(2) 涂料配比。

      2 不同涂料配比, 撒沙种类不同, 对铸件表面光洁度的影响

      3 硬化时间的长短对型壳强度的影响

      石英粉型壳采用氯化铵水溶液, 其硬化时间, 面层5min, 加固层10～15min;铝矾土型壳采用氯化铵水溶液加0.05%浓乳作硬化剂, 硬化时间为1min。试验表明用石英粉涂料挂的型壳硬化时间长, 铸件表面易粘砂, 如图2。

      用铝矾土涂料挂的型壳, 硬化时间短, 砂壳强度高, 铸件表面光洁度可达ᐁ3以上。

      采用结晶氯化铝做硬化剂, 脱蜡后, 型壳湿强度低于氯化铵硬化型壳, 高温强度大于氯化铵硬化型壳一倍以上。

      4 铝矾土制壳工艺

      4.1 制壳用原材料

      ①水玻璃:模数3.2-3.3比重≥1.4, 由哈宏伟化工厂供应。

      ②铝矾土:一级矾土, 表4。

      ③结晶氯化铝:一极品。由南票矿务局综合利用公司供应

      ④浓乳:基酚·聚氧乙烯醚由旅顺化工厂供应。

      ⑤洗净剂

      ⑥正辛醇:北京化学试剂厂供应。

      4.2 涂料

      ①涂料配比见表7

      ②配制方法

      先将水玻璃称量好, 加入涂料桶中, 然后按质量的0.1%加入洗净剂, 按0.03%加入正辛醇, 此种活性剂以25%-50%水溶液稀释加入, 过2个小时后按比例加入铝矾土充分搅拌, 4小时后测量粘度, 当粘度不合格时作适当调整。

      4.3 硬化剂

      ①硬化剂:AlCl3·6H2O 30%-35%, 浓乳0.05%;②硬化剂在使用过程中定期化验, AlCl3·6H2O含量及时调整, 并加浓乳AlCl3·6H2O

      4.4 制壳

      ①为改善涂挂性, 在模组沾涂料前用洗净剂水脱脂, 脱脂水温23-25℃, 浓度为0.4%;②涂料与挂砂 (见表8) ;③硬化与干燥时间 (见表9)

      当模组浸入涂料中之后, 撒沙制造型壳, 然后浸入硬化剂时, 在水玻璃涂料的表面将迅速发生反应产生一层胶膜, 经过结晶氯化铝硬化后取下的胶膜,  结构致密, 龟裂趋势很小, 半硬化区在胶膜上几乎观察不到。即采用结晶氯化铝作为硬化剂时, 水玻璃涂料形成胶膜而产生的凝聚收缩是很小的, 因此, 用结晶氯化铝作为硬化剂时, 其渗透方式主要是扩散渗透。采用氯化铵作为硬化剂时, 水玻璃涂料形成胶膜而产生的凝聚收缩比较大, 经过氯化铵硬化后取下的胶膜, 其上面分布有许多细微裂痕, 半硬化区占了很大比例。因此用氯化铵作为硬化剂时, 其渗透方式, 除了依靠扩散渗透以外,还依靠毛细管渗透, 利用结晶氯化铝硬化型壳, 高温强度比氯化铵硬化提高1倍以上。用氯化铵作硬化剂的原理是:

      用结晶氯化铝作硬化剂的原理是：

      5.3 表面层型壳硬化前必须风干10～15分钟

      表面层型壳在硬化前经一定时间风干, 能消除铸件表面桔皮状缺陷, 提高铸件表面质量有良好作用。硬化前的风干过程基本上不产生什么化学反应, 空气中二氧化碳作用是极其微弱的, 风干的主要作用是使涂料中的水玻璃组分扩散均匀化, 使氯化钠不致大片密集, 同时在风干过程中水玻璃失水浓缩为固体硅酸钠薄膜, 在同硬化剂接触时硅酸溶胶是在固体硅酸钠中转化为凝胶, 这样的凝胶弹性高, 致密度好, 表面强度大, 风干时, 由于型壳脱水,  而形成大量孔隙, 这就为硬化剂向涂料层内部深入渗透开辟了渠道。这一点对于结晶氯化铝硬化剂而言很重要的。实践证明, 表面层型壳在硬化前风干,对消除桔皮壮缺陷是一种有效的措施, 倘若涂料配比或粘度不当, 风干的作用也是有限的。

      6 型壳质量分析及常见缺陷

      6.1 铝矾土型壳具有较高的结构强度

      以铝矾土本身的成相结构和矿物组成来看, 含有60%以上的刚玉相, 35%莫来相, 其余是玻璃相及其他物相, 型壳经9500℃以上高温烧结后, 基本上可以陶瓷化可以不填砂浇注, 尺寸变化不大。

      6.2 尺寸精度及表面质量

      铝矾土型壳尺寸变化很小, 过去用石英粉型壳铸造的铸件, 工艺上完全可以用铝矾土型壳代替, 铝矾土型壳可提高铸件表面质量, 光洁度可达ᐁ3以上, 石英粉型壳铸件表面质量光洁度可达ᐁ2左右。

      6.3 铝矾土型壳的常见缺陷——气泡

      ①铝矾土中杂质含量过多, (FeO·CaO·MgO·TiO) 铝矾土在粉碎过程中夹杂进入的泥土都能恶化型壳内表面, 混制涂料时产生气泡多。

      ②铝矾土粉粒过粗, 表面涂料浓度小, 粒度过粗的铝矾土粉, 能带入涂料中很大一部分气体, 涂料搅拌后上边浮着一层气泡, 短时间消除不了, 用这字涂料涂挂表面时, 型壳内表面残存着气泡的位置, 还有些小气孔是存留在表面涂料与沙粒之间, 严重降低型壳强度, 铸件表面形成金属豆。

      6.4 减少铝矾土型壳中产生气泡方法

      ①加强涂料配比:a.配制面层涂料时, 首先将稀释的水玻璃加入涂料搅拌机, 在不断搅拌的过程中加入洗净剂, (洗净剂以50%水溶液加入水玻璃中) 。搅拌半小时后加稀释后的正辛醇,  再过1小时之后, 逐渐加粉状材料, 至粉状材料结块成为均匀的悬浮液为至, 使粉状材料的结块成为均匀逸出, 测其粘度, 如粘度大, 加水玻璃调整,粘度小, 加粉状材料调整, 至粘度合格方可使用。b.表面层涂料在使用前应停放≥8h, 以排出气泡。

      ②模组浸入面层涂料:采用浸涂和刷涂联合法手工操作, 模组浸入面层涂料中, 拿出时应表面涂挂均匀, 用毛刷将各部刷涂, 以便擦破沟槽部位的气泡, 然后将模组再浸入涂料中拿出后, 旋转几次, 使其均匀。

      7 结语

      ①铝矾土型壳强度高, 能很好地满足大件对强度的要求, 便于存放和运输, 不但强度好, 而且壳薄, 重量轻。②高温焙烧时, 不容易发生型变形, 允许有较高的温度焙烧,同时焙烧温度较宽, 容易控制。③耐火度高, 高温膨胀值小, 吸水性小, 配制的涂料流动性好, 适合机械化制壳的要求。④用铝矾土配制涂料材料单一, 简化了操作,改善了劳动条件。硬化时间大大缩短。⑤铝矾土不需要焙烧, 可节约电能。⑥减少二氧化硅对工人身体健康的危害, 改善劳动卫生条件。⑦采用结晶氯化铝, 每年可为国家节约大量资金。减少了氨气对工人身体健康的威胁。但也有一些缺点和不足, 如铝矾土来料的质量有时还不够稳定,其中杂质多, 灰尘大, 对型壳的常温及高温抗拉、抗弯强度还不能进行试验。