鋁合金消失模殼型鑄造的型殼制備及應用研究.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，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。本文嘗試將消失模殼型鑄造技術用于鋁合金精密零件的鑄造，從高強度型殼制備入手，試驗研究了型殼制備工藝及材料對鑄件質(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、航空航天等領域具有廣泛的

2、應用前景。
　　 系統(tǒng)地研究了基于泡沫模樣的高強型殼快速制備工藝、型殼失模時的開裂機理。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度和高溫強度，分別達到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合型殼是較為合理的制殼工藝。此外，撒砂材料中添加有機粘結(jié)劑可以提高型殼的濕強

3、度，有機粘結(jié)劑為PVA時提高幅度最大達到20％，依次為糊精、CMC、α淀粉，它們的提高幅度分別達到11.3％、9.4％、5.0％。研究認為，型殼失模焙燒時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。試驗結(jié)果表明：硝化棉成膜涂料和液蠟凝固形成的致密光潔層能夠填補泡沫模樣表

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。當采用水玻璃作制殼粘結(jié)劑時，其中的氧化鈉在高溫下易與Si

5、O2形成低熔點化合物，從而大大惡化鑄件表面質(zhì)量。
　　 應用鑄造模擬軟件對比分析了殼型鑄造與消失模鑄造的充型與凝固特點。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）的抗拉強度、延伸率、硬度分別可達到278.27MPa、8.10％、93.1HBS，比普通重力消失模鑄件的231.57MPa、3.04％