快干涂膏在大型鑄鋼件組芯修型中的應(yīng)用研究

喻國銘

摘 要：介紹了以鋯英粉為耐火基料，以工業(yè)乙醇為請加入適量的甲醇、丙酮、醚、酯、芳香烴組成的混合溶劑作載體，用醇溶性酚醛樹脂作粘結(jié)劑，用改性膨潤土和聚乙烯醇縮丁醛做復(fù)合流變助劑配成快干涂膏。且于組芯修型生產(chǎn)鑄鋼件，可獲得表面光滑、無披縫和結(jié)疤的大型鑄鋼件。

關(guān)鍵詞：快干涂膏；大型鑄鋼件；組芯造型

中圖分類號：TU56 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3198（2009）03-0302-01

1 引言

大型鑄件生產(chǎn)中，組芯造型是常見的工藝方法，以重達6噸的立式鉆塔轉(zhuǎn)臺為例，采有普通粘土造型、制芯，型芯分別劃分為八大塊，刷涂料后烘干，在地坑內(nèi)組裝澆注。由于型、芯分割后尺寸依然很大，而造好的型、芯尺寸精度又差，表面也粗糙，型、芯之間留下許多5~1mm寬的縫隙，再加上型、芯運輸和組裝時碰撞造成損壞等，澆注后在鑄件上留下又寬又厚的披縫和結(jié)疤，增加了精整打磨工時。因此，我們采用填砂（粘土溫型砂）方式，充填型芯之間的縫隙和修補破損的型芯，并刷以涂料，保證型芯表面平整、光滑、無縫隙。但以往采用水基涂料或涂膏，需要人工用火焰噴烤干燥，不但工時長、生產(chǎn)條件差，而且干燥不均，難以保證質(zhì)量。經(jīng)多次試驗我們研制出一種能一次涂刷厚度大、并能自然干燥的快干涂膏，可解決上述問題。

2 涂膏組成

（1）耐火基料耐火基料可決定涂膏的高溫穩(wěn)定性，大型鑄鋼件澆注溫度高，熱作用時間長，因此必須選用耐火度高和蓄熱性大、熱膨脹小的耐火基料。經(jīng)多次試驗表明，以鋯砂料為基料效果為好，其粒度分布見表1。

（3）粘結(jié)劑采用醇溶性酚醛樹脂。

（4）流變助劑為使涂膏涂刷厚度大，易流平不流淌，需要賦于涂膏較好的流變性能，這要靠加入適當(dāng)?shù)牧髯冎鷦┯枰哉{(diào)整。本涂膏采用有機膨潤土—PVB復(fù)合流變助劑。

3 涂膏的配方及制備

（1）涂膏的配方涂膏的配方見表3。

（2）涂膏的制備工藝①載體配制：將混合溶劑、樹脂、硬化劑、PVB等混合成均成暗紅色溶液；②涂膏配制：載體加膨潤土漿經(jīng)浸泡攪勻，再加基料，高速攪拌1.5～2h即可。

4 涂膏的性能

表4是自制的涂膏性能與同類涂料的比較。

下圖是自制涂膏的流變曲線。從圖中可以看出，本涂膏流型為屈服值假塑性流體，且具有明顯觸變壞。

5 問題討論

（1）混合溶劑與涂膏的燃燒性，能夠做為快干涂膏載體的物質(zhì)很多。如采用甲醇、丙酮作載體，其燃燒固然十分充分，但由于環(huán)保對其工作環(huán)境濃度的苛刻要求，加上其燃燒速度過猛易造成樹脂粘劑的過燒和成本過高等原因，生產(chǎn)中很少單獨使用。工業(yè)乙醇來源豐富、價格低廉，是目前國內(nèi)使用最廣泛的快干溶劑。但在使用中發(fā)現(xiàn)乙醇存在著粘度較小，滲入砂型過快、過深，難以燃燒完全，殘留乙醇易引起鑄造缺陷。另外市售工業(yè)乙醇純度一般<95%，配成的涂膏持續(xù)燃燒性差，容易中途熄滅。

試驗表明，以工業(yè)乙醇為主，加入適量的甲醇、丙酮、醚、酯、芳香烴等組成的混合溶劑能有效彌補單一溶劑做載體的缺陷，是快干涂料膏的理想載體。其燃燒特性好表現(xiàn)在燃燒速度適中，可連續(xù)徹底的燃燒，燃燒溫度足以保證粘結(jié)劑的固化而不過燒起泡。另外混合溶劑中的酯、芳香烴組分可改善工業(yè)乙醇載體的粘度特性和表面張力，使涂膏的表面張力比單用工業(yè)乙醇時提高12%，這對降低溶劑滲入砂型的速度、深度和改善成膜質(zhì)量有重要作用。根據(jù)混合溶劑理論，不同組元的氫鍵結(jié)構(gòu)特性，使涂膏內(nèi)部更易形成網(wǎng)狀的觸變體系，有利于改善涂膏的工藝性能。

（2）流變助劑與涂膏的工藝性能涂膏工藝性能包括懸浮性、涂刷性、流平性、流淌性等都與流變特性密切相關(guān)，因此要使涂膏具備良好的流變特性及工藝性能必須加入適當(dāng)?shù)牧髯冎鷦┯枰哉{(diào)整。本涂膏采用改性膨潤土（D-土）和聚乙烯醇縮丁醛（PVB）復(fù)合流變助劑。D-土能有效地提高涂膏的低剪粘度（屈服值），可大幅度提高涂膏的懸浮性和再分散性能。PVB有利于改善涂膏的流平性，賦予涂膏好的柔性。另外PVB與D-土的合理比例能獲得好的觸變性，以保證涂刷滑爽且有較厚的涂層。基料的粒度級配也影響涂膏的流變性能。

6 結(jié)語

本涂膏采用混合溶劑作載體，利用復(fù)合流變助劑調(diào)節(jié)涂料工藝性能，可獲得較好的涂層厚度和燃燒性能，是生產(chǎn)大型鑄鋼件組芯修型的的良好輔助材料。