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技術資料

鑄造涂料問題

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一、涂料強度不足怎么辦?
 
鑄造涂料強度不足分兩種情況:
㈠是常態烘干強度
㈡是高溫沖刷后的強度,二者不可互替,常態烘干強度高≠高溫強度高,誤解了就會出事。

1.烘干強度不足有3種原因:
⑴是添加劑性能欠缺

⑵是添加劑加入量不足

⑶是骨料粉有問題
 
前二者易被人理解,后者則不見得能普遍真正弄得清。下面重點講骨料粉問題。
① 同一骨料粉過粗過細對涂層烘干后強度都會有所影響,最佳選擇范圍是180~250目。
② 輕質骨料粉(比重輕)往往不如比重大的骨料粉強度高,因為其形成的涂層致密度稍差,同等重量下其體積與覆蓋面顯然不同。
③ 某些骨料粉因其中含有某種有害元素必將嚴重削弱涂層干強度,比如CaO、MgO等甚至還有一些莫名其妙的成分,其含量越大則涂層強度越低,而且漿液存放時間越長則強度下降越明顯。

2.高溫強度不足根在添加劑性能低劣
       全世界常用的鑄造涂料幾乎都有一個致命的共性——不能持久經受高溫沖刷,往往1600℃超過40秒就頂不住了,所以搞什么瓷管澆道。真正要解決這個問題主要不在于骨料粉的耐火度,而關鍵在于添加劑的高溫強度:桂林5號涂料薄薄1~2mm的涂料在1600℃以上能任由長久沖刷,強度非但不減,而且澆注溫度范圍內越高溫越強越硬,這就叫高溫陶瓷化,其勝于陶瓷管的高溫性能。
 
二、涂料漿液有氣泡怎么辦?
 
氣泡產生有如下原因——不明其形成原因則打亂仗:
② 涂料中有起化學反應產生氣泡的組元,如橄欖石粉、鋁釩土中含有CaO等
③ 涂料漿液易發酵而產生氣泡,此類氣泡原于添加劑無防腐能力,是添加劑本身在水液中產生細菌而發酵
④ 攪拌操作不當導致添加劑粉料空隙中的氣體無法排溢而產生氣泡
 
解決方法——明白氣泡的來源則消除之方向簡單:
① 凡含CaO等有害物多的骨料慎用——先與水浸潤后加添加劑攪拌
② 無防腐能力的種種“復合添加劑”慎用或不用。桂林5號一料通添加劑不含任何化工防腐劑,但配好的涂料漿液即使在炎熱廈天久置一個月也不會發酵,這是劉玉滿教授2013年攻克的國際性難題又一重大發明。
③ “稠”攪拌極利消除氣泡。稠攪拌有似于碾壓,實質上是增加被浸潤的粉粒(團)之間的摩擦與擠壓,從而強化水對粉的濕潤,粉料百分百浸潤則無氣體藏身之處,當完全攪拌均勻時再補加水調節所需濃度,則不易有氣泡在漿液中留存。如果“稀”攪拌,一旦添加劑與水先形成膠體之后,“粉團”中的氣體無法排溢。

       漿者乃膠體狀,一個綠豆大的氣泡被粘附力不小的膠體包圍于其中,消泡劑又如何沖破“膠體”把小氣泡奪出來,談何容易,涂料漿非牛頓流體,不要做這種無用功,且消泡劑臭不可聞。很多文章上推介的所謂消泡劑無非就是什么正丁醇、正戊醇之類的東西,加入涂料漿液中非但無法消泡,反而嚴重惡化涂料性能,而且有一種高度刺激性的惡臭,所謂消泡劑的使用不要走進誤區。
 
三、涂料烘干后開裂怎么辦?
 
涂料烘干開裂除了添加劑的強度和抗裂性不佳而不能克服烘干收縮力外,還有其他幾個因素值得注意:
① 骨料粉過細或不良成份過量(如鋁礬土生料等)
② 水浸潤后的骨料粉烘干時收縮率過大(如膨潤土)
③ 干燥溫度不穩定(如正面太陽曬,反而陰涼)
④ 涂料厚薄懸殊(如轉角處堆積很厚,而兩側直面很薄,有似于鑄件熱節縮裂)
⑤ 泡沫熟化不充分,烘干過程發生3次變形
⑥ 熱氣流速度過快,導致各部位烘干應力差異(比如烈日下刮大風或烘房內高溫強對流)
 
防裂措施:
① 提高添加劑的抗裂性(比如增加抗裂纖維含量)
② 降低添加劑的收縮率(合理調節配方)
③ 骨料粉不要過細或透氣性過低
④ 烘房內溫度均衡,太陽能利用不要簡單化“風吹日曬”
⑤ 白模轉角處的漿液不要流積過多過厚(軟毛刷處理或調換漿液流動方向)
⑥ 白模必須充分烘干熟化
⑦ 烘干溫度控制在60℃以下
⑧ 必要時可添加2~3%的硅溶膠增加抗裂性
⑨ 不要亂選用不明不白的添加劑、粘結劑之類的物料
 
四、涂料不掛膜怎么辦?
 
不掛模就是涂掛性差,涂掛性差要從多方面去查原因:
① 涂料的添加劑本身涂掛性不良,這點易被人接受;
② 同樣的添加劑如骨料的目數粗必然涂掛性差;
③ 同樣的添加劑和同樣的骨料,濃度過稀也必然涂掛性差;
④ 同樣的骨料目數而不同的骨料比重,必然是骨料比重大的涂掛性差;
⑤ 涂料宜攪拌態或流動態使用,久置靜態必然比流動或攪拌態涂掛性差;
⑥ 久存發酵變質或脫水分層的涂料必然涂掛性差。
因此,出現涂料涂掛性不理想時,先究其原因再作對策,不要糊里糊涂下結論,然后糊里糊涂的調整來調整去,也許會越調越糟。
以骨料比重而言,很多人忽視或片面認識,比如寶珠砂之類,其比重是4~4.2g/cm3,而石英粉之其比重只2.2~2.4 g/cm3,很顯然如果骨料粉中寶珠砂粉占100%,其結果必然是相當差的涂掛性,所以在配制涂料時寶珠砂的比例一般不超過35%為宜。
有一個誤區不要陷入,就是對波美度的認識。波美度=144.3-144.3/d,式中d是涂料漿液的密度,不同的骨料粉或同一骨料粉不同目數,其水份適應性完全不同,因而也就必然得出不同的波美度值,所以各廠有各自的波美度,無統一參數,不要照套,更不要誤導。
 
五、涂料脫水(離漿)怎么辦?
 
涂料脫水是指涂料漿“收縮脫水”,又稱“離漿”,其表現形式是在涂料漿的表面,或涂料漿與料池壁面之間的界面上析出一層水。

脫水原因:
       主要是涂料的懸浮體系不穩定,放置一段時間后其自身的網狀膠凝結構的體積發生收縮,尤其是配加有較大量鈉基膨潤土的涂料更易出現這種脫水離漿的現象。

解決辦法:
① 嚴格控制涂料組元的成分,少用或不用鈉基膨潤土之類的組元,不少論著推薦使用鈉基膨潤土作懸浮劑是片面的而且鈉基土絕大多數是純堿與普通膨潤土復合而成,面非天然鈉基。涂料中配加凹凸棒土防脫水效果較好。
② 提高涂料的粉液比,適當增加濃度
③ 密度過大的比例適當減少
④ 骨料粉的粒度不宜過粗
⑤ 加入微量而恰當的活化劑,以提高骨料的分散度
⑥ 有脫水的涂料往往在涂掛時易發生“破水”(流溝)缺陷,當脫水嚴重時,應及時攪拌,并在攪拌態使用,或者添加適當組元調節合適后盡快使用,勿再久置。離漿脫水過于嚴重的涂料不宜使用,需配加一定量的添加劑調節合格后使用,如已變質則予報廢不用。
 
六、涂料清理不脫殼怎么辦?
 
       按傳統理論,涂料脫殼有兩個條件:一是內層涂料不粘砂(化學粘砂、熱化學粘砂、機械粘砂——滲透性粘砂),二是整個涂層能燒結成硬片。
       劉玉滿教授提出了新的涂料理論——涂層高溫下瓷化,是對涂料燒結理論的創新與發展。
       傳統理論認為,鋼水表面的FeO過量滲集于涂料層而降低和改善涂料層的燒結度,形成“鍋巴層”。而對于還原型的骨料涂層,鐵水表面不易產生過量的FeO,所以無法燒結成“鍋巴層”,也就無法成片脫殼。劉教授的研究與發明則是添加劑的加入能使涂層在1000℃以上迅速陶瓷化,從而形成可脫殼的硬片,這種添加劑就是中南鑄冶2013年8月份以來生產的桂林5號換代產品。
       采用新一代桂林5號生產鑄鋼件,即使骨料粉100%是石英粉也能理想脫殼,采用“改性石英粉”顯然就更漂亮了,不清自脫。
       按傳統理論,不論是石英粉還是抗粘砂能力最強的石墨粉作骨料時,都極難成片脫殼,原因是石墨粉高溫下不燒結。當采用新一代桂林5號與石墨粉配制使用時,稍添加點石英粉就能實現高溫陶瓷化自行脫殼,或者內層骨料用石墨粉,外層石英粉,則高溫下里外形成復合瓷片,極易脫殼,這就是涂料層陶瓷化自動脫殼的奧妙。
       不論是理想的燒結層還是高溫陶瓷層,要想不表自脫都是要具同樣的的先決條件——涂料內層不粘砂,那么內層的添加劑和骨料粉的科學選擇是不可忽視的。
 
七、涂料敷補澆道接口嚴重沖刷粘砂怎么辦?
 
       首先要明確指出,裝箱時用水涂料(或水泥巴)敷補接口是絕對錯誤的,是不允許的,否則此處在澆注高溫鋼鐵水時必生產“水氣”爆炸而使涂層開裂或松脫而沖刷,一旦沖開缺口,則鋼鐵水直接沖刷干砂層,真可謂所兵敗如山倒,鑄件內必有大量砂眼。
       澆道如咽喉,是鋼鐵水進入型腔的唯一通道,而且此處溫度最高,沖刷時間最長,沖力也最大,所以不管用什么東西去補澆道的粘接口,首先澆道應采用能經受長時間高溫沖刷的涂料,比如桂林5號涂料雖薄薄1~2mm的涂層厚度,即使3~5噸重的鑄件也根本不需陶瓷澆道。在整個澆道耐高溫耐沖刷的前提下,裝箱時的粘接口必須用同樣耐高溫的瓷化型醇基涂料膏(泥巴狀)去敷補,而決不可圖簡單省事隨便用水泥巴胡亂一抹了事。
       很多人錯誤地認為“醇基快干涂料中的粘結劑比如樹脂、松香等都不耐高溫,補之必易沖刷掉”。市場上品種繁多的醇基涂料確實是以樹脂和松香為粘結劑,高溫鋼鐵水一沖很快就溶化掉了,這種醇基涂料是不能用于敷補澆口的。桂林5號瓷化型醇基涂料則相反,它在高溫下能在幾秒鐘內快速硬化和瓷化。所謂瓷化就是陶瓷化轉變,變得如陶瓷薄片那樣耐高溫耐沖刷。這種醇基涂料用法很簡單:100g醇基5號粉+1000g骨料粉+300g左右濃度為90%的酒精,混合攪拌成爛泥巴狀往接口上抹涂即可。
       桂林5號醇基涂料與常見的醇基涂料根本差別就是粘結劑成分不同,并在多種組元之中含有能在高溫下促進骨料粉陶瓷化的材料——高強度高溫瓷化型醇基涂料。
 
八、涂層鼓起易脫落怎么辦?
 
       涂層鼓起往往象手指甲大小或更大面積,常出現在刷完最后一層涂料烘干之后,很易碰之即脫落。為什么會出現這種現象呢?如何解決?
出現這種現象多屬操作問題。根本原因是涂第一層涂料時,漿液未能與白模表面發生充分的浸潤,未能把白模表面微小溝凹中的氣體充分趕走,在烘干過程中,微小溝凹中的氣體受熱并集結膨脹,由于第一層涂料很薄,能較好透氣,所以往往沒有明顯的鼓起現象。但涂到第二或第三層情況就不同了,涂第二、三層時,水份滲至第一層,而第一層下面的溝凹中的氣體依然存在,而涂完第三層之后,涂層厚度增大,且內外層干燥程度不同,外層的漿液在烘房內先結成膜,而內層尚處濕態,此時透氣性處最差時段,內層被外層滲入的水濕潤之后,與白模間的粘附力亦處最弱狀況,此時內層之下的氣體受熱膨脹則必把局部(手指甲般大小)涂層鼓起(1~2mm左右),這就是“鼓泡”的形成之根本原因。
       當然,“鼓氣”的來源與殘留于白模表面的脫模劑的量及種類也大有關系,它的存在本身就消弱了涂料漿液的滲透性和粘附性,而且受熱易揮發產生氣體,這點往往被人忽視。

解決辦法:
① 第一層涂料一定要盡量與白模表面多摩擦——手摩擦、反復淋涂、刷涂、流動狀態浸涂等均行之有效。
② 對白模表面受脫模劑污染的現象,宜用洗滌劑或酒精把白模表面擦一遍。
③ 適當提高涂料的粘附性和滲透性,加入2~3%硅溶膠有效。弄清其形成原因和氣的來源,消除之則輕而易舉,此現象全國很普遍,但不難解決。
 
九、涂料層出現針孔怎么辦?
 
       針孔與氣泡有別,氣泡往往指>1mm的“泡”,針孔(針眼)指<1mm的微孔,涂料層出現的針孔通常0.5~1mm,影響涂層的致密性和鑄件的表面粗糙度。

產生針孔的原因:
① 涂料中有關組元之間發生化學反應產生微氣體
② 粉料未充分被水浸潤,表面的凹溝或內部微孔吸附有氣體被涂料漿液膠體所封閉,而當漿液靜置若干時間后,即聚集成微“氣泡”,烘干時即留下微孔。
③ 白模在浸涂時速度過快,粗糙的白模表面上所吸附的氣體未能及時排出而分散于漿液涂層之下,干燥過程形成微孔
④ 涂料攪拌過程操作不當而使空氣卷入漿液內
 
針孔消除辦法:
① 浸涂貪快,涂料漿液與白模表面摩擦欠缺不到位是普通被忽視的操作誤區,可稱“偷工減料”
② 高速攪拌——貪快,烘溫過高——貪快,欲速則不達,效果反之
③ 三種易產生微氣孔的骨料要慎用:鋁礬土(內部有微孔)、鎂橄欖石粉(不僅有微孔且含少量CaO)、高嶺圭煅燒后亦與鋁礬土類同。如選用這些骨料,一是使用比例要合適,二是攪拌前最好先用水浸潤一段時間,要在漿液膠體形成之前讓微孔中的氣體排出,讓CaO先與水反應充分。
 
十、涂料層在烘干過程濕態脫落怎么辦?
 
       涂料層在烘干過程濕態成片脫落的現象在一些單位時有發生,尤其是涂得越厚時越易濕態脫落,第一層脫落往往少見,2或3層脫落為多見。很明顯,是涂層自身重力作用超過其與白模表面粘附力時而引起成片脫落,而且完全可以肯定白模是平面朝下的部位脫落,不可能是上表面的涂層脫落。

既然如此,就應糾正一下操作了:
① 涂層烘干增厚之后,再次浸涂時千萬不要把模樣在漿池中浸泡太久,避免本已烘干的第一層也浸潤成“漿”。第一層應充分浸潤,充分摩擦,久浸比快浸好,而第二、三層則不然,漿液能均勻浸掛上即應盡快提出漿池。
② 第二、三層浸涂后只要不再流滴就應盡快進烘房烘干,久置不烘則外層水份很快向內層浸潤,消弱內層與白模的粘附力。
③ 厚層浸涂后的模樣不要千篇一律地一面朝天、一面朝地擺放,對于易浸潤脫落的部位盡可能不朝地面,斜放、豎放或反放均可避免重力脫落。
④ 適當在工藝允許范圍內提高烘干溫度,降低烘房濕度,增加房內熱量流動,以加快烘干速度。
⑤ 增加粘結劑的使用量,提高涂層粘附力
⑥ 盡量不用或少用吸水量大、密度大或過粗的骨料。


 
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