消失模涂料的作用与要求2
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发布时间：2023-10-11 11:43
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时间：2024-12-03 23:44
消失模铸造所用的造型材料一般是普通干石英砂，泡沫塑料模型被液态金属置换时，热分解产生的大量气体要通过干砂间空隙方能排出铸型外。然而，液态金属在负压的作用下很容易渗入干砂间的空隙而形成机械粘砂。为了避免产生机械粘砂，消失模模样表面必须涂挂一层耐火涂料。在铸型浇注过程中，这一层耐火涂料是介于金属液和型砂之间，对消失模模样的气化、金属液充填和铸件的形成等起着十分重要的作用。
(1)防止铸件产生机械粘砂和热化学粘砂。
机械粘砂的实质是金属液对砂粒间细孔的充填渗入。在普通砂型铸造中，金属液在铸型某点上的渗入压力即为金属液的压强。当渗入压入超过砂粒间空隙中的气体反压力和由金属液表面张力引起的附加压力时，金属液才能渗入砂粒空隙中形成机械粘砂。
一般情况下，消失模铸造中金属液的渗入压力要大于砂型铸造，所以铸件表面有较严重的针刺和粘砂现象。在泡沫塑料模的外表面涂挂一层一定厚度的致密涂层，可以起到阻止金属液渗入的作用，从而防止铸件产生针刺和机械粘砂。
消失模铸造目前广泛使用的型料诸如铁丸、石英砂等，由于耐火度均不高，熔融温度较低。当浇入高温金属液后极容易被金属液所熔融，形成节瘤等缺陷，产生热化学粘砂。因此，在金属液和型料之间隔离一层耐火度高的涂层，有助于防止热化学粘砂。
(2)提高泡沫塑料模型的刚度，防止埋型时变形。
这是耐火涂料层在消失模铸造中的独特的作用。泡沫塑料模在埋型操作时，不可避免地要受到一定大小的冲击力作用，因而模型可能产生压缩变形和弯曲变形，进而影响到铸件的最终尺寸精度。模型表面涂上一层耐火涂料，干燥后会形成一层紧紧包覆在外表的具有一定强度的硬壳层，使其强度比未挂涂料前有成倍地提高，同时模型的刚度也相应增强，因此可以使各种变形量降低到最小。例如，2mm厚的涂层，在同等受力条件下，可使泡沫模型的受压变形降低2/3，使弯曲变形降低9/10以上。
(3) 有助于消失模模样热分解气体的迅速排出。
如果泡沫模型热分解产生的气体不能及时排出，可能产生浇注不完全、气孔、夹渣和碳黑等缺陷。具有一定透气性的表面耐火涂层可以使气体在负压的作用下及时排出铸型。 消失模铸造用的耐火涂料最终涂覆在泡沫塑料模型的表面。泡沫塑料种类不同以及铸件材质不同，对涂料性能的要求也就不一样。此外，泡沫塑料不透气、热变形温度低（约70℃左右）、对水的亲和力小、气化后的发气量大，这些特点决定了涂覆在它表面的耐火涂料应具备如下技术要求：
(1)涂层具有一定的透气性
从防止铸件粘砂的角度来说，泡沫模型外表必须要涂挂涂料，而且涂层要尽可能致密；但致密的涂层不利于气化模气化后生成的气体往外逸散。因此，要求涂料具有一定的透气性，使模型气化生成的气体容易通过涂层，通过型料之间的间隙由真空泵抽走。
为了使涂层获得良好的透气性，可以采取如下技术措施：
a：将不同种类和粒度的耐火骨料进行合理搭配。耐火骨料的种类和粒度对涂料的透气性影响很大。一般来说，单独使用某一种骨料时涂料的透气性很差，而将不同的耐火骨料搭配起来使用时透气性较好。如将铝矾土与适量石英粉复合可获得良好的透气性。同时，骨料的颗粒形状对涂料的透气性也有很大的影响。球形颗粒（石英、刚玉）形成外露的微孔，而片状颗粒（滑石、云母）形成隐蔽的微孔。胞格状组织（珍珠岩）及纤维结构（石棉、蛭石）的填料形成无序结构，构成松散的多孔结构，透气性较高。将不同种类的骨料进行合理搭配可在一定范围内调节涂料的透气性。
b：选用有机粘结剂。有机粘结剂在高温下分解可形成一些空洞，从而增加了涂料的高温透气性。而高温粘结剂如硅溶胶、水玻璃等所配成的涂料透气性较差。
C：加入适量的氧化剂。泡沫塑料模在高温下不完全分解时会在涂料表面沉积一些碳，阻塞排气通道，从而降低了涂料的高温透气性。加入一些氧化剂可以加速泡沫塑料模的分解，从而防止碳的沉积，增加涂料的透气性。
(2)具有良好的润湿性和粘附性
聚苯乙烯泡沫塑料为非极性材料，表面张力低，不易被水基涂料润湿、渗透，因此，涂料中需加入少量表面活性剂并选择适当的粘结剂。所选用的粘结剂要求与泡沫塑料模的粘附性好，这样涂挂后能在模型外表获得一定厚度的耐火涂层。如涂料的粘附性差，则可造成涂层厚度不够或不均，甚至涂层不连续，很难获得质量优良的铸件。
(3)高温强度好
耐火涂层的耐火度要高，热膨胀系数要低，否则浇注过程中由于金属液的冲刷作用，很容易将粘附不牢的涂层冲刷而卷入铸件，使制品产生粘砂和夹渣等缺陷。
(4)干燥速度快
涂料在低温（一般要低于60℃）下的干燥速度要快，不龟裂，并能形成坚固的耐火涂层。如果干燥速度过慢，不仅影响生产效率，而且由于涂层长期不能干燥、固化，可能会从气化模表面脱落。
(5)发气量要小
涂料层一经烘干后，在浇注过程中与高温金属液相接触时，不得有其它的气体产生。否则涂料层容易崩溃、脱落，所产生的气体还会影响浇注过程的平稳性。
(6)良好的涂挂性
消失模涂料的涂层比较厚，要求涂料有较高的屈服值和塑性变形能力，应严格控制涂料的流淌性，对于热固性树脂为粘结剂的涂料，可以在其中加入少量触变剂，以提高涂料的涂挂性。
