鑄造工藝學(xué)第1章課件

1、第1章 粘土砂及涂料 鑄造用原砂按是否人工處理可分為天然型砂和合成型砂；按礦物組成可分為石英質(zhì)砂和非石英質(zhì)砂兩類(lèi)。 自然界中砂和土都是巖石的風(fēng)化產(chǎn)物，它們常常是混雜在一起的，其中還包含其他一些雜質(zhì)。在鑄造上將顆粒直徑小于等于20m的稱(chēng)為泥分，大于20m的稱(chēng)為砂。1.石英質(zhì)砂 石英質(zhì)砂也稱(chēng)硅砂，主要礦物組成為石英石，其主要化學(xué)成份是二氧化硅。鑄造用硅砂是以石英為主要礦物成分、粒徑為0.023.35 mm的耐火顆粒物。就其礦床在自然界的形成而言，鑄造用硅砂可分三種：沉積砂、砂巖砂和人造硅砂。 石英質(zhì)砂來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，是鑄造行業(yè)中應(yīng)用最廣的原砂。第一節(jié)鑄造用原砂2.非石英質(zhì)砂 石英質(zhì)砂以外的砂統(tǒng)

2、稱(chēng)為非石英質(zhì)砂，又統(tǒng)稱(chēng)為特種砂。主要有：鋯砂、鉻鐵礦砂、鎂砂、鎂橄欖石、石灰石砂、耐火熟料等。3.鑄造用砂選擇 并不是所有的砂子都可以供鑄造生產(chǎn)使用，必須根據(jù)鑄造金屬液的性質(zhì)、鑄件大小、鑄件壁厚、鑄型和粘結(jié)劑特點(diǎn)，合理選擇原砂。要結(jié)合鑄件的品質(zhì)要求和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性要求綜合選擇。主要考察原砂的純度、含泥量、顆粒組成、顆粒形狀、燒結(jié)點(diǎn)等重要指標(biāo)。（1）鑄造用砂的含泥量 原砂中顆粒直徑小于0.020mm（20m）部分所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)統(tǒng)稱(chēng)為原砂的含泥量。原砂的含泥量對(duì)型砂的強(qiáng)度、透氣性和耐火度等性能都有很大的影響。（2）鑄造用砂的顆粒組成 鑄造用砂的顆粒組成采用鑄造標(biāo)準(zhǔn)篩經(jīng)篩分后測(cè)定。我國(guó)GB/T 944

3、2-2010規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)篩由12個(gè)篩號(hào)和底盤(pán)共12層組成。（3）鑄造用砂的顆粒形狀 鑄造用原砂的粒形概略地分為三類(lèi)，即圓形、多角形和尖角形，分別用符號(hào)“”、“”、“”表示，如圖1-1所示。（5）耐火度及最低共熔點(diǎn) 耐火度和熔點(diǎn)這兩個(gè)概念都與耐火材料由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)有關(guān)，它們表征了耐火材料抵抗高溫的能力。（6）熱穩(wěn)定性和熱化學(xué)穩(wěn)定性 熱穩(wěn)定性亦稱(chēng)抗熱沖擊性，是指耐火材料抵抗溫度急劇變化而不開(kāi)裂的性能。 在高溫液態(tài)金屬的熱作用下，鑄造用砂應(yīng)具有良好的熱化學(xué)穩(wěn)定性，即不與液態(tài)金屬及其氧化物發(fā)生反應(yīng)，不與粘結(jié)劑、添加劑等形成低熔點(diǎn)的共熔物，否則，將使鑄件產(chǎn)生粘砂、麻點(diǎn)等缺陷。（7）鑄造用硅砂的分類(lèi)、表示方

4、法 GB/T 9442-2010根據(jù)鑄造用硅砂的礦物組成、含泥量、顆粒組成和顆粒形狀(角形因數(shù))，對(duì)石英砂進(jìn)行了分類(lèi) 砂型鑄造用粘結(jié)劑的主要作用是將顆粒狀或粉狀造型材料形成有一定強(qiáng)度的連續(xù)粘結(jié)薄膜將砂粒粘結(jié)為一個(gè)整體而形成鑄型。 按粘結(jié)劑成膜過(guò)程的性質(zhì)分類(lèi)，亦即從粘結(jié)劑的粘結(jié)機(jī)理來(lái)看，粘結(jié)劑可分為物理成膜粘結(jié)劑和化學(xué)成膜粘結(jié)劑兩大類(lèi)。 粘結(jié)劑按化學(xué)組成分類(lèi)，可分為有機(jī)粘結(jié)劑與無(wú)機(jī)粘結(jié)劑兩大類(lèi)。 粘結(jié)劑按物質(zhì)來(lái)源分類(lèi)，可分為天然粘結(jié)劑和人工合成粘結(jié)劑兩大類(lèi)。第二節(jié) 鑄造用粘土及其鑄型一、鑄造用粘土1.粘土分類(lèi)與結(jié)構(gòu)1）普通粘土 2）膨潤(rùn)土2.粘土-水體系 粘土中的水可分為吸附水和結(jié)構(gòu)水兩種。前者

5、是指吸附在粘土礦物層間、約在100200的較低溫度下可以脫去的水：后者是以O(shè)H-基形式存在于粘土晶格中，其脫羥溫度隨粘土種類(lèi)不同而異，波動(dòng)在400600之間。對(duì)于粘土-水系統(tǒng)而言，吸附水往往是更為重要的。 3.粘土的粘結(jié)機(jī)理 1）粘土礦物的膠體特性 粘土膠團(tuán)結(jié)構(gòu)如圖1-4所示，在粘土膠團(tuán)內(nèi)粘土質(zhì)點(diǎn)本身是帶負(fù)電的膠核。緊靠膠核周?chē)鼤r(shí)著一些定向的偶極水分子和一些水化的陽(yáng)離子，構(gòu)成了圍繞膠核的吸附層，隨膠核一起在水中移動(dòng)。膠核與吸附層構(gòu)成膠粒，膠?？梢栽谒歇?dú)立運(yùn)動(dòng)。2）粘土的粘結(jié)機(jī)理 圖1-5可以看出濕強(qiáng)度為表面聯(lián)結(jié)強(qiáng)度和橋聯(lián)結(jié)強(qiáng)度之和，大約在粘土晶層之間進(jìn)去三層水分子(厚度為30.25 nm)

6、時(shí)表面聯(lián)結(jié)形成的粘結(jié)力最大。二、粘土型(芯)砂的性能及其影響因素 鑄件質(zhì)量與鑄型質(zhì)量密切相連，因此，正確擬定型砂配方，控制型砂性能，對(duì)提高鑄件項(xiàng)量具有十分重要的意義。 型砂應(yīng)具備的性能很多，其中直接影響鑄件質(zhì)量的有；型砂的濕度、強(qiáng)度、透氣性、發(fā)氣性、耐火度、退讓性和導(dǎo)熱性等。影響鑄件勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)也影響鑄件質(zhì)量的有：型砂的流動(dòng)性、可塑性、吸濕性、不沾模性、出砂性及復(fù)用性等。1.強(qiáng)度 型砂強(qiáng)度有：濕強(qiáng)度、干強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度、熱濕拉強(qiáng)度、表面強(qiáng)度及硬度等。 2. 透氣性（1）影響型砂透氣性的因素1）原砂的顆粒特性2）水分 圖1-11為水分對(duì)型砂透氣性的影響。（2）透氣性的測(cè)定原理 3.流動(dòng)性 型砂

7、在外力和本身重力的作用下，砂粒質(zhì)點(diǎn)互相移動(dòng)的能力稱(chēng)為流動(dòng)性。型砂流動(dòng)性主要取決于原砂顆粒特性、粘結(jié)劑的種類(lèi)及加入量、含水量及混砂質(zhì)量等。采用顆粒大且均勻，形狀為圓形的原砂配制成的型砂，其流動(dòng)性高。4.發(fā)氣性 型(芯)砂在高溫作用下產(chǎn)生氣體的能力稱(chēng)為發(fā)氣性，一般用發(fā)氣量來(lái)衡量。發(fā)氣量可用總發(fā)氣量和比發(fā)氣量?jī)煞N方法表示。5.沾模性 型砂不沾附模樣及芯食表面的性能稱(chēng)為不沾模性。沾模性強(qiáng)的型砂，造型制芯不方便，生產(chǎn)率低，鑄件表面質(zhì)量差。6.可塑性與韌性 可塑性是指型砂在外力作用下變形，外力去除后仍保持所賦予形狀的能力。一般說(shuō)來(lái)，凡是增加型砂濕強(qiáng)度的因素，均可提高可塑性。 7.其它性能 (1)耐火度 影

8、響型砂耐火度的主要因素是原砂的礦物組成、顆粒特性、粘土種類(lèi)及加入量等(2)退讓性 在澆注鋼鑄件和鎂合金等收縮率大的鑄件時(shí)，要求型砂具有良好的退讓性，否則鑄件容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形或裂紋等缺陷。退讓性主要取決于型砂的高溫強(qiáng)度，高溫強(qiáng)度愈大退讓性愈差。(3)復(fù)用性 型砂復(fù)用性又稱(chēng)耐用性。它指型砂經(jīng)多次使用仍能保持原來(lái)性能的能力。復(fù)用性好的型砂在反復(fù)使用過(guò)程中需補(bǔ)充的新砂及粘土量少，原材料消耗少，型砂處理工作量也小，鑄件成本降低。1.鑄鐵件用濕型砂的特點(diǎn) 鑄鐵件濕型砂的含水量一般控制在4.55.5，透氣性一般為50100，濕壓強(qiáng)度一般為5080kPa。一般手工造型時(shí)濕型砂的緊實(shí)率控制在5060，普通機(jī)

9、器造型用型砂的緊實(shí)率控制在4550，高壓造型用型砂的緊實(shí)率控制在4045。 鑄鐵件濕型用的原砂一般采用粒度組別為21或15的圓形或多角形的天然石英砂，粒度最好均勻分布在相鄰四個(gè)篩號(hào)上，每個(gè)篩號(hào)上的停留量都在1035之間。 鑄鐵件濕型砂普遍采用粘結(jié)性能較好的膨潤(rùn)土。第三節(jié) 常用粘土砂型特點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)例2.煤粉的作用原理及應(yīng)用 （1）煤粉受熱燃燒產(chǎn)生大量的還原性氣體，防止鐵水被氧化，減少或防止金屬氧化物與造型材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 （2）煤粉在高溫液態(tài)金屬熱作用下產(chǎn)生大量的氣體，使金屬與鑄型材料之間和砂粒孔隙中的氣體壓力猛增，有效地防止液態(tài)金屬的滲入。 （3）煤粉受熱軟化，結(jié)焦變成膠質(zhì)體，堵塞或減少砂粒

10、的孔隙，使液態(tài)金屬難以滲入。 （4）煤粉中的揮發(fā)分在400以上的還原性氣氛下裂解成光亮碳，它是一種微晶碳或不定型石墨，不被鐵水及其他氧化物所潤(rùn)濕，有效隔絕了金屬與鑄型界面發(fā)生反應(yīng)。 （5）煤粉加熱到一定溫度的，干餾出煤焦油成為具有可塑性的膠質(zhì)體，使型砂的塑性、退讓性增加，減少型砂因受熱膨脹而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，有利于防止鑄件產(chǎn)生夾砂等缺陷。 3.鑄鋼件濕型砂 鑄鋼件濕型砂的含水量應(yīng)嚴(yán)格控制，一般為45左右，面砂的透氣性應(yīng)大于100，背砂的透氣性應(yīng)在180200以上，濕壓強(qiáng)度應(yīng)大于55kPa，鑄型的表面硬度應(yīng)在8090左右。手工造型時(shí)型砂的緊實(shí)率控制在5055。 4.高壓造型用型砂(1)高壓造型用型砂

11、的性能要求 高壓造型用型砂的濕強(qiáng)度要求較高，多觸頭高壓造型用型砂的濕壓強(qiáng)度一般應(yīng)大于80100 KPa，垂直分型無(wú)箱射壓用型砂的濕壓強(qiáng)度應(yīng)大于140150kPa。高壓造型特別強(qiáng)調(diào)型砂的常溫濕拉強(qiáng)度，一般要求為2025kPa。(2)高壓造型型砂配方特點(diǎn) 高壓造型型砂的密度高，澆注時(shí)常因型砂膨脹使鑄件產(chǎn)生夾砂等缺陷。因此，宜采用顆粒分散的原砂，以減少型砂的膨脹率，另外有的工廠采用粒度組別為相鄰四個(gè)篩號(hào)的原砂，為了保證鑄件的表而質(zhì)量，宜采用粒度較細(xì)的圓形或多角砂。 5. 粘土型砂的配制 型砂的配制包括三個(gè)方面的工作，即原材料的準(zhǔn)備，型砂的混制和將混制好的型砂調(diào)勻及松砂等工藝環(huán)節(jié)。所有的原材料必須在配

12、砂前進(jìn)行加工準(zhǔn)備。(1)新砂 (2)粘土(3)附加物(4)舊砂(5)混砂 混砂的質(zhì)量主要取決于混砂工藝和混砂機(jī)的型式。1.鑄型的溫度場(chǎng) （1）數(shù)學(xué)分析法 金屬和鑄型的傳熱過(guò)程是非常復(fù)雜的不穩(wěn)定導(dǎo)熱過(guò)程，可用博立葉導(dǎo)熱微分方程表示： 在假定鑄件和鑄型均為半無(wú)限大平板，材質(zhì)是均勻的，熱物理常數(shù)不隨溫度變化，鑄型后溫度一致，并沒(méi)有對(duì)流等條件下，由此方程的通解和單值條件，可得到鑄型的溫度場(chǎng)方程式為：式中，x為鑄型中某點(diǎn)到金屬鑄型界面的距離；t為鑄型中距型腔表面為x處的溫度()；t0為鑄型的初始溫度()；tK為金屬的溫度()；為鑄型被加熱的時(shí)間(s)；a為鑄型的熱擴(kuò)散率；為鑄型的熱導(dǎo)率；c為鑄型的比熱容

13、；為鑄型材料的密度。第四節(jié) 金屬與鑄型的界面作用 在上述條件下根據(jù)鑄型吸熱和鑄件放熱的熱平衡方程，可以得到鑄型所吸收的熱量Q：式中：b為鑄型材料的蓄熱系數(shù)；F為鑄型的面積。2. 實(shí)測(cè)法 用直接測(cè)溫法研究熱作用的規(guī)律是目前應(yīng)用最廣泛的方法，其方法是測(cè)量鑄型中距界面不同距離的地方的溫度，繪制溫度分布曲線。圖1-9和圖1-10分別為在干態(tài)砂型和濕砂型中澆注A1-30Cu合金鑄件時(shí)，鑄型中各點(diǎn)的溫度變化曲線。圖1-11和圖1-12分別為澆注鋁合金時(shí)干型和濕型的溫度分布曲線。2.鑄型的水分遷移 濕型被金屬液急劇加熱時(shí)，砂型中的水分會(huì)從高溫的表面層向低溫的里層遷移。由于水分遷移的結(jié)果，在濕型中出現(xiàn)四個(gè)區(qū)域

14、，如圖1-13所示，第一區(qū)域干燥區(qū)（a區(qū)）；第二區(qū)域水分飽和凝聚區(qū)（b區(qū)）；第三區(qū)域過(guò)渡區(qū)（c區(qū)），也叫水分不飽和凝聚區(qū)；第四區(qū)域正常區(qū)（d區(qū)），它是從鑄型溫度為室溫至砂箱壁處。3.金屬液對(duì)鑄型表面的沖刷作用 金屬液沿鑄型表面流動(dòng)時(shí)對(duì)鑄型表面進(jìn)行摩擦，如摩擦力超出砂型表面層砂粒間在澆注溫度下的粘結(jié)力，砂粒將被沖下，造成鑄件表面局部粗糙、沖砂、砂眼等缺陷。金屬液對(duì)鑄型表面的沖刷作用，主要取決于金屬的澆注溫度、鑄型的表面強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度。 液體金屬澆入鑄型中，在鑄件沒(méi)有凝固成足夠的硬殼前，型壁受到金屬液的靜壓力為：式中，為金屬液的密度（kg/m3）；g為重力加速度；h為金屬壓頭的高度（m）。1.夾砂

15、 夾砂缺陷是鑄件常見(jiàn)的一類(lèi)表面缺陷。夾砂是當(dāng)鑄型表層強(qiáng)度很低時(shí)，砂型表面層膨脹發(fā)生拱起和裂紋而形成的，此時(shí)鑄件表面還沒(méi)有凝固。 夾砂分為夾砂結(jié)疤和鼠尾兩類(lèi)，金屬液進(jìn)入鑄型表面層裂紋把烘起的砂型表層包在鑄件內(nèi)，就成為夾砂結(jié)疤缺陷(亦稱(chēng)包砂)，如圖1-14 (a)所示；砂型表面只拱起而未斷開(kāi)，就造成鼠尾缺陷(亦叫溝槽)，如圖1-14 (b)所示。第五節(jié) 粘土鑄型常見(jiàn)缺陷分析 夾砂的形成過(guò)程如圖1-15所示。歷經(jīng)高溫烘烤、鑄型表面變形翹曲、表干層開(kāi)裂、金屬液滲入、砂塊脫落漂移、最終凝固等六個(gè)階段。（1）夾砂的形成機(jī)理 夾砂的形成機(jī)理、有幾種不同的理論見(jiàn)解。 1）砂型表面層因熱膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力超出了水分

16、飽和凝聚區(qū)的強(qiáng)度。2）型砂的熱膨脹超過(guò)熱應(yīng)變，砂型在澆注時(shí)受熱發(fā)生膨脹，如果熱膨脹值超過(guò)了效應(yīng)變，砂型表面將破裂，引起夾砂。（3）熱膨脹和熱應(yīng)變與溫度的關(guān)干燥層的熱應(yīng)力超出水分凝聚區(qū)的強(qiáng)度，熱膨脹大于凝聚區(qū)的熱應(yīng)變，此種理論認(rèn)為夾砂發(fā)生時(shí)砂型內(nèi)的狀態(tài)，如圖1-18所示。（2）防止夾砂類(lèi)缺陷的措施 根據(jù)夾砂形成機(jī)理，可從以下幾方面來(lái)防止夾砂的產(chǎn)生。 1)造型材料方面 正確選用和配制型砂是防止夾砂的主要措施。2)鑄造工藝方面 避免大平面在水平位置澆注；澆注系統(tǒng)應(yīng)能使金屬液平穩(wěn)進(jìn)入型腔，內(nèi)澆口應(yīng)均勻分布，防止局部過(guò)熱；澆口阻流面積適當(dāng)增大，以較快速度封閉被烘烤的鑄型表面。適當(dāng)降低澆注溫度。3)鑄件結(jié)

17、構(gòu)方面 盡量避免大平面，鑄造圓角要合適。2.粘砂 粘砂是鑄鋼、鑄鐵件生產(chǎn)中常見(jiàn)的鑄造缺陷之一。根據(jù)將砂層粘結(jié)在鑄件表面的粘結(jié)物質(zhì)的性質(zhì)，粘砂可分為機(jī)械粘砂即金屬滲入到砂粒間空隙，將砂粒固定在鑄件表面；化學(xué)粘砂即金屑或金屑氧化物和造型材料形成化合物，將砂層枯結(jié)在鑄件表面。（1）機(jī)械粘砂 1）機(jī)械粘砂的形成機(jī)理 金屬液滲入砂粒間孔隙就會(huì)形成機(jī)械粘砂，金屑液滲入砂粒間空隙的條件為 P金P氣-P毛-P型式中，P金為鑄型中金屬液的壓力(包括靜壓力和動(dòng)壓力)；P氣為砂型空隙中氣體的壓力；P型為型腔內(nèi)氣體的壓力；P毛為毛細(xì)壓力。2）影響機(jī)械粘砂的因素：金屬液的靜壓力和動(dòng)壓力；P氣是孔隙中氣體對(duì)金屬液的反壓力

18、；金屬液與造型材料的潤(rùn)濕性；砂型表面砂粒空隙的大小。3）防止機(jī)械粘砂的措施：采用細(xì)砂、提高鑄型緊實(shí)度、鑄型表面刷涂料，有利于防止粘砂。 鑄鐵件型砂中采用煤粉砂。煤粉在400以上發(fā)生裂解，析出光亮碳層。光亮碳包覆在砂粒表面。由于光亮碳不被金屬及金屬氧化物濕潤(rùn)，對(duì)防粘砂有突出作用。 降低澆注溫度。 （2）化學(xué)粘砂1)化學(xué)粘砂層的形成 產(chǎn)生化學(xué)粘砂的先決條件是金屬氧化。2)粘砂層與鑄件表面的結(jié)合力 一般認(rèn)為與鑄件表面鐵的氧化物成分和厚度有關(guān)，F(xiàn)eO的組織致密，能阻礙繼續(xù)氧化，造成難清理的粘砂，而高價(jià)氧化鐵Fe3O4、Fe2O3：結(jié)晶時(shí)體積有較大膨脹，組織疏松，不能阻礙繼續(xù)氧化，氧化層厚，容易從鐵件表

19、面剝落，使粘砂層容易清理。3)防止粘砂的措施：防止形成化學(xué)粘砂層降低化學(xué)粘砂層與鑄件表面的結(jié)合力3.裂紋（1）龜裂 液態(tài)金屬澆入鑄型的每一個(gè)周期中，金屬鑄型受到加熱和冷卻的交替作用，在鑄型內(nèi)外產(chǎn)生交變的熱應(yīng)力。金屬鑄型因這些交變應(yīng)力發(fā)生疲勞，最終在型腔表面產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋，稱(chēng)為表面龜裂。（2）“熱擊”及型壁外裂 所謂“熱擊”即型壁劇烈受熱，內(nèi)表面溫度迅速升高，而外表面及四周仍處于低溫，內(nèi)外溫差很大。熱應(yīng)力只是產(chǎn)生外裂的必要條件，而產(chǎn)生外裂的具體條件是；金屬型本身的鑄造應(yīng)力未能消除，有殘留內(nèi)應(yīng)力；金屬型結(jié)構(gòu)不合理，金屬型外部有某些易形成應(yīng)力集中的缺陷，如砂眼、夾渣、冷隔等。4.侵入性氣孔 金屬與鑄型

20、表面的物理化學(xué)作用有：鑄型的氣體侵入金屬液，金屬液從鑄型吸收氣體，金屬液滲入砂粒間空隙金屬液與鑄型材料或鑄型中氣體發(fā)生化學(xué)作用生成新的化合物等等。由于氣體的來(lái)源和形成過(guò)程不同，鑄件的氣孔可分為析出氣孔、反應(yīng)氣孔和侵入氣孔三種。前兩種氣孔，在鑄造原理和合金熔煉課程已作詳細(xì)介紹，不再贅述。（1）侵入氣孔的特征 侵入氣孔的體積較大，呈梨形、圓形、扁圓形，主要因砂型、砂芯在澆注時(shí)產(chǎn)生的氣體侵入金屬液造成。 （2）侵入氣孔的形成機(jī)理 鑄型在金屬液熱作用下發(fā)生水分蒸發(fā)，有機(jī)物燃燒或碳酸鹽等分解，金屬液與鑄型產(chǎn)生化學(xué)作用均可使金屬液和鑄型界面上氣體的壓力增加。當(dāng)氣體的壓力大于在金屬液中形成氣泡所必須克服的壓

21、力后，氣體就侵入金屬液形成氣泡(見(jiàn)圖1-19)。（3）防止侵入氣孔的措施 1)減少P氣：減少型(芯)的發(fā)氣量、發(fā)氣速度和使氣體容易排出。 2)增大氣體侵入金屬液的阻力；在砂型表面刷涂料，能減少砂型表面孔隙的半徑，使2/r增大；涂料層的透氣性低，能阻礙氣體進(jìn)入型腔。但涂料層的發(fā)氣性必須小，以免造成氣孔。 3)使氣泡能從金屬液中浮出：適當(dāng)提高澆注溫度和澆注速度，避免澆注時(shí)型腔中有大的水平面，設(shè)置冒口等。 1.涂料的作用及性能（1）涂料的作用1）降低鑄件表面粗糙度值；2）防止或減少鑄件粘砂缺陷；3）防止或減少鑄件砂眼和夾砂缺陷；4）防止或減緩某些樹(shù)脂砂的熱解產(chǎn)物對(duì)鑄件的不良影響；5）使鑄件表面合金化

22、和晶粒細(xì)化；6）調(diào)節(jié)冷卻速度或改變氣氛；7）提高鑄件落砂和清整效率；第六節(jié) 鑄造用涂料（2）涂料的性能 涂料性能主要包括物理性能、工藝性能、工作性能和流變特性等四個(gè)方面。1）涂料的物理性能密度 密度是由涂料中各種組分的密度及它們的組合比例所決定的。懸浮性 涂料抵抗固體耐火填料分層和沉淀的能力，用懸浮率（）表示。條件粘度 涂料的條件粘度是涂料的稠度、流變特性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)程度等的綜合反映，同時(shí)又關(guān)聯(lián)到涂料的涂刷性、滲透性和流平性等其他性能。2）涂料的工藝性能涂刷性 采用刷涂方式時(shí)，涂料是否易于涂敷的性能。不流淌性流平性滲透性3）涂料的工作性能涂層的耐磨性涂層烘干抗裂性和高溫?zé)岜沽研园l(fā)氣性抗粘砂性4

23、）涂料的流變性及其對(duì)涂料其他性能的影響屈服值 涂料具有屈服值，即施加的切應(yīng)力必須增大到一定值后，涂料才開(kāi)始出現(xiàn)剪切速率。這一能使涂料開(kāi)始產(chǎn)生剪切速率的最低切應(yīng)力，稱(chēng)之為屈服值（見(jiàn)圖1-20）。剪切稀釋能力 涂料的剪切稀釋能力是可逆的，且只受剪切速率的影響，不受剪切時(shí)間的影響。在流變曲線上則表現(xiàn)為切應(yīng)力的增長(zhǎng)小于剪切速率的增長(zhǎng)，如圖1-21所示。觸變性 涂料在固定的剪切速率作用下，其粘度隨著剪切時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低（變?。?，停止剪切后其粘度又隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸恢復(fù)（變稠）的性能，稱(chēng)作涂料的觸變性，如圖1-22所示。涂料的流變性與涂料工藝性能的關(guān)系 涂料的流變性對(duì)其工藝性能的影響很廣，見(jiàn)表1-1

24、0。2.涂料的基本組成及其主要原輔材料（1）涂料的分類(lèi)和牌號(hào)的表示方法 涂料牌號(hào)的編制主要由相關(guān)的漢語(yǔ)拼音字母組成，其表示方法如下：（2）涂料的主要組成及其作用 涂料由多種原輔材料配制而成，通常包括耐火填料、載體、粘結(jié)劑、懸浮劑和添加劑等五個(gè)基本組成。 耐火填料是涂料的主要組成部分，其作用在于填補(bǔ)型、芯表層的孔隙和凹坑；隔離型、芯與金屬液；改進(jìn)金屬液與型、芯的界面作用，從而防止鑄件產(chǎn)生機(jī)械粘砂和化學(xué)粘砂，使鑄件表面達(dá)到理想的表面粗糙度。 載體是涂料的重要組成部分，作用是將耐火填料分散在其中，形成漿狀或膏狀，運(yùn)載耐火骨料及其粘結(jié)劑、懸浮劑等，以便于將其涂覆于鑄型或砂芯表面。 為使耐火骨料顆粒能粘

25、結(jié)成為牢固的涂料層，并能有效地附著于鑄型或砂芯的表面上，涂料中應(yīng)有適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑。 為防止涂料中的固體耐火填料沉淀而加入的物質(zhì)叫懸浮劑。它通常還能起到防止載體脫離耐火填料而單獨(dú)滲入型（芯）砂這一不良現(xiàn)象的發(fā)生。 添加劑是為了改善涂料的某些性能而添加的少量附加物。（3）耐火填料 耐火填料可分為耐火型和陶瓷型(燒結(jié)剝離型)兩大類(lèi)。表1-11為涂料常用耐火填料及其適用性。（4）載體 常用的載體通常分為為水和有機(jī)溶劑兩類(lèi)。通常按照砂型（芯）所用的粘結(jié)劑種類(lèi)、車(chē)間的干燥設(shè)備有無(wú)、操作環(huán)境和生產(chǎn)率來(lái)選擇載體。 常用的涂料有機(jī)溶劑載體的性質(zhì)見(jiàn)表1-12。（5）懸浮劑 懸浮劑的選擇主要應(yīng)根據(jù)載體的種類(lèi)，其次是耐

26、火填料的類(lèi)型。水基涂料常用的懸浮劑大體上可分為二大類(lèi)，一類(lèi)是使水形成膠體溶液的無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，一類(lèi)是能與水形成高分子溶液的有機(jī)懸浮劑。 有機(jī)溶劑涂料常用的懸浮劑有：有機(jī)膨潤(rùn)土、鋰膨潤(rùn)土、凹凸棒土、聚乙烯醇縮丁醛等。（6）粘結(jié)劑 常用的粘結(jié)劑大致可分為無(wú)機(jī)和有機(jī)兩類(lèi)，前者又可稱(chēng)為高溫粘結(jié)劑，后者又可稱(chēng)為低溫粘結(jié)劑。按涂料與水親和能力又可分為親水型和憎水型。涂料常用的粘結(jié)劑類(lèi)別見(jiàn)表1-13。（7）添加劑潤(rùn)濕劑 在生產(chǎn)中，有時(shí)遇到某些粘結(jié)劑的型、芯由于粘結(jié)劑或殘留的分型劑的影響，型、芯工作表面局部或大面積不易被涂料浸潤(rùn)，不能形成完好的涂層；或者涂敷時(shí)，只是堆積在砂芯表面，受熱時(shí)容易干裂和脫落。加入少量的

27、潤(rùn)濕劑可改善這一現(xiàn)象。消泡劑 消除涂料在制備或攪拌時(shí)所引起的氣泡，以及醇基涂料的涂層在點(diǎn)燃干燥時(shí)可能產(chǎn)生的氣泡或麻坑。防腐劑 常用的防腐劑有麝香草酚（又名百里酚）、五氯苯酚、苯甲酸鈉和甲醛水溶液（福爾馬林）等。3.涂料的配制 涂料從配方到形成涂層的全過(guò)程應(yīng)主要包括配制、施涂和干燥或固化三個(gè)部分。涂料的配制方式通常有攪拌法和研磨法。（1）攪拌法 是指不經(jīng)過(guò)研磨工序，而直接用攪拌機(jī)來(lái)配制涂料的方法。（2）研磨法 是將各種原輔材料加入到有研磨作用的設(shè)備中，通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的研磨來(lái)配制涂料。 常用的具有研磨作用的設(shè)備有輪碾機(jī)、碾輪式混砂機(jī)、球磨機(jī)和膠體磨等。在生產(chǎn)中，通常膠體磨與攪拌器配合使用，其涂料性能更佳。4.涂料的涂敷方法 涂料的涂敷方式通常有刷涂、浸涂、噴涂和流