專利名稱：硅溶膠涂料復(fù)合制殼工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精密鑄造，硅溶膠涂料復(fù)合制殼工藝是采用硅溶膠加鋁釩土或鋯英粉做面層涂料，在介面層涂上一種特制的強(qiáng)化劑，采用相應(yīng)的浸涂工藝，用水玻璃和鋁硅系混合料制做型殼加固層，再用遠(yuǎn)紅外和熱風(fēng)聯(lián)合干燥法在專用的設(shè)備上實(shí)現(xiàn)的硅溶膠涂料的復(fù)合制殼工藝。
硅溶膠是一種優(yōu)質(zhì)的精鑄用水基粘結(jié)劑，用其配制的涂料性能穩(wěn)定，它的型殼高溫性能優(yōu)于其它粘結(jié)劑，因此，國(guó)內(nèi)外為獲得優(yōu)質(zhì)的精鑄件用它來制殼或用它作面層與硅酸乙酯復(fù)合制殼，復(fù)合制殼可解決硅溶膠涂層干燥速度緩慢這一難題，但上述這兩種粘結(jié)劑價(jià)格非常昂貴，硅溶膠價(jià)格600美元/噸，硅酸乙酯1800美元/噸。
解決硅溶膠涂層干燥方法，目前有二種JMLIBOBOUTON(MonsantoEuropeS.A)等介紹了熱風(fēng)干燥法，其干燥速度較低，一般制殼周期約5天左右，每層干燥時(shí)間最少2小時(shí)(23℃～24℃，50%
)，通風(fēng)干燥主要用于表面平坦的模組，對(duì)于異形件很容易導(dǎo)致開裂，相對(duì)濕度一般要求不得低于30～45%，如干燥溫度高于30℃，精鑄質(zhì)量得不到保證。還有一種是遠(yuǎn)紅外線輻射加熱，在硅溶膠型殼干燥上的應(yīng)用，干燥速度也不快。
由于硅溶膠涂料制殼存在著上述兩方面的問題，國(guó)內(nèi)曾試圖通過硅溶膠水玻璃復(fù)合型殼生產(chǎn)精鑄件，這成為與本發(fā)明接近的現(xiàn)有技術(shù)
其一，某廠用硅溶膠水玻璃作粘結(jié)劑，以石英粉砂進(jìn)行復(fù)合制殼，但石英粉涂料沉積過快，不適合于批量生產(chǎn)，同時(shí)，其高溫強(qiáng)度低。
另外，沈陽工業(yè)學(xué)院也搞過硅溶膠-水玻璃復(fù)合制殼，但他們?cè)诿鎸邮褂昧藖碓慈狈Φ腟iC，用的是通風(fēng)干燥，效果不理想。
本發(fā)明的目的在于提高硅溶膠制殼的干燥速度，提高整體型殼的高溫強(qiáng)度，提高精鑄件質(zhì)量，降低成本。
本發(fā)明的內(nèi)容采用硅溶膠-水玻璃復(fù)合型殼提高精鑄件表面質(zhì)量和尺寸精度并降低成本;在復(fù)合型殼的介面還使用了三種強(qiáng)化劑阻止和減少水玻璃涂層中的鹽分向型殼內(nèi)腔表面的遷移，提高界面和整體型殼的高溫強(qiáng)度;采用熱風(fēng)、遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥工藝。本聯(lián)合干燥設(shè)備包括干燥爐1、送風(fēng)系統(tǒng)2、遠(yuǎn)紅外線加熱器3、控制系統(tǒng)4。主要特點(diǎn)是將冷風(fēng)經(jīng)加熱器加熱后送入干燥爐，爐內(nèi)襯以鋁板，作反射器，并采用間歇式半連續(xù)干燥方法進(jìn)行自控，以減少型內(nèi)濕分的熱毛細(xì)遷移，并提高干燥速度。


圖1是干燥設(shè)備系統(tǒng)圖。
熱風(fēng)、遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥工藝，其面層及二、三層的干燥溫度為25℃～27℃，送風(fēng)速度1～2米/秒，三層以后可調(diào)溫至30℃，聯(lián)合干燥時(shí)氣流濕度15～40%均可獲高的干燥速度和質(zhì)量。
本發(fā)明的型殼結(jié)構(gòu)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水玻璃涂料配比水玻璃涂料配比
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(qiáng)度可達(dá)1000N/CM2～3000N/CM2(1200℃)。型殼的硅溶膠涂層與總涂層數(shù)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(fā)明硅溶膠水玻璃復(fù)合制殼除熱風(fēng)遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥外還采用三種復(fù)合界面強(qiáng)化劑及相應(yīng)的浸涂工藝。
①WL1高模數(shù)水玻璃M＝3.5～3.6PH＝9～10浸涂工藝將蠟?zāi)Ｍ繏旌霉枞苣z涂層后進(jìn)行干燥，干燥至外表面10000KΩ時(shí)，把模組浸入強(qiáng)化劑中，停留5秒鐘并旋轉(zhuǎn)之，然后取出浸涂水玻璃涂料。
②WLS硅溶膠SiO2含量30% PH＝10浸涂工藝將蠟?zāi)Ｍ繏旌霉枞苣z涂層后進(jìn)行干燥，干燥至外表面10000KΩ時(shí)，把模組浸入強(qiáng)化劑中，于五秒內(nèi)取出后，立即涂掛水玻璃涂料。
③WL2硅酸乙酯水溶液SiO2含量20% HCL＝0.3%浸涂工藝將蠟?zāi)Ｍ繏旌霉枞苣z涂層后進(jìn)行干燥，干燥至外表面10000KΩ時(shí)，把模組浸入強(qiáng)化劑中2～4分鐘后取出，涂水玻璃涂料。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)首先本發(fā)明是一種硅溶膠快速?gòu)?fù)合制殼的新工藝，本發(fā)明采用硅溶膠水玻璃復(fù)合制殼，成本低、精鑄件質(zhì)量好，用熱風(fēng)、紅外線聯(lián)合干燥并采用間歇式半連續(xù)干燥方法，用此法制殼的周期比硅溶膠熱風(fēng)干燥制殼或硅酸乙酯制殼所用時(shí)間減少一半左右。用本發(fā)明工藝涂以特制的介面用強(qiáng)化劑所制得鑄件質(zhì)量好，表面粗糙度Ra1.6～6.3;尺寸精度3～4級(jí);鑄件的生產(chǎn)成本和水玻璃型殼相當(dāng)。
實(shí)施例生產(chǎn)汽輪機(jī)十七級(jí)靜葉片硅溶膠涂料配比
采用兩層硅溶膠作面層、第二層，其余幾層用水玻璃涂料，第二層干燥好后浸前面所述WLI強(qiáng)化劑，采用前述制殼工藝參數(shù)及本發(fā)明所需之干燥設(shè)備，干燥硅溶膠面層，其制殼間濕度90～95%、干燥溫度27℃，風(fēng)速2米/秒，總制殼周期8～10小時(shí)，精鑄件表面粗糙度Ra1.6～6.3;尺寸精度3～4級(jí)。
權(quán)利要求
1.硅溶膠涂料復(fù)合制殼工藝，其特征是采用硅溶膠-水玻璃復(fù)合制殼，使用熱風(fēng)、遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥工藝，再在復(fù)合型殼的界面使用WLI、WLS、WLZ三種強(qiáng)化劑之一的復(fù)合制殼工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合制殼工藝，其特征在于硅溶膠涂料和水玻璃涂料配比為硅溶膠涂料的配比
＊耐火粉料使用270目鋁礬土/320目鋁礬土＝1～2/3～4水玻璃涂料配比
<claim>3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的制殼工藝，其特征在于型殼的硅溶膠涂層與總涂層數(shù)，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(zhuǎn)下頁(yè))
＊撒砂材料可用鋁礬土砂或者煤矸石砂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的復(fù)合制殼工藝，其特征在于采用了熱風(fēng)和遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥的設(shè)備包括干燥爐、冷風(fēng)加熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)使用加熱器將冷風(fēng)加熱后送入干燥區(qū)域，采用間歇式半連續(xù)干燥方法自行控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合制殼工藝，其特征在于其干燥爐內(nèi)襯以鋁板作反射器，加熱器件采用遠(yuǎn)紅外線加熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的復(fù)合制殼工藝，其特征在于聯(lián)合干燥工藝參數(shù)為干燥溫度25℃～27℃;送風(fēng)速度1～2米/秒;氣流濕度15～40%;三層以后溫度可調(diào)至30℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的復(fù)合制殼工藝，其特征在于采用了下述三種復(fù)合界面強(qiáng)化劑之一。WL1高模數(shù)水玻璃 M＝3.5～3.6 PH＝9～10WLSSiO2%＝30% PH＝10WL2SiO2%＝20% HCL＝0.3%
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的復(fù)合制殼工藝，其特征在于采用三種強(qiáng)化劑相對(duì)應(yīng)的復(fù)合界面強(qiáng)化劑的浸涂工藝。強(qiáng)化劑WL1浸涂工藝將蠟?zāi)旌霉枞苣z涂層后，進(jìn)行干燥。干燥至外表10000KΩ時(shí)把模組浸入強(qiáng)化劑中，停留5秒鐘并旋轉(zhuǎn)之，然后取出浸水玻璃涂料。強(qiáng)化劑WLS浸涂工藝將蠟?zāi)Ｍ繏旌霉枞苣z涂層后進(jìn)行干燥，干燥至外表面10000KΩ時(shí)，把模組浸入強(qiáng)化劑中，于五秒內(nèi)取出后，立即涂掛水玻璃涂料。強(qiáng)化劑WL2浸涂工藝將蠟?zāi)Ｍ繏旌霉枞苣z涂層后進(jìn)行干燥，干燥至外表面10000KΩ時(shí)，把模組浸入強(qiáng)化劑中2～4分鐘后取出，涂水玻璃涂料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的制殼工藝，其特征在于生產(chǎn)汽輪機(jī)十七級(jí)靜葉片，葉片精鑄件尺寸293×66×116(輪廓尺寸);材質(zhì)ZGICr13，制殼工藝硅溶膠涂料配比
水玻璃涂料配比
表面活性劑和消泡劑的加入量同前述工藝采用兩層硅溶膠作面層、第二層，其余九層用水玻璃涂料，第二層干燥好后浸WLI強(qiáng)化劑，其它制殼工藝與前相同。采用本發(fā)明干燥設(shè)備，干燥硅溶膠面層、其制殼濕度90～95%干燥溫度27℃，風(fēng)速2米/秒，其面層干燥時(shí)間60～65分，第二層50～60分?？傊茪ぶ芷?～10小時(shí)。精鑄件質(zhì)量表面粗糙度Ra1.6～6.3;尺寸精度3～4級(jí)。
全文摘要
硅溶膠涂料復(fù)合制殼工藝是采用硅溶膠加鋁礬土或鋯英粉做面層涂料，在介面涂上一種特制的強(qiáng)化劑，采用相應(yīng)的浸涂工藝并用水玻璃和鋁硅系混合料制做型殼加固層，采用遠(yuǎn)紅外和熱風(fēng)聯(lián)合干燥設(shè)備干燥爐、送風(fēng)系統(tǒng)、遠(yuǎn)紅外線加熱器、控制系統(tǒng)采用間歇式半連續(xù)干燥方法實(shí)現(xiàn)的復(fù)合制殼，可用較低的成本較高的效率獲得優(yōu)質(zhì)的精鑄件。
文檔編號(hào)B22C9/04GK1032503SQ8710509
公開日1989年4月26日 申請(qǐng)日期1987年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1987年10月12日
發(fā)明者周子成, 傅朝榮 申請(qǐng)人:國(guó)家機(jī)械工業(yè)委員會(huì)沈陽鑄造研究所