江鈴汽車股份有限公司鑄造廠 （江西南昌 330001） 凌學(xué)炳 胡江平 甘 軼

鑄造涂料是涂敷于鑄型或砂芯表面的輔助材料，主要作用是防止鑄件粘砂，以得到表面光潔的鑄件。缸體生產(chǎn)過(guò)程中涂料的正確使用和規(guī)范控制，將有效地保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，對(duì)于提升整體質(zhì)量水平有著重要而深遠(yuǎn)的意義。

1.涂料的組成

任何鑄造涂料都由耐火材料骨料、載體、粘結(jié)劑、懸浮劑及添加劑等5種基本組分。耐火材料骨料是涂料的主要組分，它決定著涂料的耐火度、化學(xué)穩(wěn)定性、絕熱性，對(duì)涂料的透氣性、燒結(jié)剝離性也有重要影響，是鑄造涂料質(zhì)量的關(guān)鍵因子；載體的作用是將耐火骨料和粘結(jié)劑運(yùn)載到鑄型表面，使之形成致密的涂料層，完成運(yùn)載任務(wù)之后，需將其完全脫除；懸浮劑、粘結(jié)劑、添加劑是解決涂料在儲(chǔ)存或使用過(guò)程中，固體顆粒應(yīng)盡可能多地呈懸浮狀態(tài)，不分層、不沉淀、不結(jié)塊，保證涂料性能均一和涂層質(zhì)量的添加物質(zhì)。

2.涂料的作用

由于涂料涂層的微小變化，可以改變型芯與金屬液接觸瞬間的排氣走向，所以涂料層的質(zhì)量對(duì)于提高鑄件的質(zhì)量有重要的作用。

涂料中的耐火骨料顆粒要比型砂顆粒細(xì)得多，涂敷涂料后，封閉了型芯表面的孔隙，使型芯表面更加致密，可以使金屬液與砂型、砂芯表面發(fā)生隔離，增加了型芯表面耐火度，減少型芯與液態(tài)金屬的接觸時(shí)間，防止金屬液滲入型芯表面內(nèi)。涂料中的耐火骨料越細(xì)，排列越致密，孔隙越小，金屬液也就越不易滲入，涂料不與金屬液潤(rùn)濕，金屬液不易滲入涂料層中極細(xì)小的孔隙中去，具有較高的熱化學(xué)穩(wěn)定性，不與金屬液或金屬氧化物發(fā)生化學(xué)變化，因此，不會(huì)造成鑄件表面的機(jī)械粘砂和化學(xué)粘砂。然而，配制的涂料按照易剝離燒結(jié)層原理，使耐火骨料在金屬液熱作用下適度燒結(jié)并在冷卻之際能夠剝落下來(lái)，降低了鑄件的表面粗糙度值，提升鑄件表面質(zhì)量。

涂層可以防止因砂芯受熱產(chǎn)生大量氣體侵入鑄件而形成氣孔缺陷。砂芯都有自身內(nèi)部排氣系統(tǒng)，正常情況砂芯在與高溫金屬液接觸時(shí)，出現(xiàn)砂芯燒損發(fā)氣，涂層耐火骨料顆粒很細(xì)，填充砂芯表面砂粒間隙，使砂芯表面更加致密，孔隙越小，不但阻隔金屬液進(jìn)入砂芯，也會(huì)隔絕砂芯燒損產(chǎn)生的氣體進(jìn)入金屬鐵液，疏導(dǎo)砂芯排氣，使氣體從設(shè)置的砂芯排氣通道逸出，減少鑄件氣孔廢品。

3.涂層深度對(duì)鑄件質(zhì)量的影響

我廠大件車間用三乙胺冷芯盒制芯法生產(chǎn)4JB1發(fā)動(dòng)機(jī)缸體主體芯，冷芯原砂粒度在0.355～0.154mm（50～100目），水套芯、油道芯采用耐高溫覆膜砂熱芯盒法，所有制芯機(jī)采用全套原裝進(jìn)口洛拉門迪制芯機(jī)，整芯機(jī)械手夾取，一型兩件，機(jī)械手夾取砂芯中間，涂料槽整體浸涂后進(jìn)入表干爐烘干，涂料采用成品HA 3892C/2 水基涂料，波美度控制在（32±3）Be。

（1）涂料的使用工藝影響 整體浸涂工藝，涂料必須處在一個(gè)不停的攪拌過(guò)程，保持涂料的懸浮均勻性，才能有效地控制涂層的均勻性，涂料槽的攪拌力不夠會(huì)出現(xiàn)表層涂料濃度低、底部涂料濃度高的問(wèn)題。濃度低會(huì)導(dǎo)致砂芯不足以形成致密的涂層，可能產(chǎn)生鑄件粘砂和氣孔廢品；底部涂料濃度高會(huì)造成偏離底部的水套芯和缸體缸筒掛涂太厚而出現(xiàn)涂料流掛，減小鑄件壁厚，降低鑄件表面質(zhì)量，還可能出現(xiàn)滲漏廢品，以及涂層剝落，導(dǎo)致加工后缸筒孔眼的廢品增加。

涂料槽浸涂因機(jī)械手的夾取可能導(dǎo)致一些砂芯散落在涂料槽內(nèi)，必須及時(shí)清理，確保涂料槽干凈清潔，可以有效地降低鑄件砂孔廢品。整芯浸涂后及時(shí)進(jìn)烘爐烘干，否則可能導(dǎo)致涂料載體水與冷芯的樹(shù)脂組分反應(yīng)，降低砂芯表面強(qiáng)度和涂層質(zhì)量，導(dǎo)致鑄件粘砂或表面質(zhì)量下降。沒(méi)有徹底烘干的砂芯，其發(fā)氣量會(huì)增大，涂層阻隔砂芯發(fā)氣進(jìn)入金屬鐵液的能力下降，澆注氣孔廢品缺陷的傾向大。生產(chǎn)實(shí)踐證明，未烘干的砂芯澆注后，可使氣孔廢品上升1%～3%。

2011年，我公司鑄造車間在正常生產(chǎn)過(guò)程中突發(fā)缸體左側(cè)面（鑄型上面）氣孔缺陷（見(jiàn)附圖），且出現(xiàn)異常的冷隔缺陷。二者廢品合計(jì)20%左右。在排查的過(guò)程中通過(guò)提高澆注溫度，增加鑄型排氣通道，均未起到明顯效果。通過(guò)排查制芯過(guò)程，發(fā)現(xiàn)冷芯涂料層厚度5～10mm，局部薄壁熱芯涂料層基本貫通，整芯表面粗糙度值增大。

（2）滲透層深度的影響因素 耐火骨料粒徑大小與涂料性能有密切的聯(lián)系，耐火骨料顆粒大小和形態(tài)結(jié)構(gòu)直接影響涂料滲入砂芯深度即滲透層深度。骨料越細(xì)越易往砂芯中的孔隙中滲透，容易填充砂粒間隙，形態(tài)結(jié)構(gòu)越好越容易進(jìn)入砂芯內(nèi)部；骨料顆粒越粗大，顆粒間的孔隙越大，透氣性也就越好，但骨料顆粒太粗，涂料的涂掛性差，鑄件表面粗糙度值大，也不能形成致密的涂料層。因此，在保證涂料具有一定的懸浮性、涂掛性，以及保證鑄件表面粗糙度的情況下，盡量采用粒度較粗的耐火骨料。另外，滲透層深度還與涂料中界面活性劑的影響有關(guān)系，界面活性劑是調(diào)整涂料表面張力的物質(zhì)，如果涂料的張力大于砂芯表面張力，則涂料在砂芯表面不易覆蓋與滲透；若張力過(guò)低，涂料中溶劑易滲透到砂型內(nèi)部，在滲透過(guò)程中，骨料顆粒隨溶劑的滲透一起進(jìn)入砂型中。

（3）滲透層深度對(duì)質(zhì)量的影響 當(dāng)骨料過(guò)細(xì)時(shí)滲入砂芯表面較深，液態(tài)金屬和砂芯接觸時(shí)涂料層持續(xù)發(fā)氣，后期金屬液成糊狀時(shí)，遠(yuǎn)離砂芯表面的涂料層產(chǎn)生的氣體不能及時(shí)排出，因涂料滲透砂芯較深，細(xì)小的顆粒都深入砂芯內(nèi)部，表面涂層主要是一些大于砂芯砂粒間隙的骨料，骨料粒度的單一不能形成良好的骨料填充，不能形成致密的涂料層，進(jìn)而也不能很好地阻隔砂芯的氣體鉆入鑄型內(nèi)部，沒(méi)有到達(dá)有效地疏導(dǎo)砂芯排氣，所以大量的氣體進(jìn)入到鑄型內(nèi)部，鉆入到鑄件內(nèi)部形成氣孔，因排氣通道內(nèi)金屬液已凝固，大量的氣孔在鑄型上方形成負(fù)壓，產(chǎn)生冷隔。滲透深時(shí)，即使在產(chǎn)生同樣多氣體時(shí)，砂型中孔隙少，易產(chǎn)生氣體的背壓高于鐵液壓力，氣體往鐵液中跑，也容易產(chǎn)生氣孔。

相關(guān)文獻(xiàn)認(rèn)為，各種樹(shù)脂粘結(jié)砂的強(qiáng)度比粘土干型砂高得多，樹(shù)脂和硬化劑的用量卻很少，總量一般不超過(guò)2%，粘結(jié)橋當(dāng)然就很細(xì)，且水基涂料中的水會(huì)使砂粒之間的樹(shù)脂粘結(jié)橋的強(qiáng)度明顯降低。因此，應(yīng)避免涂料過(guò)多地滲入砂型，這就要求采用固體含量及粘度高的涂料，其滲入深度以不超過(guò)2～3個(gè)砂粒為宜，樹(shù)脂砂型表面涂料滲入的情形由于樹(shù)脂粘結(jié)砂型的強(qiáng)度高，與此相應(yīng)也要求涂料的粘結(jié)強(qiáng)度高，即使?jié)B入砂型表面很淺，也能得到堅(jiān)固的涂料層。

通過(guò)綜合考慮，調(diào)整骨料粒度、形態(tài)結(jié)構(gòu)和界面活性劑后，達(dá)到滲透層在1.5mm以內(nèi)，有效地解決缸體氣孔問(wèn)題。后續(xù)在正?？刂仆苛鲜褂霉に嚨耐瑫r(shí)，加強(qiáng)對(duì)涂料滲透層的控制，能及時(shí)有效地檢測(cè)出涂料質(zhì)量，使涂料能更好地在我廠缸體冷芯生產(chǎn)過(guò)程中得以應(yīng)用。

4.結(jié)語(yǔ)

（1）涂料在使用過(guò)程中必須通過(guò)保持不斷攪拌，涂料槽清潔，以及砂芯涂層的干燥，來(lái)確保涂料的質(zhì)量，進(jìn)而保證產(chǎn)品質(zhì)量。

（2）通過(guò)控制涂料滲透層深度不超過(guò)1.5mm，能有效地控制因涂料問(wèn)題導(dǎo)致的產(chǎn)品氣孔廢品的產(chǎn)生。

（20130128）