，其廠點(diǎn)數(shù)至今仍占我國(guó)精鑄廠家的75%以上
。經(jīng)過(guò)精鑄界同仁個(gè)半世紀(jì)的不懈努力，水玻璃型殼工藝的應(yīng)用和研究已達(dá)到了很高水平
。
多年來(lái)由于背層型殼耐火材料的改進(jìn)和新型硬化劑的推廣應(yīng)用
，水玻璃型殼強(qiáng)度有了成倍增長(zhǎng)。鑄件表面質(zhì)量
、尺寸精度及成品率有了很大提高
，目前仍占很大的市場(chǎng)份額，并替代國(guó)外砂鑄件成批出口
。
低廉的成本
、zui短的生產(chǎn)周期、優(yōu)良的脫殼性能及高透氣性至今仍是其他任何型殼工藝所不及的優(yōu)點(diǎn)
。但鑄件的質(zhì)量
，包括表面粗糙度、缺陷數(shù)量
、尺寸精度
、成品率、返修率等均比其他3種工藝要差
1.1存在的主要問(wèn)題
(1)水玻璃粘結(jié)劑固有的缺點(diǎn)是Na2O含量高
，型殼高溫強(qiáng)度
、抗蠕變能力遠(yuǎn)不及硅溶劑型殼(只有它的1/30-1/50)
。加之面層耐火料采用了價(jià)低質(zhì)次、粒度級(jí)配不良的石英砂(粉)
，硬化劑至今仍限于使用氯化氨
，因而必然不能獲得高質(zhì)量的精鑄件。
(2)型殼生產(chǎn)條件差
，缺乏嚴(yán)格的生產(chǎn)過(guò)程及參數(shù)的控制
。由于硬化劑的強(qiáng)腐蝕性，除塵設(shè)備的簡(jiǎn)陋
，很少車間有恒溫
、恒濕、除塵的生產(chǎn)環(huán)境
。影響型殼和鑄件質(zhì)量的涂料配制
、硬化、風(fēng)干
、脫蠟等工序
，極少按行業(yè)規(guī)定的操作規(guī)范嚴(yán)格控制
。如定期檢測(cè)涂料粘度
、涂片重、硬化劑濃度
、pH值等
。型殼風(fēng)干處的溫度、濕度
、風(fēng)速等更是不加控制
，故常在高、低溫或梅雨季節(jié)發(fā)生批量報(bào)廢的質(zhì)量事故
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？傊蟛糠止S停留在手工作坊階段
，靠技藝而不是靠科學(xué)的質(zhì)量管理進(jìn)行生產(chǎn)
。這是水玻璃型殼數(shù)十年來(lái)鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定、廢品率
、返修率高的重要原因之一
。
1.2改進(jìn)方向
(1)采用高純度的硅微粉(脈石英)代替常用的低品位的石英砂粉作面層耐火材料，并應(yīng)用“雙峰”型粒度級(jí)配的圓形石英粉配制面層涂料
。不僅可提高面層型殼的熱化學(xué)穩(wěn)定性
，而且可以獲得高粉液比涂料。我廠用模數(shù)為3.4
、密度為1.28g/cm3的水玻璃配料
，粉液比可達(dá)到1.4
。硅微粉的技術(shù)要求見(jiàn)。
經(jīng)濕法球磨
、單槽沉淀
、磁選及離子高純水處理，自然形成圓形
，雙峰粒度級(jí)配
，這種高純低雜質(zhì)的粉粒，比人工級(jí)配更理想
。已在我公司實(shí)際應(yīng)用
，效果良好。
(2)加強(qiáng)制殼工序的現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理
，按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)操作
。同時(shí)應(yīng)將涂料、撒砂
、硬化場(chǎng)地與型殼干燥間隔離
。后者控制溫度、濕度
，前者加強(qiáng)除塵
、防腐，從而有利于型殼質(zhì)量的穩(wěn)定及改善操作環(huán)境
。
(3)采用石英-硅溶膠型殼代替一
、二層石英-水玻璃型殼，徹底取消面層和過(guò)渡層的水玻璃及氯化氨硬化劑
。計(jì)算表明鑄件成本僅增加0.46元/kg
，而制殼生產(chǎn)周期與水玻璃型殼基本相同。
2
、復(fù)合型殼
為克服上述水玻璃型殼的缺點(diǎn)
，目前不少工廠將一、二層改用鋯英石及莫來(lái)石-硅溶膠型殼
。背層仍采用原有水玻璃型殼工藝
。它是結(jié)合硅膠型殼的優(yōu)良的表面質(zhì)量和水玻璃低成本、短周期的優(yōu)點(diǎn)的一種改進(jìn)方案
。與水玻璃型殼相比
，其鑄件表面質(zhì)量有了很大提高，表面粗糙度降低
、表面缺陷減少
、返修率下降?div id="d48novz" class="flower left">
？蓱?yīng)用于不銹鋼
、耐熱鋼等高合金鋼
。生產(chǎn)周期則比低溫蠟-硅溶膠型殼短得多，與水玻璃型殼相近
。
2.1存在的主要問(wèn)題
(1)由于背層保留了水玻璃粘結(jié)劑
，故其型殼整體高溫強(qiáng)度、抗蠕變能力比硅溶膠型殼低
。其型焙燒溫度只限于950℃以下
。900℃以后型殼變形量增加了30%。而硅溶膠型殼焙燒溫度可達(dá)1000-1200℃
，在1000℃以前型殼不變形
。故復(fù)合型殼澆注的鑄件尺寸精度(包括形位公差)均比不上硅溶膠型殼。往往在澆注大型(10kg以上)鑄件時(shí)要采取增加硅溶膠型殼層數(shù)的方法(一般至少增加2層)以求獲得高的高溫強(qiáng)度及防止鑄件變形
。
(2)由于型殼前2層是影響型殼透氣性的主因
，由水玻璃型殼改為硅溶膠后，型殼的整體透氣性大幅降低
，在焙燒溫度較低
、保溫時(shí)間不夠長(zhǎng)時(shí)，常會(huì)造成鑄件氣孔及澆不足
、冷隔等缺陷
，故復(fù)合型殼較難應(yīng)用于薄壁(δ≤3mm)件、小件及特小件(小于50g)
。又因型殼高溫強(qiáng)度不及硅溶膠型殼
，更易造成上述廢品
?div id="jfovm50" class="index-wrap">？傊瑥?fù)合型殼的透氣性不如水玻璃型殼也不如硅溶膠型殼
。
(3)復(fù)合型殼鑄件質(zhì)量穩(wěn)定性比水玻璃好
，但遠(yuǎn)不如硅溶膠型殼。其背層仍保留水玻璃粘結(jié)劑
，為降低成本仍采用價(jià)格較低
、質(zhì)量不穩(wěn)定的耐火材料，如粘土
、顆粒粒砂等
，且在制殼工藝控制方面與水玻璃型殼相同，導(dǎo)致鑄件質(zhì)量穩(wěn)定性差
。尤其是10kg以上的大件及1kg以下的小件
，廢品率及返修率均比硅溶膠型殼高。
(4)復(fù)合型殼由于采用價(jià)昂的鋯英石作面層
，其型殼成本是水玻璃型殼的4.5倍
，若背層采用莫來(lái)石砂粉
，其型殼成本與硅溶膠型殼成本相差無(wú)幾，每kg鑄件成本僅相差1元
。其成本低的優(yōu)勢(shì)并不明顯
。
(5)復(fù)合型殼不能使用中溫蠟料。中溫蠟不能使用熱水脫蠟
。在高壓釜中脫蠟時(shí)
，由于高溫、高壓(170℃
，0.7MPa)中溫蠟液會(huì)與背層中的水玻璃及殘留硬化劑產(chǎn)生劇烈的皂化反應(yīng)(白色泡沫狀皂化物)
，不經(jīng)回收處理無(wú)法回用。而硅溶膠型殼
，則可以應(yīng)用低
、中溫蠟，無(wú)此弊病
。
綜上所述
，復(fù)合型殼是水玻璃型殼的改進(jìn)，在鑄件表面質(zhì)量
、成品率及返修率方面比前者優(yōu)越
，但與硅溶膠型殼仍有本質(zhì)差別。除生產(chǎn)周期較短
，制殼成本稍低之外其鑄件質(zhì)量及穩(wěn)定性不及硅溶膠型殼
。
2.2改進(jìn)方向
(1)采用石英代替鋯英砂用于面層型殼耐火材料。鑄件表面質(zhì)量不完全取決于面層型殼耐火材料
，而與粘結(jié)劑有密切關(guān)系
，也與蠟料有關(guān)(蠟?zāi)１砻娲植诙取⒃砘餁埩舻?
。復(fù)合型殼只能采用低溫蠟
，大部分應(yīng)用于表面粗糙度中等(Ra=6.3-12.5)、尺寸精度不甚高(CT4-CT6)的精鑄件
，實(shí)踐證明采用石英-硅溶膠面層代替鋯英石-硅溶膠是完全可行的
。
這一措施使每t鑄件型殼成本由原4150-4830元下降到1360元，與水玻璃型殼比僅增加460元
。
(2)加強(qiáng)制殼工序尤其是背層制殼的質(zhì)量管理及環(huán)境改善(詳見(jiàn)本文1
，2節(jié))。
(3)背層應(yīng)當(dāng)采用質(zhì)量穩(wěn)定
、高溫性能優(yōu)良而成本相對(duì)低廉的耐火材料
，同時(shí)要兼顧與面層型殼耐火材料膨脹率相匹配。推薦下列2種常用的背層材料。
①耐火粘土-石英粉涂料(各50%)
，撒顆粒砂(耐火磚廢料破碎過(guò)篩而制成)
，其優(yōu)點(diǎn)是來(lái)源廣、價(jià)格低
，其型殼高溫強(qiáng)度和抗蠕變能力均高于莫來(lái)石
、鋁礬土。價(jià)格僅為鋁礬土的1/2-1/3
。它適用于鋯英石或石英石作面層的復(fù)合型殼
。
②耐火粘土-顆粒粉涂料(體積比為3：7)，撒顆粒砂
。此方案只適用于鋯英石復(fù)合型殼
。有些工廠復(fù)合型殼背層采用莫來(lái)石砂粉或鋁礬土，其涂料性能較穩(wěn)定
，殼薄
、易焙燒，但成本過(guò)高且其型殼高溫性能不及上2種型殼
。鋁礬土脫殼性能較差
。至于廢陶瓷器皿、硫璃瓦
、地磚等破碎而成的材料價(jià)格雖低
，但未經(jīng)高溫?zé)桑煞謴?fù)雜
，型殼高溫開(kāi)裂傾向大
，耐火度偏低。澆注后(尤其是厚大件)脫殼困難
，不宜采用
。
3、硅溶膠（低溫蠟）型殼
這一工藝符合國(guó)情
，在鑄造1kg以上
，特別是5kg以上中大件鑄件時(shí)
，具有更大的適應(yīng)性和優(yōu)越性(與中溫蠟相比)
。
一般來(lái)說(shuō)，中大鑄件的質(zhì)量要求
，特別是表面粗糙度
、尺寸精度以及形位公差的要求不會(huì)太高，采用高熔點(diǎn)中溫蠟并無(wú)必要
。中溫蠟需要高壓(大于6-7MPa)或液態(tài)蠟壓注蠟?zāi)?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">，設(shè)備投資大。中溫蠟厚大蠟?zāi)Ｒ卓s陷、變形
、成本高
。低溫蠟成型容易、設(shè)備簡(jiǎn)單
，而蠟?zāi)１砻娲植诙认嗖畈淮蟆?這一工藝比復(fù)合型殼質(zhì)量穩(wěn)定
，尤其是鑄件尺寸精度高，因它沒(méi)有水玻璃存在
，型殼高溫性能好
，在1000-1200℃焙燒后型殼透氣性高，抗蠕變能力強(qiáng)
，既可適用于薄壁件
，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的中小件，又可生產(chǎn)重達(dá)50-100kg的特大件
，如水泵
、葉輪、導(dǎo)流殼
、泵體
、球閥體、閥板等
。對(duì)于薄壁中小件或大件可以采用叉殼或抬殼在爐前直接澆注
，更可獲得高成品率。
3.1存在問(wèn)題
(1)由于采用低溫蠟
，大部分型殼在水中脫蠟
，難免有皂化物殘留進(jìn)入型殼中(尤其是復(fù)合型殼及水玻璃型殼同時(shí)脫蠟時(shí))易產(chǎn)生鑄件表面夾雜，返修率稍高
，這是其缺點(diǎn)之一
。
(2)制殼生產(chǎn)周期長(zhǎng)是它的zui大缺點(diǎn)和不足，尤其在生產(chǎn)大件
，有深孔
、深槽件時(shí)，每層干燥常要24-48h
。以50kg雙流道葉輪為例
，常須10-15d
制殼時(shí)間，稍有未干透之死角
，在水脫蠟時(shí)會(huì)造成硅溶膠回溶
，型殼裂紋。
(3)硅溶膠型殼(低溫蠟)型殼成本較水玻璃型殼高5倍(每t鑄件制殼成本為5000元)
，比復(fù)合型殼高17%
。鑄件成本相應(yīng)較高
。
3.2改進(jìn)方向
(1)為防止因低溫蠟回收處理不徹底及用水脫蠟時(shí)與復(fù)合型殼或水玻璃型殼共用同一熱水槽，易產(chǎn)生鑄件皂化物夾雜缺陷應(yīng)采取以下措施
。
①采用蒸氣脫蠟(蒸氣壓力0.2-0.4MPa
，溫度120-130℃)代替水脫蠟，不僅可以防止皂化物夾雜而且型殼不易產(chǎn)生裂紋
，對(duì)鑄件的質(zhì)量穩(wěn)定更有保障
。
②若采用熱水脫蠟，應(yīng)在水中加人體積分?jǐn)?shù)為1%-3%的工業(yè)鹽酸
，脫蠟后再用含鹽酸的熱水沖洗每組型殼以減少皂化物殘留
。盡可能不要與水玻璃型殼、復(fù)合型殼共用同一槽水脫蠟
，也可更換水液
，單獨(dú)集中脫蠟，以減少皂化物入殼
。
③回收蠟處理可用鹽酸的體積分?jǐn)?shù)為3%-5%的酸化水
，沸騰及沉淀時(shí)間要足夠長(zhǎng)。冬季硬化水溫度低
，水玻璃及復(fù)合型殼中Na2O的殘留量高
，蠟料皂化也較嚴(yán)重，應(yīng)多加鹽酸處理回收蠟
，減少皂化物
。蠟料處理后，及時(shí)補(bǔ)加硬脂酸也很重要
。
(2)為縮短制殼生產(chǎn)周期
，可采用“快干硅溶膠”制殼，此工藝已日漸成熟
，其各層型殼干燥時(shí)間可縮短1/2以上
。小件各層(除zui后層外)干燥僅須3h，制殼時(shí)間由原63h縮短為24h
。中大件也較一般硅溶膠縮短50%
。而其市場(chǎng)價(jià)只提高20-30%，完全可由場(chǎng)地
、電耗的減少及生產(chǎn)率的提高來(lái)彌補(bǔ)
。快干硅溶膠的推廣應(yīng)用是硅溶膠制殼工藝的改革必由之路
，將會(huì)逐步擴(kuò)大應(yīng)用
。
(3)為降低硅溶膠型殼的成本，zui有效的方法是采用石英石代替鋯英石作面層型殼耐火材料
。目前鋯英石耐火材料占整個(gè)硅溶膠制殼成本的60%，改用石英后每t鑄件制殼成本由5000元降為2210元，下降55.8%
。中大件可采用熔融石英砂(粉)取代鋯英砂(粉)已逐步在推廣應(yīng)用
。
4、硅溶膠（中溫蠟）型殼
這是國(guó)際上通用的精鑄件生產(chǎn)工藝
，它具有zui高的鑄件質(zhì)量
、zui低的返修率，特別適合于表面粗糙度要求高(Ra0.8-3.2)
，尺寸精度高(CT3-CT5級(jí))的中小件
、特小件(2-1000g)。但由于設(shè)備及成本***
，較少應(yīng)用于中大件(5-100kg)
。
4.1存在問(wèn)題
(1)成本高，其型殼生產(chǎn)成本是水玻璃型殼的8倍
。比低溫蠟-硅溶膠型殼也高出25%。主要原因是其制殼、蠟?zāi)２牧铣杀靖?div id="d48novz" class="flower left">
，且設(shè)備耗電也大得多
，設(shè)備投資也大。
(2)生產(chǎn)周期與低溫蠟-硅溶膠型殼相同
，比水玻璃及復(fù)合型殼長(zhǎng)得多
。
(3)生產(chǎn)5-50kg的中大件往往要采用中溫液態(tài)蠟(65-70℃)及高壓(4.0-7.0MPa)注蠟，厚壁蠟?zāi)Ｒ卓s凹
，鑄件尺寸精度并不太高
，中大件對(duì)尺寸精度、表面粗糙度要求也沒(méi)有小件那么高
，故中大件較少采用硅溶膠(中溫蠟)型殼
。
4.2改進(jìn)方向
(1)為降低成本，保證質(zhì)量
，在解決了石英對(duì)中溫蠟潤(rùn)濕性很差的難題后
，采用石英石或熔融石英代替鋯英石無(wú)疑是一方向。熔融石英其熱膨脹系數(shù)僅為5×10-7/℃
，且其價(jià)格只有鋯英石的1/6
。在國(guó)外，熔融石英已逐步在擴(kuò)大應(yīng)用范圍
。
(2)采用快干硅溶膠縮短制殼周期是國(guó)內(nèi)外同行共同努力的方向(見(jiàn)前述)
。
(3)研制國(guó)產(chǎn)的中溫蠟或改進(jìn)石蠟一硬脂酸低溫蠟是我國(guó)精鑄界的重要任務(wù)。如何解決國(guó)產(chǎn)中溫蠟或改進(jìn)型的低溫蠟回收處理的難題
，使其在生產(chǎn)中能長(zhǎng)期保持蠟料性能不變化是能否推廣應(yīng)用的關(guān)鍵
。
5
、結(jié)束語(yǔ)
(1)各種型殼工藝有其不同的適用對(duì)象，選擇的依據(jù)是：鑄件的質(zhì)量要求
、價(jià)位及交貨期
。綜合考慮，正確選用zui經(jīng)濟(jì)合理的制殼工藝方案是保證生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)
、低成本鑄件的基礎(chǔ)
。
(2)水玻璃型殼雖有不少優(yōu)點(diǎn)但粘結(jié)劑本身固有的缺點(diǎn)使鑄件質(zhì)量難以提高，質(zhì)量穩(wěn)定性也差
。今后將會(huì)逐步被復(fù)合型殼
，尤其是成本低的石英一硅溶膠復(fù)合殼所取代。
(3)硅溶膠是理想的粘結(jié)劑
，其型殼質(zhì)量高
，鑄件質(zhì)量穩(wěn)定，返修率低
，是今后的發(fā)展方向
。石英石、熔融石英耐火料在面層型殼中的應(yīng)用
，快干硅溶膠的推廣
，將其生產(chǎn)成本及制殼周期大大降低和縮短，克服了這2點(diǎn)不足
，硅溶膠型殼(低溫蠟或中溫蠟)將在我國(guó)精鑄界得到廣泛應(yīng)用
，畢竟高的鑄件質(zhì)量是zui重要的指標(biāo)。
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