水玻璃粘結(jié)劑價(jià)格低廉，制殼周期短，因而水玻璃型殼精密鑄造工藝在我國(guó)使用較廣，但是水玻璃型殼熔模鑄造與傳統(tǒng)砂型鑄造相比還是存在材料貴，工藝過(guò)程繁雜，出產(chǎn)周期較長(zhǎng)的問(wèn)題。而型殼作為影響鑄件質(zhì)量最為關(guān)鍵的因素之一，如何對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行有效控制，具有很大意義。

　　本文將從制殼原材料的控制，制殼環(huán)境及制殼工藝過(guò)程控制與管理等方面，同時(shí)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行論述，以實(shí)現(xiàn)提高型殼質(zhì)量，并最終在到提高鑄件的質(zhì)量及成品率的目的。

1、原材料的選擇與控制

1.1水玻璃粘結(jié)劑的質(zhì)量控制

　　熔模鑄造使用的為鈉水玻璃。水玻璃的主要性能參數(shù)有模數(shù)（M）、密度（ρ）和粘度，其中M是水玻璃的一個(gè)重要參數(shù)，可用如下公式表示。M=ω（SiO2）/ω（Na2O）×1.032，式中ω（SiO2）、ω（Na2O）分別為SiO2、Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以%表示，1.032為Na2O與SiO2相對(duì)分子質(zhì)量之比。

　　水玻璃密度ρ間接表示其中的Na2O.mSiO2的濃度。M取決于SiO2和Na2O的相對(duì)含量，而ρ的高低又決定著SiO2的含量。M和ρ直接影響型殼的表面強(qiáng)度、常溫強(qiáng)度、高溫強(qiáng)度及殘留強(qiáng)度。在生產(chǎn)中，水玻璃的M一般控制在3.0～3.4，面層涂料ρ控制在1.25～1.28g/cm3。加固層ρ控制在1.30～1.34g/cm3。當(dāng)M和ρ不符合要求時(shí)，用酸或堿來(lái)調(diào)整M，用水或高密度的水玻璃調(diào)整ρ。粘度也是水玻璃的一項(xiàng)較重要的性能參數(shù)，它直接影響涂料和型殼的性能，影響水玻璃粘度的因素有模數(shù)、密度、溫度等，水玻璃粘度隨著M增大、密度增高、溫度降低而上升。

　　由于水玻璃中有游離的SiO2存在，儲(chǔ)存一定時(shí)間后，SiO2沉積在容器的底部，導(dǎo)致水玻璃模數(shù)下降。所以，在使用過(guò)程中，除了在水玻璃卸車(chē)時(shí)化驗(yàn)一次外，在存放24小時(shí)后應(yīng)再化驗(yàn)一次，以保證水玻璃滿(mǎn)足要求。

1.2粉料對(duì)型殼質(zhì)量的影響與控制

涂料中的粉料粒度應(yīng)合適，涂料中的粉料較粗時(shí)，涂料沉淀快，工藝穩(wěn)定性差，導(dǎo)致鑄件表面粗糙。而過(guò)細(xì)的粉料對(duì)面層涂料的影響較大，涂料不易控制，導(dǎo)致蠟?zāi)Ｉ贤繉舆^(guò)厚，拐角、溝槽處堆積嚴(yán)重，硬化不透，型殼經(jīng)焙燒后，內(nèi)表面粉化脫落，沖砂和夾砂等缺陷明顯增加。在實(shí)際生產(chǎn)中，選擇合適的粉料為平均粒徑在35～50μm。這種粉料配制的涂料，既提高了粉液比，又提高了工藝穩(wěn)定性。

1.3表面活性劑對(duì)型殼質(zhì)量的影響與控制

　　表面活性劑的主要作用是降低涂料的表面張力，增加涂料對(duì)熔模的潤(rùn)濕作用，改善涂掛性。表面活性劑應(yīng)滿(mǎn)足易溶于水；降低表面張力；具有良好的潤(rùn)濕性和滲透性；產(chǎn)生泡沫少且泡沫穩(wěn)定性低；不與涂料組份發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等條件。

　　在實(shí)際生產(chǎn)中，為改善涂料對(duì)蠟?zāi)５臐?rùn)濕能力，蠟?zāi)Ｔ谥茪で跋扔孟匆路垡簩?duì)其表面進(jìn)行清洗，除去其表面的蠟屑及油性物質(zhì)。在面層涂料中加入聚氧乙烯烷基醇醚，降低涂料的表面張力，改善涂料的涂掛性和對(duì)蠟?zāi)５臐?rùn)濕能力，降低涂料粘度，使膠團(tuán)分布均勻，凝膠均勻析出，有助于提高型殼強(qiáng)度。通常其加入量為0.1%～0.3%，視粗細(xì)粉含量不同而適當(dāng)加入。

2、制殼環(huán)境的控制

制殼環(huán)境這里主要是指生產(chǎn)環(huán)境的溫度控制。由于水玻璃—石英粉涂料對(duì)氣溫的敏感性較大，一方面隨著涂料溫度升高，其密度、流杯粘度降低，另一方面隨著溫度的升高，膠凝速度加快，易發(fā)生涂料很快結(jié)皮而撒不上砂子，從而導(dǎo)致型殼強(qiáng)度降低。為此應(yīng)控制涂料溫度以穩(wěn)定粉液比，增加涂料的可涂性及硬化劑的滲透性。為此高溫天氣時(shí)，水玻璃模數(shù)控制在下限，空氣濕度可控制在60%～80%。冬季生產(chǎn)車(chē)間的溫度應(yīng)保持16℃以上，面層涂料控制在20～25℃，既可穩(wěn)定粉液比，又克服了膠凝過(guò)快的問(wèn)題。

3、制殼有關(guān)工藝操作的控制

3.1涂料配制過(guò)程的控制

　　涂料的配制是將涂料組分通過(guò)攪拌、回性形成成分均勻的涂料的過(guò)程。在涂料配制時(shí)應(yīng)先按比稱(chēng)取水玻璃、耐火材料與潤(rùn)濕劑等，然后在攪拌的狀態(tài)下將粉料及潤(rùn)濕劑等加入到水玻璃中，加完后繼續(xù)攪拌1小時(shí)以上。攪拌好的涂料，要進(jìn)行充分的回性處理。回性處理的目的是使粘結(jié)劑與粉料充分潤(rùn)濕，排出粉粒表面吸附的和攪拌時(shí)卷入的氣體。回性后的涂料密度將升高、粘度會(huì)下降并趨于穩(wěn)定，涂掛性和流動(dòng)性均好，硬化時(shí)膠凝收縮小，型殼強(qiáng)度較好。一般要求面層涂料配制后必須經(jīng)過(guò)8小時(shí)以上的回性處理，并在使用前再次攪拌20min左右靜置5min后使用效果較好。目前涂料的攪拌大多采用L型涂料攪拌機(jī)。

3.2浸涂料及撒砂過(guò)程的控制

　　涂料在使用前須先攪拌均勻，復(fù)測(cè)流杯粘度和涂片重，并調(diào)整到合格范圍。然后將模組浸入涂料中上下移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，提起后滴去多余涂料，使涂料均勻地覆蓋在模組表面。不能存在涂料局部堆積或缺涂涂料，對(duì)于模組的深孔、溝槽和凹角等部位，應(yīng)用壓縮空氣進(jìn)行噴吹涂料，必要時(shí)可用毛筆涂刷以去除氣泡。

　　制殼中撒砂的粒度是從面層到背層逐漸變粗的，對(duì)于面層砂來(lái)講，如粒度過(guò)粗會(huì)擊穿涂層打壞熔模，最終造成鑄件表面不平整，但撒砂粒度過(guò)細(xì)會(huì)造成背面過(guò)平，不利于上、下兩層牢固結(jié)合，容易造成型殼分層。因此生產(chǎn)中一般面層砂為40/70目，過(guò)渡層為20/40目砂，背層砂為10/20目。每種撒砂都不宜過(guò)于集中，同時(shí)要注意撤砂后，清除表面的浮砂。

3.3硬化過(guò)程的影響與控制

　　硬化劑的選擇與硬化過(guò)程控制。NH4Cl作為硬化劑存在污染環(huán)境、腐蝕設(shè)備、型殼強(qiáng)度不穩(wěn)問(wèn)題。結(jié)晶AlCl3硬化的型殼強(qiáng)度較高，膠凝收縮大，鑄件表面質(zhì)量較差，清砂困難。為了克服兩種硬化劑的缺點(diǎn)，采用了NH4Cl和結(jié)晶AlCl3復(fù)合硬化，即1～3層用NH4Cl硬化，4～6層用AlCl3硬化。

　　NH4Cl作為硬化劑濃度一般控制在22%～25%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），在生產(chǎn)中，為了縮短硬化時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，我們采用了飽和溶液。硬化時(shí)間一般控制在3～10分鐘，之后進(jìn)行15～45分鐘的空氣干燥（根據(jù)層數(shù)不同進(jìn)行選擇）。

由于NH4Cl在水中的溶解度隨溫度的升高面增大，為此在生產(chǎn)中必須對(duì)車(chē)間及溶液的溫度進(jìn)行控制，尤其對(duì)于我們北方地區(qū)的生產(chǎn)車(chē)間，一方面要對(duì)生產(chǎn)車(chē)間采取必要的采暖措施，另一方面在每次生產(chǎn)前應(yīng)對(duì)NH4Cl溶液采取必要加熱升溫措施，以提高其溶解度，并進(jìn)行取樣化驗(yàn)，合格后方可生產(chǎn)。

4、結(jié)論

通過(guò)對(duì)上述影響型殼質(zhì)量因素的綜合控制， 穩(wěn)定了型殼生產(chǎn)質(zhì)量，精鑄件表面缺陷明顯降低，使我們的鑄件質(zhì)量有了一定的提高。

總之，在生產(chǎn)中為穩(wěn)定水玻璃型殼的質(zhì)量應(yīng)做到：

（1）必須嚴(yán)格控制水玻璃和粉料的質(zhì)量；

（2）要合理使用表面活性劑，提高涂掛性；

（3）要嚴(yán)格控制制殼車(chē)間溫度；

（4）配制涂料應(yīng)進(jìn)行充分回性處理；

（5）要規(guī)范浸涂料及撒砂操作環(huán)節(jié)。