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浸渗剂类型的选择以及铸造缺陷形成原因

启源机械 发布时间:2020-09-07

{一}、浸渗剂类型的选择

伴随着浸渗技术发展的同时,化学工业也急剧发展,这又了浸渗剂的研究与,种类繁多,用途广泛,性能优良的浸渗剂不断出现。

较初被广泛应用的一种浸渗设备是硅酸钠类(俗称水玻璃)浸渗剂,由于此类浸渗剂属于硅酸盐,也称无机浸渗剂,属于前一代浸渗剂,它的水溶液含水60%以上。

用水玻璃做浸渗剂始于上个世纪30年代,能够承受500℃以上的高温是其较大的优点,同时其具有耐油的特性。

但相对于优点则为显著,因其粘度高导致浸渗过程慢长、浸渗后零件难清洗、固化速度慢渗漏率高而需多次重复浸渗等等。

以上这些缺点均是由它的化学成分决定的:酸盐浸渗剂里面含有60%以上的水分子,而其浸渗密封是靠对其加热脱水后的剩余物(硅酸纳Na2SiO3)来密封微孔,但这时的硅酸钠盐体积变小,不能对孔隙形成的封堵,这就是其需反复浸渗的原因。

2、无机浸渗的固化机理为物理变化,属于可逆反应。

假设一件浸渗后修补好的工件存放在一个足够湿度的环境当中,这时硅酸钠盐能够吸收空气中的水分子,时间长了工件表面会“流鼻涕”。

这就是水玻璃吸水后还原反应。

3、固化物。

水玻璃的脱水固化物,这是一种类似细石沙的无机盐粉状物,毫无物理强度。

总之,无机浸渗剂的性、差,已在大多数场合被淘汰。

聚醋类浸渗剂属于二代浸渗剂,其于二十世纪四十年代开始使用,其具有密封效果良好、耐化学腐蚀性和能承受温度达204℃的特点,但它的缺点是固化时间较长且工艺复杂,浸渗后零件表面有较多残留而不易清洗,特别是其含有毒素影响操作人员健康和,需要专门的设备,增加了设备投入成本,因此聚醋类浸渗剂并没有广泛的应用。

当前,前一代硅酸钠类和二代聚醋类浸渗剂已逐渐被、环保、浸渗合格率高的第三代丙烯酸醋类浸渗剂所取代(本文所设计的浸渗工艺采用的浸渗剂为此类型)。

而丙烯酸醋类浸渗剂又分为加热固化型浸渗剂和厌氧自固型浸渗剂两种。

加热固化型浸渗剂是由多种类丙烯酸单体、引发剂、表面活性剂和剂等混合后构成。

它浸渗密封铸件的原理是利用设备,将零件浸入丙烯酸醋类浸渗剂液体内,采用真空及加压的方法,让低粘度的浸渗剂充满铸件缺陷,后加热使液态的浸渗齐」聚合固化成强度及韧性俱佳的热固性弹性体,从而起到密封缺陷的效果。

丙烯酸醋类浸渗剂的优点先是粘度低,能够浸渗剂进入零件内缺陷;其次是较宽温度的适用性,固化后的密封体在一50~200℃的范围内都能正常发挥效能;再次是固化前后体积收缩变化小,能够密封后的高合格率。

较后是由于此类浸渗剂中含有表面活性剂,因此可使浸渗后的残留液遇水后乳化达到零件表面易清洗的目的。

但丙烯酸醋类浸渗剂通常含有引发剂和阻聚剂,聚合和阻聚这样一对竞争反应会造成其在储存和使用过程中的稳定性差。

同时,这类浸渗剂由于在固化过程中需要对其进行加热,因此会出现一些密封胶溢出现象,原因是浸渗后的零件在加热过程中树脂比金属的热膨胀。

这种结果会导致浸渗后的合格率下降并可能弄污部件表面。

厌氧自固型浸渗剂也称为厌氧密封胶,同样是以丙烯酸醋类化合物为主添加表面活性剂、稳定剂、剂和引发剂等其它成分。

其特点是具有自固化及调节固化速度的能力,使其成为密封金属和非金属部件孔隙的较密封材料。

液态的密封胶有自然聚合的倾向,但通过向包装物中渗入少量空气并保持恒定温度的办法便可阻止这种聚合。

厌氧密封胶同时具有向微孔主动浸渗的性质,当液态密封胶进入零件孔隙时,它不再具有稳定空气源,并开始化学固化。

其与金属离子接触可固化,这类似某些化学催化剂,然而加热、催化剂和金属离子对固化过程并不是条件,但它们可调节固化反应的速度,并通过控制每次浸渗过程中固化反应速度以获得较佳浸渗效果。

厌氧密封胶不会出现溢出现象,故部件不会被弄污,密封性能稳定。

厌氧密封胶自固化的性,可浸渗过的零部件不渗漏。

由于厌氧密封胶具有以上的性质使其通常适于浸渗粉末金属部件,因为粉末金属的孔隙分布范围广,使用热固化密封胶时会产生溢出问题。

浸渗剂除了以上介绍的主要类型外,无机浸渗剂中还包括碱金属铝酸盐类、硫酸盐类及氯化物类浸渗剂,浸渗剂还包括环氧树脂类、酚醛树脂类浸渗剂等。

本文根据对以上浸渗剂类型及优缺点的对比分析及与浸渗剂生产厂家的交流,依据生产厂家对高压铸造铝合金零件浸渗的经验,我们选择了加热固化型浸渗剂。

{二}、铸造缺陷形成原因

金属零件在铸造过程中,当液态的熔融金属开始凝固时,由于内部残留的各种气体不能够排出,同时金属结晶在收缩过程中产生收缩不均,从而造成铸件内部及表面不可避免的形成气孔、缩孔、裂纹及疏松等用肉眼难以发现的微孔缺陷。

现代汽车工业为了减轻发动机重量、节约油耗,汽车设计过程中较大限度的采用铝、镁、锌等有色轻金属及其合金材料和薄壁结构铸件作为发动机设计中的优先选择,因此现代发动机本体特别是1.6升排量以下的发动机本体的设计发展趋势为采用铝合金铸造技术加工缸体,但由于铝缸体在铸造的过程中易出现组织缩松、微孔等铸造缺陷,特别是当代铝缸体的铸造均采用了高压铸造技术,这种技术对缸体铸造来说固然是一个质的飞跃(高压铸造缸体外表面组织致密,硬度值偏高,加工余量均匀,工件质量有很大改观),然而铸造微孔数量比普通的重力铸造还要多。

这些微孔不均匀的分布在缸体的各个断面上,从其分布特点看,可以分为点状气孔,网状气孔及综合气孔,从其形态来看可分为封闭孔、盲孔及通孔。

那么高压铸造产生微孔的原因是什么呢?经研究证明其原因主要有两个,一个是铸件凝固时急剧散热而收缩产生的收缩孔,另外一个是空气中的水分与铝发生反应产生氧化铝和氢气,在凝固的时候由于氢气四处窜而产生气孔,形成微孔。

微孔的形成是铸造的机理方面的缺陷,其对铸件的强度不会造成影响,但是由于微孔的存在,会造成铸件的密封性能丧失,从而变成废品。

为了弥补这些铸造缺陷,降低生产成本,浸渗设备浸渗工艺技术应用和发展。


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