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热解产物传输特性对消失模铝铸件小孔的影响

发布者:东固模具
10-30
2019

消失模铸造技术是铸造工艺的一个重要发展方向。但对于铝合金消失模铸造工艺而言,消失模铸造过程中泡沫塑料模样热解产生的气态或液态产物可能卷入铝液中而增加铸件的小孔。当前,消失模铸造铝件小孔是消失模铸造技术推广的一大难题。而目前很少见到有关聚苯乙烯热解产物通过涂料传输行为及其对铝件小孔影响研究的报道。因此很有必要开展这方面的研究,以便为消失模涂料的研制及减少消失模铸造铝件的小孔提供理论依据。

随着硅藻土加入量增加,传输曲线峰值减少,传输时间缩短,而随着云母粉加入量增加,传输曲线峰值增加,传输时间延长。这是由于硅藻土为多孔状骨料,且颗粒较粗,形成的涂层孔隙率大,有利于气态产物的排出,故传输曲线的峰值下降,时间减少;而云母粉为片状骨料,且颗粒细小,随着加入量的增加,涂层内的孔隙率减少,气态产物排出涂层的阻力增加,即难以排出涂层,以致涂壳内的气压较大,且排出时间较长。

涂层透气率对裂解产物传输特性的影响,涂层厚度均为0.3mm。高温透气率增加后,压力变化曲线的峰值降低,裂解产物的排出时间减少。这说明随涂层高温透气率的增大,涂层滞留裂解产物的能力降低,涂层排出裂解产物的能力增加,裂解产物很快排出。事实上涂层透气率反映了涂层的孔隙特征,涂层厚度相同时,涂层透气率越好,气体通过涂层时的阻力越小,裂解产物越容易通过涂层,在涂壳内形成的压力较低。另一方面,随着涂层透气率的增加,型腔内小分子气体明显减少。这是因为增加涂层的透气率会使EPS热解产物更容易通过涂层排出,导致EPS热解产物在高温下停留的时间缩短,EPS深度裂解的可能性较小。因此EPS发气量下降,涂壳内的压力减少。

涂层厚度对裂解产物传输特性的影响。涂层厚度增加后,压力变化曲线的峰值明显增大,这说明涂层的厚度增大后,涂层排出裂解产物的能力降低,裂解产物不能及时排出。涂壳内的气体压力上升,裂解产物排出的时间增加说明,涂层厚度增加后,涂层阻碍或滞留裂解产物的能力增加,使液态裂解产物在较长的时间内才能排出。

从前面的有关热解产物的传输特性的研究结果可以看出,涂料的组成、涂层厚度、温度对它们均有影响。

反之亦然。传输曲线的峰值高有几种原因,一是涂层的排气能力差,二是聚苯乙烯模样发气速度过快,再是涂层吸附聚苯乙烯液态热解产物的能力较弱,以致于液态热解产物不能及时排出而滞留在涂壳内气化,从而增大了涂壳内的气体压力。因此,对于铝合金消失模铸造,由于聚苯乙烯热解产物主要为液态,故应提高涂层排除液态热解产物的能力,以减少其对铝件质量的影响。

云母粉有利于减少铝件的小孔。在铝液充型过程中,EPS模样在液态金属的热作用下,先萎缩再液化,后进入裂解过程。裂解产物中有液态产物、气态产物和部分固态产物(单质碳),由于铝合金的浇注温度比钢铁低得多,液态产物的量远大于气态产物的量,液态热解产物在充型过程中被排挤到金属与涂层的界面上,在金属液的热作用下继续排出或裂解成气态产物,这些气态、液态热解产物对铸件的品质有较大的影响。由于涂层对裂解产物的传输有一定的控制作用,故涂层的传输特性对铝件的品质必然有影响。

热解产物通过涂层传输的压力越高、传输时间越长,则所生产的铝件的密度越大,铸件越致密。这是因为涂料压力变化曲线的峰值越大,传输时间越长,说明涂层排出热解气体的能力低,裂解产物不能及时排出,涂壳内的气体压力上升。用这种涂料进行生产,会由于型腔内气压高,降低铝液的充型速度,使铝液充型平稳,趋向于层流流动,可有效地防止热解产物卷入铝液中形成小孔,从而提高了铝件的密度。