于二次莫来石化反应和碱性氧化物杂质的作用,型壳残留强度增高,可能发生高温软化;经1500℃以上焙烧时型壳已处于再结晶阶段,残留强度显著增加,脱壳性变差。

短切玻璃纤维增强硅溶胶型壳强度的研究

为提高硅溶胶型壳的强度,采用短切玻璃纤维来增强型壳。在型壳背层中加入一定量2mm长的短切玻璃纤维制备型壳,研究了不同纤维加入量下型壳湿强度和焙烧后强度的变化规律。结果表明,与未添加纤维试样相比,加入纤维后,型壳的湿强度显著提高。加入量为0.6%(占耐火粉料)时,型壳试样的湿强度达到2.991MPa,提高了15.75%,增强效果显著,而型壳焙烧后试样强度无明显变化。试样断口扫描分析发现,焙烧后,玻璃纤维部分熔融或熔蚀,增强作用降低或消失。

复合纤维配比对精铸硅溶胶型壳性能的影响

为了分析复合纤维配比对熔模精铸中硅溶胶型壳的强度和透气性的影响,采用尼龙和陶瓷复合纤维制备硅溶胶型壳试样,在其中加入的尼龙纤维和陶瓷纤维的体积配比为100∶0、82.7∶17.3、61.5∶38.5、34.7∶65.3和0∶100,对获得的复合纤维增强型壳试样的生胚抗弯强度、焙烧后抗弯强度和透气性的变化规律进行研究。结果表明,当尼龙纤维在复合纤维中体积分数从0%~100%变化时,型壳生胚抗弯强度逐渐增大,焙烧后抗弯强度总体变化不明显,透气率先增大后减小。当尼龙纤维的体积分数为82.7%时,透气率达到最大值5.21。根据试样断口形貌及纤维增强行为分析,型壳生胚抗弯强度主要受纤维体积含量的影响;型壳焙烧后抗弯强度和透气性受陶瓷纤维体积含量、涂挂厚度和尼龙纤维烧失后留下孔洞数量的综合影响。

硅溶胶壳型的真空干燥工艺参数研究

经过大量实验发现采用胶态浇注成形技术和真空干燥方法可制备表面裂纹少的硅溶胶壳型.制备硅溶胶壳型用材料有JN-30硅溶胶、石英粉和NH4Cl.通过实验得到一组硅溶胶壳型的真空干燥工艺参数：干燥温度80～100 ℃,干燥时间5 h和真空度0.06～0.07 MPa.然后对此进行重复实验,得到硅溶胶壳型的收缩率（干燥收缩率和总收缩率）和抗压强度期望分别为0.97%、1.04%和5.05 MPa.

亚纳米SiO_2对硅溶胶壳型硬化时间的影响

对添加15%NH4Cl和亚纳米SiO2的硅溶胶壳型硬化时间进行实验研究。研究发现硅溶胶壳型硬化时间t随着15%NH4Cl加入量的增加而降低,随着亚纳米SiO2加入量的增加先降低后升高再降低,且15%NH4Cl加入量相同时,添加亚纳米SiO2硅溶胶壳型硬化时间相对未添加的要缩短几倍到几十倍。结果表明亚纳米SiO2具有促进硅溶胶壳型胶凝硬化的作用。

亚纳米SiO_2对硅溶胶壳型硬化时间的影响

本文对添加15%NH4Cl和亚纳米SiO2的硅溶胶壳型硬化时间进行试验研究。发现硅溶胶壳型硬化时间t随着15%NH4Cl加入量v的增加而降低,随着亚纳米SiO2加入量m的增加先降低后升高再降低,且15%NH4Cl加入量相同时,添加亚纳米SiO2硅溶胶壳型硬化时间相对未添加的要缩短几倍到几十倍。结果表明亚纳米SiO2具有促进硅溶胶壳型胶凝硬化的作用。

精密铸造壳型生产工艺的改进

精密铸造壳型的质量优劣,直接影响精铸件产品质量;而该壳型的生产周期长短及成本之高低,又直接决定精铸件的生产成本,因而决定了精铸件占有市场的能力,这已引起同行们的高度关注。 精密铸造壳型主要有耐火材料和粘结剂两部分组成。其中耐火材料有石英砂、刚玉砂、铝矾土、高岭石熟料、匣钵料和锆石等,目前大量采用的主要为石英砂和刚玉砂,而常用的粘结剂有水玻璃、硅酸乙脂和硅溶胶等。

失重法在熔模铸造制壳工艺开发中的应用

文章采用失重法跟踪测量了硅溶胶-EC95型壳在干燥过程中的重量变化,得到了文章所述的制壳工艺条件下每层型壳的失重曲线和干燥时间。试验结果表明:每层型壳在干燥过程中的失水速率均逐渐降低;从面层到背层,失重曲线逐渐变缓;提高风速,失重曲线变陡;失重曲线可以反映型壳的干燥过程及其影响因素的作用。

陶瓷型芯在艺术铸造中的巧用

水玻璃型壳、硅溶胶型壳及二者的复合型壳工艺，是中小件艺术铸造中常用的制壳工艺。在实际生产中水玻璃型壳工艺易操作、涂挂环境要求低、速度快、生产效率及质量高而被广泛应用于中小件艺术铸造的制壳中。由于艺术品造型的千变万化，有的极其复杂且工艺要求特殊，仅靠水玻璃工艺很难单独完成艺术品的实际要求，这就需要考虑采用陶瓷灌浆制芯的方法来辅助完成，以达到艺术品的制作要求。

水玻璃精铸工艺升级方案探讨与实践

针对传统水玻璃熔模精铸高污染问题,进行了工艺升级方案探讨,确认硅溶胶薄壳工艺为最佳方案,该工艺从模料、组树、制壳和蜡回收处理方面进行优化升级,彻底消除了酸雾、钠盐的污染,同时也提升了铸件品质。