4,浸涂时出现的问题
涂层厚度不均:
涂料浸涂时,湿态涂层厚度与砂芯表面接触涂料液体的时间以及砂芯浸入涂料液体的深度正相关。一般情况下涂层厚度不均是正常的,特别是当砂型尺寸大,芯子底部浸入涂料比较深时(如柴油机机体芯),芯子下部比起上部在涂料中停留的时间长,受到的压强大,因而下部的涂层厚度明显比上部要厚。这种情况与涂料本身性能无关,只能靠工艺方法解决,比如砂芯上下颠倒重复浸涂,或采用机械手操作。
但如果涂层厚度存在明显差别,特别是砂芯上部涂层很薄,砂粒裸露时,往往是因为涂料长时间缺乏搅拌,造成涂料上下浓度不均。这时除了要加强搅拌,还要检测是否涂料的悬浮性变差了。
涂挂性差:
涂挂性差,指的是涂料浸涂后不能覆盖在砂芯表面建立有效涂层,或者表面涂层呈花斑状或波纹状。可能的原因是:
制芯过程中喷洒的脱模剂含有憎水性油脂或硅油类非极性物质,残留在砂芯表面,对水基涂料润湿性差会造成涂挂不良,局部裸型。水基涂料在配方中应该含有一定比例的表面活性剂,可以有效地解决涂挂性差的问题。当出现涂挂性差的问题时,首先要考察是由于个别砂芯偶然脱模剂过多引起的,还是众多砂芯普遍出现。
在试验现场临时添加一定比例的表面活性剂并均匀分散到涂料中,可以有效改善涂挂性能。高质量表面活性剂的加入量很低,要采取措施确保表面活性剂能够均匀分散到整个涂料槽中。
流痕、滴痕和局部堆积:
这几个缺陷产生的原因有很多相同之处,都是涂料本身的流变性能不完善所致。适当降低波美度会改善这些状况,但受到涂层厚度限制。在排除了涂料搅拌不均的条件下,如果达到涂层厚度下限时仍然存在这样的缺陷,就只能靠调整涂料配方来解决了。
破水:
涂料破水也叫离浆或脱水收缩,是水基涂料浸涂后出现的一种涂层缺陷,这种缺陷在砂芯表面上表现为涂层的连续性被破坏,涂料剥落,露出砂芯基体。在砂芯的垂直面上主要以树枝状沟槽的形式出现(见图1);在下表面则表现为局部裸型甚至成片脱落,见图2至图3。
图1
图2
图3
涂料出现破水缺陷会使涂层局部遭到破坏,裸露的砂芯表面失去涂料层的保护作用,使得铸件的相应部位出现粘砂和飞刺等缺陷,增大了铸件清理的成本,甚至造成铸件废品。
破水的本质是涂料中的水与涂料的悬浮体系分离,形成“自由水”。当这些自由水聚集到一定数量时,在重力的作用下产生流动并在局部堆积,同时造成相应部位涂层上的涂料变稀并从砂芯表面脱落。
自由水可能本身产生于涂料施涂前,并随同涂料在浸涂后存在于砂芯的涂层中;也可能在浸涂后产生于涂层中。
水基涂料施涂于砂芯并形成涂层后,会同时出现自由水的产生与消耗两个过程。由于一般的水基涂料很难做到悬浮性100%,水与悬浮体系的分离总是要发生的,因此涂料层中迟早要出现“自由水”。但是,涂料浸涂到砂芯上后,涂料中的水分,无论是悬浮体系中结合的水还是从悬浮体系中分离的水,都会向砂芯内部渗透,同时也向外部蒸发。当自由水的聚集速度大于其消耗(蒸发和渗透)的速度时,就容易产生破水缺陷;反之,则不容易破水。当砂芯进入烘窑后,涂层中水分的蒸发会急剧加快,此后就不会发生破水缺陷了。
凡是减缓自由水出现的因素,都有利于减少破水缺陷出现的可能性。除了从配方上改进,临时采取以下措施也是有效的:
a)改善涂料本身的悬浮性,加强涂料的搅拌,每一个班次开始前,涂料要充分搅拌,尽量减少涂料槽中涂料的水分析出。
b)关注砂芯表面的化学物质如树脂及其固化剂以及脱模剂等,避免其与涂料本身化学反应导致涂料脱水。
c)涂料的腐败变质会造成悬浮体系破坏,造成破水缺陷,因此在气温高的季节要加强涂料的防腐措施,特别是涂料槽本身的清洁卫生。
d)临时向涂料中添加一定比例的表面活性剂,以增加和加快涂料向砂芯内部的渗透。
e)浸涂后,砂芯应该尽快进窑,尽量减少在烘干炉外的停留时间。
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