精密铸造造型线模型覆膜砂生产的发展80年代前,覆膜砂以自制自用为主,用于壳芯生产。80年代以后,由于我国高新制造技术的迅速发展,特别是机械业工和汽车工业突飞猛进的发展,对强度高、壁厚薄、精度要求高、表面质量好的铸件需求量剧增。有些外商订货时要求铸件必须用树脂砂生产,所以仅靠粘土砂造型和油砂制芯巳无法满足对铸件越来越高的要求,因此在客观上给覆膜砂的发展创造了条件。90年代以来,覆膜砂的生产应用得到迅速发展,其中包括覆膜砂生产所需要的原材料,三明铸造造型线模型覆膜砂的品种也在不断增多,并已形成系列化。覆膜砂生产厂家和产量也飞速增长。
铸造黑色金属用三明精密模具材料钢和铸铁的浇注温度约在1 300~1 600 C之间,因此,模具零件多采用铬钨钒或铬钼钒等模具钢,并经调质处理。若模具尺寸精度要求不高,也可采用低碳钢。黑色金属用模具的寿命一般只有几百次到儿千次,冲头和型芯的寿命则更短。最为常用的3Cr2W8V钢由于其热疲劳抗力差,使用寿命很低。精密铸造造型线模型模具的低寿命已成为黑色金属挤压铸造中的难题 目前,国内外正在大力研究使用钼、钨或铌基难熔合金,铁、钴、镍基耐热合金以及其它材料。如钨基合金Anviloy 1150、MTZ钼基合金、镍基高温合金Inconel718、GH-761等几种合金也同样适用于挤压铸造黑色金属用模具材料。表1是挤压铸造型腔材料选择的情况。
挤压精密铸造造型线模型铸造模具铜合金用材料铜合金的浇注温度约为900~1 180 C,模具在工作过程中出现的粘焊、热疲劳裂纹、表面氧化等损坏比铝合金严重的多叫。目前模具三明铸造造型线模型材料主要采用3Cr2W8V等铬钨钒钢,并经调质处理,也可采用4Cr5MoSiV1钢。模具寿命一般在千次以上。对于冲头、型芯等受热、受力较大的零件,为提高其寿命,则可采用难熔金属。如钨基合金Anviloy 1150,其化学成分w为90% W.4% Mo、4% Ni和2% Fe,采用粉末冶金方法生产。由于钨合金熔点高,液态金属对其润湿性低、粘附性小,不易造成粘焊、熔蚀等模具损伤,并且钨合金在600C以上的高温性能高于钢,因此适用于铜合金用模具。与其类似的还有MTZ钼基合金、镍基高温合金Inconel718以及上海钢铁研究所研制的GH-761、GH 4145等难熔金属及高温合金。但是,使用难熔金属及高温合金将会导致成本提高,并使加.工困难口。
粘结剂热塑性酚醛树脂对不同材质及要求的铸件和制芯工艺,所用的精密铸造造型线模型覆膜砂应包括不同特性的酚醛树脂,如:对铸钢覆膜砂和铸铝覆膜砂,所用的酚醛树脂差异就很大。所以铸造用酚醛树脂应按铸件的材质和使用状态分类。国产树脂与原砂的润湿性能差,需较高的覆膜温度,国产树脂粘度也较高,要求混砂设备的动力消耗大,且易造成树脂膜分布不均,厚度不均,覆膜砂强度低,树脂加入量高。对铸造造型线模型厂家覆膜砂所用的热塑性酚醛树脂要求内聚强度和附着强度要高,而在砂覆膜时树脂流动性(粘度低)要好。为了提高生产率,聚合速度(固化速度)要快,不仅要求发气量低而且要求有适宜的发气速度以及吸湿性要低和软化点适中等。特别要提到的是酚醛树脂中含有游离酚等有害气体,不利于环保,并有害工人健康,因此要求游离酚及有害气体要低。