快干涂膏在大型鑄鋼件組芯修型中的應用研究

喻國銘

摘 要：介紹了以鋯英粉為耐火基料，以工業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劑，用改性膨潤土和聚乙烯醇縮丁醛做復合流變助劑配成快干涂膏。且于組芯修型生產鑄鋼件，可獲得表面光滑、無披縫和結疤的大型鑄鋼件。

關鍵詞：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

大型鑄件生產中，組芯造型是常見的工藝方法，以重達6噸的立式鉆塔轉臺為例，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、生產條件差，而且干燥不均，難以保證質量。經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，這要靠加入適當的流變助劑予以調整。本涂膏采用有機膨潤土—PVB復合流變助劑。

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，但由于環保對其工作環境濃度的苛刻要求，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，生產中很少單獨使用。工業乙醇來源豐富、價格低廉，是目前國內使用最廣泛的快干溶劑。但在使用中發現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。另外市售工業乙醇純度一般<95%，配成的涂膏持續燃燒性差，容易中途熄滅。

試驗表明，以工業乙醇為主，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。其燃燒特性好表現在燃燒速度適中，可連續徹底的燃燒，燃燒溫度足以保證粘結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、深度和改善成膜質量有重要作用。根據混合溶劑理論，不同組元的氫鍵結構特性，使涂膏內部更易形成網狀的觸變體系，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，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的流變助劑予以調整。本涂膏采用改性膨潤土（D-土）和聚乙烯醇縮丁醛（PVB）復合流變助劑。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 結語

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