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>> 消失模鑄造涂料進入成熟期
1.金屬液充型的過程
分析金屬液充型的過程,對于認識涂料層在消失模鑄造過程中的作用是非常必要的。就目前所知,消失模鑄造采用底注方式時金屬液充型的過程可用圖1來說明。
金屬液充型時,金屬液前沿與不斷縮減的發泡模之間形成一過渡的空隙,一般稱之為“動態區” ,其間有空氣,發泡模熱解氣體和熱解液體。在充型過程中,金屬液前沿,動態區和發泡模之間,處于動態的平衡狀況。隨著空氣、熱解氣體和熱解液體經過涂料層排出,金屬液的前沿不斷向前推進,發泡模不斷熱解,縮減而保持動態區的相對穩定。
聚苯乙烯發泡模的軟化點約為85℃,在95℃左右體積急劇收縮、熔化,300℃以上開始熱分解。在澆注金屬液的條件下,聚苯乙烯不可能在瞬間全部氣化,也不可能完全裂解為單體,起初產生不少粘稠液體,也有一部分因受熱而成為低粘度的液體,可以潤濕涂料層,而且會在壓力作用下進入涂料層的孔隙中。如果“動態區”內所有的熱解液體都能潤濕涂料層并進入涂料層的孔隙中,則空氣和熱解氣體不能通過涂料層逸出,消失模鑄造工藝也就沒有實用價值了。好在情況并非如此。
“動態區”內大部分熱解液體都很粘稠,不能進入涂料層的小孔,不影響空氣和熱解氣孔通過涂料層的小孔,不影響空氣和熱解氣體通過涂料層排出。只有靠近金屬液前沿處,熱解液體的溫度較高,粘度降低到足以潤濕涂料層并進入孔隙。涂料層吸收熱解液體之后,立即被向前推進的金屬流所覆蓋。此后,涂料層吸收的熱解液體繼續受熱分解,產生的氣體不可能再進入型腔,只能經填埋砂外溢。
由以上示性的分析,對于涂料層的透氣能力和吸收熱解液體的能力的重要性,就無再加以強調的必要了。
聚苯乙烯(EPS)發泡模和聚甲基丙烯酸甲酯(EPMMA)發泡模,受熱后都會產生熱解氣體和熱解液體,但兩種材料產生的氣態物質和液態物質的比有所不同,在相同的條件下,EPMMA產生的熱解氣體比EPS多。
澆注鋁合金時,熱解氣體與熱解液體的比值較低,動態區也較窄。澆注鑄鐵時,熱解氣體與熱解液體的比值較高,動態區也就較寬。
如果金屬液的前沿未能使熱解液體進入涂料層,熱解液體就會集積在金屬液的前沿,這就會在兩股金屬液前沿相接處造成對接、皺褶等缺陷。
許多工藝因素,如發泡模材料、發泡模密度,發泡模的形狀、金屬的澆注溫度和金屬液的壓頭等,都會影響金屬的充型速率和鑄造缺陷的產生。