矽溶膠塗料複合制殼工藝的製作方法

2023-06-28 10:39:26

專利名稱：矽溶膠塗料複合制殼工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於精密鑄造，矽溶膠塗料複合制殼工藝是採用矽溶膠加鋁釩土或鋯英粉做面層塗料，在介面層塗上一種特製的強化劑，採用相應的浸塗工藝，用水玻璃和鋁矽系混合料製做型殼加固層，再用遠紅外和熱風聯合乾燥法在專用的設備上實現的矽溶膠塗料的複合制殼工藝。
矽溶膠是一種優質的精鑄用水基粘結劑，用其配製的塗料性能穩定，它的型殼高溫性能優於其它粘結劑，因此，國內外為獲得優質的精鑄件用它來制殼或用它作面層與矽酸乙酯複合制殼，複合制殼可解決矽溶膠塗層乾燥速度緩慢這一難題，但上述這兩種粘結劑價格非常昂貴，矽溶膠價格600美元/噸，矽酸乙酯1800美元/噸。
解決矽溶膠塗層乾燥方法，目前有二種JMLIBOBOUTON(MonsantoEuropeS.A)等介紹了熱風乾燥法，其乾燥速度較低，一般制殼周期約5天左右，每層乾燥時間最少2小時(23℃～24℃，50%
)，通風乾燥主要用於表面平坦的模組，對於異形件很容易導致開裂，相對溼度一般要求不得低於30～45%，如乾燥溫度高於30℃，精鑄質量得不到保證。還有一種是遠紅外線輻射加熱，在矽溶膠型殼乾燥上的應用，乾燥速度也不快。
由於矽溶膠塗料制殼存在著上述兩方面的問題，國內曾試圖通過矽溶膠水玻璃複合型殼生產精鑄件，這成為與本發明接近的現有技術
其一，某廠用矽溶膠水玻璃作粘結劑，以石英粉砂進行複合制殼，但石英粉塗料沉積過快，不適合於批量生產，同時，其高溫強度低。
另外，瀋陽工業學院也搞過矽溶膠-水玻璃複合制殼，但他們在面層使用了來源缺乏的SiC，用的是通風乾燥，效果不理想。
本發明的目的在於提高矽溶膠製殼的乾燥速度，提高整體型殼的高溫強度，提高精鑄件質量，降低成本。
本發明的內容採用矽溶膠-水玻璃複合型殼提高精鑄件表面質量和尺寸精度並降低成本;在複合型殼的介面還使用了三種強化劑阻止和減少水玻璃塗層中的鹽分向型殼內腔表面的遷移，提高界面和整體型殼的高溫強度;採用熱風、遠紅外聯合乾燥工藝。本聯合乾燥設備包括乾燥爐1、送風系統2、遠紅外線加熱器3、控制系統4。主要特點是將冷風經加熱器加熱後送入乾燥爐，爐內襯以鋁板，作反射器，並採用間歇式半連續乾燥方法進行自控，以減少型內溼分的熱毛細遷移，並提高幹燥速度。


圖1是乾燥設備系統圖。
熱風、遠紅外聯合乾燥工藝，其面層及二、三層的乾燥溫度為25℃～27℃，送風速度1～2米/秒，三層以後可調溫至30℃，聯合乾燥時氣流溼度15～40%均可獲高的乾燥速度和質量。
本發明的型殼結構及原材料配比
＊耐火粉料使用270目鋁礬土/320目鋁釩土＝1～2/3～4水玻璃塗料配比水玻璃塗料配比
撒砂材料可用鋁礬土砂或者煤矸石砂，此種型殼的高溫抗彎強度可達1000N/CM2～3000N/CM2(1200℃)。型殼的矽溶膠塗層與總塗層數可視鑄件重量、尺寸之大小及合金的澆注溫度確定如下表所示
本發明矽溶膠水玻璃複合制殼除熱風遠紅外聯合乾燥外還採用三種複合界面強化劑及相應的浸塗工藝。
①WL1高模數水玻璃M＝3.5～3.6PH＝9～10浸塗工藝將蠟模塗掛好矽溶膠塗層後進行乾燥，乾燥至外表面10000KΩ時，把模組浸入強化劑中，停留5秒鐘並旋轉之，然後取出浸塗水玻璃塗料。
②WLS矽溶膠SiO2含量30% PH＝10浸塗工藝將蠟模塗掛好矽溶膠塗層後進行乾燥，乾燥至外表面10000KΩ時，把模組浸入強化劑中，於五秒內取出後，立即塗掛水玻璃塗料。
③WL2矽酸乙酯水溶液SiO2含量20% HCL＝0.3%浸塗工藝將蠟模塗掛好矽溶膠塗層後進行乾燥，乾燥至外表面10000KΩ時，把模組浸入強化劑中2～4分鐘後取出，塗水玻璃塗料。
本發明的優點首先本發明是一種矽溶膠快速複合制殼的新工藝，本發明採用矽溶膠水玻璃複合制殼，成本低、精鑄件質量好，用熱風、紅外線聯合乾燥並採用間歇式半連續乾燥方法，用此法制殼的周期比矽溶膠熱風乾燥制殼或矽酸乙酯制殼所用時間減少一半左右。用本發明工藝塗以特製的介面用強化劑所製得鑄件質量好，表面粗糙度Ra1.6～6.3;尺寸精度3～4級;鑄件的生產成本和水玻璃型殼相當。
實施例生產汽輪機十七級靜葉片矽溶膠塗料配比
採用兩層矽溶膠作面層、第二層，其餘幾層用水玻璃塗料，第二層乾燥好後浸前面所述WLI強化劑，採用前述制殼工藝參數及本發明所需之乾燥設備，乾燥矽溶膠面層，其制殼間溼度90～95%、乾燥溫度27℃，風速2米/秒，總制殼周期8～10小時，精鑄件表面粗糙度Ra1.6～6.3;尺寸精度3～4級。
權利要求
1.矽溶膠塗料複合制殼工藝，其特徵是採用矽溶膠-水玻璃複合制殼，使用熱風、遠紅外聯合乾燥工藝，再在複合型殼的界面使用WLI、WLS、WLZ三種強化劑之一的複合制殼工藝。
2.根據權利要求1所述的複合制殼工藝，其特徵在於矽溶膠塗料和水玻璃塗料配比為矽溶膠塗料的配比
＊耐火粉料使用270目鋁礬土/320目鋁礬土＝1～2/3～4水玻璃塗料配比
3.根據權利要求1、2所述的制殼工藝，其特徵在於型殼的矽溶膠塗層與總塗層數，可視鑄件重量、尺寸之大小及合金的澆注溫度按下表確定(轉下頁)
＊撒砂材料可用鋁礬土砂或者煤矸石砂。
4.根據權利要求1、2所述的複合制殼工藝，其特徵在於採用了熱風和遠紅外聯合乾燥的設備包括乾燥爐、冷風加熱系統和控制系統使用加熱器將冷風加熱後送入乾燥區域，採用間歇式半連續乾燥方法自行控制。
5.根據權利要求4所述的複合制殼工藝，其特徵在於其乾燥爐內襯以鋁板作反射器，加熱器件採用遠紅外線加熱器。
6.根據權利要求1、2所述的複合制殼工藝，其特徵在於聯合乾燥工藝參數為乾燥溫度25℃～27℃;送風速度1～2米/秒;氣流溼度15～40%;三層以後溫度可調至30℃。
7.根據權利要求1、2所述的複合制殼工藝，其特徵在於採用了下述三種複合界面強化劑之一。WL1高模數水玻璃 M＝3.5～3.6 PH＝9～10WLSSiO2%＝30% PH＝10WL2SiO2%＝20% HCL＝0.3%
8.根據權利要求1或7所述的複合制殼工藝，其特徵在於採用三種強化劑相對應的複合界面強化劑的浸塗工藝。強化劑WL1浸塗工藝將蠟模掛好矽溶膠塗層後，進行乾燥。乾燥至外表10000KΩ時把模組浸入強化劑中，停留5秒鐘並旋轉之，然後取出浸水玻璃塗料。強化劑WLS浸塗工藝將蠟模塗掛好矽溶膠塗層後進行乾燥，乾燥至外表面10000KΩ時，把模組浸入強化劑中，於五秒內取出後，立即塗掛水玻璃塗料。強化劑WL2浸塗工藝將蠟模塗掛好矽溶膠塗層後進行乾燥，乾燥至外表面10000KΩ時，把模組浸入強化劑中2～4分鐘後取出，塗水玻璃塗料。
9.根據權利要求1、2所述的制殼工藝，其特徵在於生產汽輪機十七級靜葉片，葉片精鑄件尺寸293×66×116(輪廓尺寸);材質ZGICr13，制殼工藝矽溶膠塗料配比
水玻璃塗料配比
表面活性劑和消泡劑的加入量同前述工藝採用兩層矽溶膠作面層、第二層，其餘九層用水玻璃塗料，第二層乾燥好後浸WLI強化劑，其它制殼工藝與前相同。採用本發明乾燥設備，乾燥矽溶膠面層、其制殼溼度90～95%乾燥溫度27℃，風速2米/秒，其面層乾燥時間60～65分，第二層50～60分。總制殼周期8～10小時。精鑄件質量表面粗糙度Ra1.6～6.3;尺寸精度3～4級。
全文摘要
矽溶膠塗料複合制殼工藝是採用矽溶膠加鋁礬土或鋯英粉做面層塗料，在介面塗上一種特製的強化劑，採用相應的浸塗工藝並用水玻璃和鋁矽系混合料製做型殼加固層，採用遠紅外和熱風聯合乾燥設備乾燥爐、送風系統、遠紅外線加熱器、控制系統採用間歇式半連續乾燥方法實現的複合制殼，可用較低的成本較高的效率獲得優質的精鑄件。
文檔編號B22C9/04GK1032503SQ8710509
公開日1989年4月26日 申請日期1987年10月12日 優先權日1987年10月12日
發明者周子成, 傅朝榮 申請人:國家機械工業委員會瀋陽鑄造研究所