采用石膏型殼生產(chǎn)精鑄件,具有精度高、表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn),目前仍廣泛應(yīng)用于有色金屬鑄件的生產(chǎn)。石膏型的最大不足在于濕強(qiáng)度低脫殼后搬運(yùn)過程中破損率高;型殼致密好但透氣性差,鑄件極易產(chǎn)生氣孔等缺陷。增加型殼壁厚雖能在一定程度上提高型殼的強(qiáng)度,卻會(huì)導(dǎo)致型殼的透氣性更差、型殼難以完全干燥等諸多問題。因此,傳統(tǒng)的石膏型殼就不能適應(yīng)高精度、高等級鑄件生產(chǎn)的要求。開發(fā)高強(qiáng)、薄壁型殼就成為該工藝進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用的關(guān)鍵。目前,石膏型殼增強(qiáng)主要采取加入各種耐火粉料的方式來獲得。但由于耐火粉料本身不具有粘結(jié)能力,增強(qiáng)效果有限。水玻璃因具有極高的粘結(jié)強(qiáng)度而被作為粘接劑廣泛應(yīng)用于精鑄型殼生產(chǎn)中。水玻璃屬于水溶性硅酸鹽溶膠,與石膏漿料的相容性好,以水玻璃作為增強(qiáng)劑來增強(qiáng)石膏型殼,有望提高石膏型殼的強(qiáng)度,改善其性能;在型殼強(qiáng)度要求不變的條件下,可降低型殼的壁厚,增大透氣性,提高鑄件質(zhì)量。為此,本文以水玻璃為增強(qiáng)劑,將其加入到制殼漿料中來制備增強(qiáng)石膏型殼。研究水玻璃加入量對石膏型殼試樣的常溫強(qiáng)度、焙燒后試樣強(qiáng)度、試樣斷裂特征以及試樣失水率的影響,查明水玻璃的加入對型殼特性的影響機(jī)制,為實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。本研究以密度為1.37g/cm~3、模數(shù)為3.15的水玻璃為增強(qiáng)劑,將0~2.25%的水玻璃與定量水預(yù)先稀釋后,加入混制好的石膏與莫來石粉干混料中,配制成漿料并澆注成試樣。將試樣在室溫條件下干燥24h及1100℃焙燒30~150min,分別測試石膏的濕強(qiáng)度、焙燒后強(qiáng)度。采用XRD、TG-DSC、SEM分別對試樣的物相組成、熱穩(wěn)定性、斷口進(jìn)行觀察及分析,以查明水玻璃的加入對型殼性能及失水特性的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),隨水玻璃的加入量增加,水玻璃增強(qiáng)型殼試樣的自然干燥后強(qiáng)度呈先增大后減小趨勢。用1.35%水玻璃增強(qiáng)的石膏型殼試樣的自然干燥后強(qiáng)度達(dá)到最大值2.16MPa,比非增強(qiáng)石膏型殼試樣的自然干燥后強(qiáng)度提高了58%,增強(qiáng)效果顯著。水玻璃增強(qiáng)型殼試樣的焙燒后強(qiáng)度與非增強(qiáng)試樣焙燒后強(qiáng)度相似。雖然水玻璃的加入影響自然干燥24h后的失水率,但對焙燒后失水率未有較大影響,并在焙燒溫度為1100℃保溫時(shí)間為150min時(shí),失水率趨于一致。XRD分析結(jié)果表明,水玻璃增強(qiáng)型殼試樣與非增強(qiáng)型殼試樣的物相組成相同;但水玻璃增強(qiáng)型殼試樣的衍射譜中二水石膏的衍射峰強(qiáng)度有不同程度的衰減,這說明水玻璃的加入對二水石膏的晶型產(chǎn)生一定程度的影響。TG-DSC分析結(jié)果表明,水玻璃對石膏型殼吸熱峰值溫度有一定程度影響。水玻璃加入后,型殼試樣的吸熱峰值溫度有小幅下降,降幅在5~9℃之間;非增強(qiáng)試樣在加熱至350℃后,失重率變化不明顯。試樣斷口形貌觀察可知,水玻璃加入量較低時(shí),自然干燥的水玻璃增強(qiáng)型殼中的晶粒變得細(xì)小;但隨著水玻璃的增多,石膏晶粒變得粗大。由此可見,采用水玻璃增強(qiáng)精鑄石膏型,可顯著提高其濕強(qiáng)度,減少搬運(yùn)過程中的破損率;或在濕強(qiáng)度要求一定的條件下,可適當(dāng)降低型殼厚度,加速型殼焙燒過程失水徹底,同時(shí)有助于提高型殼的透氣性,減少鑄件缺陷。
【學(xué)位單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG249.5
【部分圖文】：

和微觀形貌進(jìn)行觀察分析。本課題所進(jìn)行的試驗(yàn)也是圍繞著這些進(jìn)行的，試驗(yàn)的基本技術(shù)路線如圖 1-1 所示：圖1-1 技術(shù)流程圖Fig.1-1The research process and workflow in this work.

15b) 抗彎強(qiáng)度試樣澆注模具母模實(shí)物圖圖 2-1 抗彎強(qiáng)度試樣澆注母模Fig.2-1 Picture of the dies for the preparation of test specimens模石膏型的灌漿工藝簡單、生產(chǎn)周期短等特點(diǎn)，并不使藝母模和底板清理干凈，確保母模與底板貼合無縫，以保再將制備完成的石膏混合漿料澆入到底板表面和模具內(nèi)，入過程中，要先從模具內(nèi)的最低處（既底板上表面）落下

2.試樣的干燥工藝按照所表 2-1 所設(shè)計(jì)的配比配制石膏漿料，澆注如母模后，經(jīng)過 1h 膠凝脫模，得到石膏型殼試樣，置于空氣中自然干燥 24h，然后即可進(jìn)行濕強(qiáng)。3.試樣的焙燒工藝在制定焙燒工藝時(shí)，由于石膏型導(dǎo)熱性差和體積急劇變化等特點(diǎn)，焙燒溫慢上升，一般采用階梯升溫法，其焙燒工藝如圖 2-2 所示。試樣的焙燒采用 XD-1400S 型高溫箱式電阻爐，最高加熱溫度 1400℃，可制升溫、保溫、冷卻過程；為了保證爐內(nèi)氣流的均勻分布與循環(huán)，使石膏樣得到均勻加熱，型殼試樣在爐內(nèi)放置時(shí)，應(yīng)保持相互之間距離不小，距離爐子的加熱元件或爐門不小于 40mm。試樣在室溫下入爐，按照焙進(jìn)行加熱、保溫，避免快速升溫而引起石膏線量變化出現(xiàn)裂紋。在整個(gè)焙中，嚴(yán)禁打開爐門，防止試樣出現(xiàn)裂紋或降低其尺寸精度。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2853521