鋁合金消失模殼型鑄造的型殼制備及應(yīng)用研究.pdf

1、消失模殼型鑄造綜合了消失模鑄造與熔模鑄造的某些優(yōu)點(diǎn)，能有效解決消失模鑄造生產(chǎn)低碳鋼鑄件易產(chǎn)生增碳缺陷和生產(chǎn)有色金屬鑄件產(chǎn)生較多針孔、熔模鑄造生產(chǎn)大尺寸精密鑄件困難等問題，在生產(chǎn)低碳鋼鑄件、中大型精鑄件等方面具有較大優(yōu)勢(shì)。本文嘗試將消失模殼型鑄造技術(shù)用于鋁合金精密零件的鑄造，從高強(qiáng)度型殼制備入手，試驗(yàn)研究了型殼制備工藝及材料對(duì)鑄件質(zhì)量的影響，比較了重力與反重力消失模殼型鑄造鋁合金零件的特征及性能區(qū)別，該工藝在軍工、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的

2、應(yīng)用前景。
　　 系統(tǒng)地研究了基于泡沫模樣的高強(qiáng)型殼快速制備工藝、型殼失模時(shí)的開裂機(jī)理。結(jié)果表明：選用硅溶膠和鋁礬土分別做殼型的耐火材料和粘結(jié)劑，殼型具有較高的濕強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度，分別達(dá)到1.60MPa、2.92Mpa（涂料粉液比為2.2）；綜合考慮型殼表面質(zhì)量、強(qiáng)度、制殼周期和成本，鋯英粉硅溶膠為表面層，過渡層采用鋁礬土硅溶膠，最外層采用鋁礬土水玻璃的復(fù)合型殼是較為合理的制殼工藝。此外，撒砂材料中添加有機(jī)粘結(jié)劑可以提高型殼的濕強(qiáng)

3、度，有機(jī)粘結(jié)劑為PVA時(shí)提高幅度最大達(dá)到20％，依次為糊精、CMC、α淀粉，它們的提高幅度分別達(dá)到11.3％、9.4％、5.0％。研究認(rèn)為，型殼失模焙燒時(shí)開裂的原因是型殼放入高溫爐后受熱失水急劇收縮，由于型殼的熱阻作用，泡沫模樣尺寸保持穩(wěn)定，從而阻礙型殼的收縮，最終導(dǎo)致型殼的開裂。
　　 研究了通過改善泡沫模樣及型殼表面質(zhì)量來降低鑄件表面粗糙度的材料與方法。試驗(yàn)結(jié)果表明：硝化棉成膜涂料和液蠟?zāi)绦纬傻闹旅芄鉂崒幽軌蛱钛a(bǔ)泡沫模樣表

4、層珠粒之間的溝槽，防止表層涂料通過溝槽滲入內(nèi)層珠?？障?，從而消除型殼表面的紋網(wǎng)結(jié)構(gòu)和毛刺，降低鑄件表面粗糙度。涂掛硝化棉成膜涂料的泡沫模樣及其制備的型殼的表面粗糙度（Ra）分別由原來的3.0μm、4.5μm降低至0.87μm、1.7μm；而形成石蠟光潔層的泡沫模樣及其制備的型殼的表面粗糙度降低為1.1μm、1.9μm。另外，采用細(xì)小的表層涂料耐火填料可以降低型殼及鑄件的表面粗糙度。當(dāng)采用水玻璃作制殼粘結(jié)劑時(shí)，其中的氧化鈉在高溫下易與Si

5、O2形成低熔點(diǎn)化合物，從而大大惡化鑄件表面質(zhì)量。
　　 應(yīng)用鑄造模擬軟件對(duì)比分析了殼型鑄造與消失模鑄造的充型與凝固特點(diǎn)。結(jié)果表明：消失模殼型鑄造的空腔澆注可以提高金屬液的充型能力，而低壓消失模殼型鑄造具有充型過程平穩(wěn)、補(bǔ)縮充分等優(yōu)越性。通過澆注鋁合金零件，得出的真空低壓消失模殼型鑄件（ZL101）的抗拉強(qiáng)度、延伸率、硬度分別可達(dá)到278.27MPa、8.10％、93.1HBS，比普通重力消失模鑄件的231.57MPa、3.04％