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　　熔融石英的功能特征和运用 一、熔融石英的功能特征和运用 熔融石英原料正在精铸型壳的运用上外洋富强邦度如美 邦的运用量和日本的运用量不绝地逐年填充，卓殊是正在硅溶 胶型壳的面层方面有了很有体味的后果，正在同锆英原料的使 用和价值比上有了较大冲破，是目前较为理念的工程操纵材 料。 熔 融 石 英 是 用 天 然 高 纯 度 二 氧 化 硅 经 电 炉 正在 高 于 ℃以上温度熔融，随后急迅冷却而制得的。 此流程将晶 型 转嫁为非晶型的玻璃熔体。 熔融石英熔化温度约 ℃，导热系数低，热膨胀系 数简直是整个耐火原料中最小的，所以它具有极高的热震稳 定性。于是，正在焙烧和浇注流程中熔融石英型壳很少因温度 剧变而粉碎 ，是理念的熔模锻制制型的耐火原料， 可行为面 层或背层涂料用的耐火原料，以及撒砂原料。 熔融石英会片面或扫数升高型壳功能。熔融石英热膨胀 系数小，有利于制止型壳正在脱蜡和焙烧流程中开裂、 变形 ， 利于确保铸件尺寸坚固。熔融石英纯净度高，所配涂料坚固 性好； 型壳高温抗蠕变技能升高。 熔融石英温度较低时的导热性较差 ，热容量小， 仅为锆 砂的一半 ，大大都金属液对它的润湿性较差 ，使得金属凝集 层与型壳内外观间易形成间隙，热导率进一步减小，有利于 壁薄铸件充型。正在高温下熔融石英的透后度高，能通过辐射 传热，使其导热技能赶过硅酸铝类壳。而使铸件冷却较疾， 更易得到健康铸件。 铸件冷却时方石英又从高温型转嫁为低温型，同时体积 形成骤变，使型壳显露众数裂纹，强度剧降，有利于脱壳进 行。熔融石英为酸性，能采用碱煮、碱爆等化学清砂要领去 除型壳。 熔模锻制用熔融石英，此中 ，配涂料用的粉料最好是 所占的质料分数应为 目或 目细粉占 (质料分数) ， 目和 目粉各占 (质料分数)。 浸出 浸出性比力 正在热浓碱和 氢酸条款下 有优秀的可 溶性 正在热碱条款 下反响很差 正在热碱条款 下有微小反 应 正在热碱条款 下有微小反 应 正在热碱条款 下有中等反 应 热导率 ② ② ② ③ 密度 ( ~ ~ ~ ~ 化学构成 · 耐火 原料 熔融 石英 电熔 刚玉 莫来 石 高岭 石 熟料 锆砂 氧化 锆 化学 本质 酸性 两性 两性 弱酸 性 弱酸 性 碱性 莫氏 硬度 ~ ~ ~ ~ 颜色 白色 白色 灰色 到棕 黄色 灰色 到棕 黄色 白色 到棕 黄色 熔点 ℃ ~ 膨胀系 数① × ℃ ①为 ℃~ ℃间的膨胀系数均匀值。 ② ③ ℃的热导率。 ℃热导率。 熔融石英及成品有三大特征：正在整个耐火原料中，线膨 胀系数最小(正在 ℃的热胀率 )；热导率最低，正在 ℃热导率 ( · ) ( · · ℃)； 抗热震性最好(正在 ℃~水冷的抗震性) ， 次都不形成 裂纹。 二、熔融石英涂料配制运用操作工艺 (一)本操作工艺实用于硅溶胶，制壳的外观层或过渡层。 (二)本工艺运用的硅溶胶同锆英粉涂料即 。 (三)本工艺操作中的润湿剂，消泡剂同锆英粉涂料。 (四)本操作中运用的流杯粘度计为詹氏( 杯，出 口孔径为Φ 。 (五)涂料配制： 、熔融石英粉的配制， 目(网号： ) 目 (网号： ) 目(网号： ) 目(网号： )熔融石英粉中的 的质料分数为 以上。 此中： 目占 ， 目占 ， 目占 ， 百分数的推算为质料分数，即重量比例。 、涂料粘度为 ~ 秒，厉苛职掌不得低于 秒， 秒时是最佳粘度。 它可得到最好的外观光洁度铸件 ；用于 坐蓐碳钢或 系列时粘度可能降到 (六)挂砂： 、用熔融石英砂 ~ 目 ( ~ 秒。 目) ，用刚 玉砂 目， 。 、用熔融石英砂 ~ 目( ~ 目) ， ( ~ 目) 、用刚玉砂 目 。 以上 种挂砂都可能采用，只是铸件凭据的差异，连合外 面质料正在坐蓐现场机动操作。 (七)属意事项： 、涂料配制厉苛职掌比例，不得有任意性，厉苛现场的 操作跟踪。 流杯粘度丈量要确凿，每次做面层前必需丈量 粘度。 、需求做二层面层时，第二次即过渡层时，涂料粘度为 ~36 秒。 、外观制壳身手是郑重、精致的操作身手，要包管涂料 厚度匀称相仿，不然会坐蓐出有渗出性或麻点的铸件。 挂 砂重力相对相仿匀称，面面俱到。 、熔融石英湿膜情景下的面层正在差异粘度下的厚度为： 秒粘度为 ， 秒粘度为 秒粘度 为 ， 秒粘度为 。 、熔 融 石 英 砂 ： ~ 目 为 邦 家 标 准 网 号 的 ~ 号 ， 筛 孔 尺 寸 为 的 ~ 。 、第二层的挂砂可同原锆英粉面层工艺时的操作相仿， 也可用 ~ 目(筛孔尺寸 ~ )的熔融石英砂。 三、熔融石英——制壳耐火原料新秀 熔融石英正在精铸中操纵固然已有相当长的史乘，但以往 闭键用作陶瓷型芯，用作型壳则闭键用于面层，背层很少使 用。这种状态近 年来正在美、欧各邦有很大变更。 年 美邦闻名耐火原料坐蓐厂商 公司，发布了对美邦熔 模锻制企业制壳耐火原料运用近况的探问统计数据，各样耐 火原料花费量所占比例(质料分数)大致如下：铝 硅系耐火 原料 ；熔融石英 ；刚玉 ，锆石 。 可睹正在美邦精铸业中，熔融石英异军突起 ，现已是仅次 于铝 硅系原料，远远赶过锆石等其他耐火原料，急速成为制 壳耐火原料的新秀。 、熔融石英与铝 硅系原料的比力 年 正在美邦第 届精铸年会和 杂志 年第 期上揭晓论文 ，对熔融石英和铝 硅系耐火 原料举办了扫数的阐述对照。 型壳质料 熔融石英密度为 铝 硅系原料为 ， 故同样厚度型壳， 前者质料鲜明小于后者 ，有利于减轻工人 劳动强度和呆滞手操作。 热膨胀率 图 和图 所示分辨为脱蜡和焙烧流程中，这 种原料 热膨胀率的比力。热膨胀系数小是熔融石英的一个很大的优 点，有利于减小加热时型壳外里因温度差酿成的热应力，因 而有利于制止脱蜡和焙烧流程中型壳开裂和变形。同时，对 升高铸件尺寸精度也甚为有利。于是，锻制尺寸公差条件厉 格的产物，就更适合采用熔融石英。 力学功能和透气性 外 所列为 种原料制得型壳的力学功能和透气性比 较，结果显示，湿强度(抗弯强度)和断裂韧度，熔融石英 型壳稍低于铝 硅系型壳，但透气性却远高于铝 硅系型壳。 外 熔融石英和铝硅系原料型壳功能比力 型 型壳原料 试样厚度 孔隙率 断裂载荷 室温抗弯强度 断裂韧度 断裂指数 透气性 ( 熔融石英粉 莫莱卡 特砂 熔融石英粉 熔融 石英砂 莫莱卡特粉 莫莱 卡特砂 高温抗蠕变技能 当采用熔融石英撒砂庖代铝 硅系原料时型壳高温抗蠕 变技能升高(睹图 )熔融石英正在高温下(约 ℃)结晶 化转嫁可行为这种征象的一种注释(睹图 )。 脱壳性 容易脱壳和清算是熔融石英急速振兴的最紧张因由。不 同原料型壳残留强度试验结果睹外 。可睹熔融石英型壳残 留强度大大低于铝 硅系原料。这是由于熔融石英大约正在 ℃高温下会转嫁为方石英。推行声明，正在浇注温度下， 型壳中大约有 熔融石英转嫁为方石英。 当型壳温度消浸 至 ℃安排，方石英又由高温型转嫁为低温型，同时体积 骤变(睹图 )众数裂纹随之形成，型壳强度剧降，于是， 脱壳性大为改进。 别的，看待全铝 硅系型壳来说，如采用碱 煮、碱爆等化学清算要领，碱溶液只可融化粘结剂中的二氧 化硅，对耐火粉、 粒料却无可奈何。 但对熔融石英型壳来说， 无论粘结剂仍旧耐火原料，碱都有猛烈的腐化功用。试验外 明，正在质料分数为 的 熔液中欢喜碱煮，全熔融石 英型壳经 就大片面融化，而铝 硅系耐火砂、粉则 看不出有什么改变。于是，采用熔融石英，有利于碱煮、碱 爆等化学清算。淘汰耗碱量，升高恶果。 外 熔融石英和铝 硅系型壳残留强度对照 型壳体例 型壳体例 ℃保温 焙烧 ℃保温 焙烧 熔融石英料 熔融石英砂 铝 硅料浆 铝 硅砂 熔融石英料浆 铝 硅砂 充型难易 当温度低于 ℃时，熔融石英热导率较铝 硅系原料差 (睹图 ) ，而比热容又唯有锆石的一半 ，这些要素都有利于 薄壁铸件的充型。但温度高于 ℃， 因为熔融石英透后度 高(夜间浇注时， 乃至可透过型壳望睹此中滚动的钢液) ， 因而辐射散热疾 ，铸件冷却疾 ，更容易得到健康致密的铸件 ， 这看待锻制铝合金薄壁件甚为有利，但同时也会使铸件形成 裂纹的趋势填充。 与铝 硅系耐火原料比力，即使熔融石英有着上述诸众优 点，但到底价值较贵，是否采用，各厂可自行衡量。奈何使 用，是用于面层，仍旧用于背层；是孤单用，仍旧与其他材 料混杂用；是用粉料，仍旧用作撒砂料；都需求凭据全部情 况，才华得到最佳后果。 、熔融石英和锆石的比力 揭晓于 年美邦第 届精铸年会的论文， 对用于精铸面层的 种闭键耐火原料——熔融石英和锆石 举办了扫数的阐述对照。 锆石的优缺欠 锆石的好处 ( )锆石粉粒度漫衍宽，平常无需级配，配制成的涂 料浆流变性就很适合涂挂，涂料遮盖性、流平性均属一流。 别的 ，因为密度大 ，空料时涂料浆流淌疾。 ( )锆石砂粒形好 ，众为球形 ( 睹图 )，滚动性好 ， 容易充填蜡模上的孔洞、 凹槽等不易充填的部位 ，很适互助 为面层撒砂料。 锆石的缺欠 ( )每每爆发周期性货源欠缺，供应仓猝，价值较贵。 ( )因为锆石是自然矿产，于是含有某些有机物和其 他杂质正在所不免。此中有的(卓殊是 、磷酸钙等 会和 涂料中的粘结剂、增加剂或其他耐火原料反响，酿成涂料浆 变更而急速老化变质，铸件外观也容易显露硅酸铁黑褐 色斑疤或丘疹。 ( )因为环保律例越来越厉苛，近来，美、欧各邦普 遍加倍闭切锆石中放射性元素恐怕酿成的情况题目 ，这又可 能使其价值进一步攀升。 熔融石英的优缺欠 熔融石英的好处 ( ) 熔融石英的价值比锆石低贱 ，加上密度又比锆石 低得众 (前者 后者 ~ 于是， 用熔融 石英庖代锆石，可降壳本钱。 ( )熔融石英原原料始末精选，再经电弧重熔，并剔 除方石英，因而杂质少，纯度高(睹外 )。于是涂料浆坚固 性一贯不行题目。推行声明，熔融石英—硅溶胶涂料坚固性 平日可长达 年以上。 外 美邦 公司制壳用熔融石英粉的化学因素( ) ω ω B TiO 2 0.025 CaO 0.0075 Fe O 2 3 0.035 K O 2 0.012 Na O 2 0.005 Al O 2 3 0.17 SiO 2 99.7 ( )高温晶化，低温相变，使铸件外嘴脸易清算洁净。 熔融石英的缺欠 ( )粉料粒度漫衍畛域窄，再加上密度小，倒霉于涂 料流淌、滴落；因为熔融石英涂料浆透后度高，使操作家难 于识别涂料厚度和匀称水平。 ( )行为面层撒砂，熔融石英砂粒形为众角形(睹图 ) ，再加上密度小，容易架桥，酿成浮砂。 操纵熔融石英应属意的少少题目 采用熔融石英作面层耐火原料需求卓殊属意它的实用 畛域。 从热力学角度推敲 ，正在高温条款下 ，某些金属和合金 元素会和二氧化硅反响 ，比如 ，航空组织件的紧张合金原料 中 ，铌就会与二氧化硅起反响 ，置换出硅而污染合 金。很众高温合金中都含有的铝、钛等活性元素 ，或铪、锆 和镧等深化元素 ，以及铝 锂合金中的锂等 ，正在浇注温度下也 都有和二氧化硅反响的恐怕性。但从动力学角度推敲，还存 正在一个反响速率题目。 用熔融石英粉配制面层涂料，浇注泛泛碳钢和低合金钢 最和平和保障。 也可能妥贴比例和锆石粉混杂，浇注不锈钢。 但看待含有钛、铌等高活性元素的不锈钢应慎用。少少精铸 厂家以为，因为熔融石英的闭键化学因素是 用它行为 面层原料浇注不锈钢，恐怕会催生玄色硅酸铁麻点或斑疤。 铸件外观一朝显露此类缺陷，制止钢液和铸件氧化是有用地 应对手段。但值得一提的是，因为正在浇注温度下 ，锆石也很 容易领会成 和 于是， 尽管采用锆石作面层原料， 此类缺陷也同样时有爆发。 改用刚玉作面层原料才是较为彻 底的处理步骤。 三、邦内扩充操纵熔融石英的危急性和实际性 熔融石英的家和和功能上风 目前 ，因为各类因由 ，锆石正面对周期性货源欠缺， 供 应仓猝 ，价值一齐飙升 ，令很众精铸厂家叫苦不迭。采用硅 溶胶粘结剂后 ，型壳残留强度偏高， 脱壳性差 ，难清算 ，许 众铸件不得不填充化学清算工序 ，又酿成新的情况题目， 令 人头痛。然而 ，外洋早已相当流通的制壳原料熔融石英， 邦 人却简直门可罗雀 ，这不行不说是跟广大存正在的一个理解上 的误区相闭 ，这便是将制壳用和制芯用熔融石英 (又称石英 玻璃)混为一叙 ，总以为它的价值贵 ，无法承担。本来否则 ， 即使二者之间无论化学因素和晶体组织无异，但因为对型芯 的耐火度和化学坚固性的条件比型壳厉苛，于是，对杂质含 量(卓殊是 、 、 、 、 、 等)的条件大不相 同。比照外 和睹外 所列数据，就不难看出这点。正由于 如许，二者价值相去甚远。目前，制壳用熔融石英，邦内市 场价为 ~ 元(公民币) ，外洋商场价也然而 元(公民币) 安排，比锆石低得众，加之其密度小，如能 庖代锆石，经济效益不问可知。如能换来铸件脱壳、清算的 优质高效，用作背层原料也不失为一种选取。何况为了改进 脱壳性，也并不必然非要运用全熔融石英型壳。 外 制芯用熔融石英(石英玻璃)的化学因素 ω ω B 、 、 、 K O Na O 2 2 、 99.8 0.25 0.25 0.06 0.05 0.02 0.01 Al O Fe O TiO CaO SiO 2 3 2 3 2 2 注： 外中数据实用于泛泛真空熔铸硅基陶瓷型芯。 熔融石英制壳工艺特征 近来邦内某些精铸坐蓐厂家的试验和推行声明 ，运用熔 融石英型壳AG九游会官方，脱壳性确实鲜明改进 ，容易清算，庖代锆石经 济效益明显。别的，型壳容易充型， 浇注碳钢铸件再有利于 制止外观脱碳。与此同时，也存正在以下题目值得属意。 ( )因为粉粒粒形为众角形，密度小和其他少少因由， 熔融石英配成涂料的流变行动不睬念，流淌性、遮盖性等均 不如锆石粉，粉液比也不易抵达企望的秤谌。因为熔融石英 透后度高，涂挂模组流程中，操作家不易占定涂层厚薄和均 匀水平。这些题目可推敲通过以下途径处理：①变更搅拌方 法，先疾搅，后慢搅。 合理级配粉料粒度。对此，美、欧 各邦举办了洪量试验探讨 ，以为熔融石英粉与硅溶胶配制涂 料时， 较适合的粉料级配是 或 细粉 ， 和 粉料各占 。 涂料浆中出席少量钛白粉，以降 低涂层的透后度。 ④采用聚集物加强硅溶胶 ，并增加少量改 善流平性的附加物。 由此可睹 ，扩充操纵熔融石英， 还需求获得粘结剂坐蓐 厂商的鼎力扶助和亲昵配合，外洋也常有熔融石英与某种合 适的粘结剂系缚出卖的做法。 ( )行为面层撒砂原料，因为熔融石英砂粒形为众角 形( 睹图 ) ，倒霉于蜡模上精密部位的充填 ，再加上密度小， 砂粒容易架桥 ，酿成浮砂 ，措置不妥 ，浇注时容易酿成钢液 渗漏。对此，可妥贴减小撒砂粒度， 用 砂庖代 砂；目前邦产熔融石英砂中，粉尘含量高( 睹图 ) ， 也是形成浮砂的紧张因由。不难看出 ，制定精铸用熔融石英 砂 粉的产物德料模范也是当务之急。 采用聚集物加强硅溶 胶，也有利于淘汰浮砂。 ( )温度 湿度改变对涂层干湿形态的影响，比其他耐 火原料更为敏锐。 因而，对上述工艺条款的职掌条件更厉苛。 ( )因为熔融石英正在 ℃邻近转嫁为方石英，随 后，冷却至 ℃安排形成相变。于是，型壳焙烧后应尽疾 浇注。若是工艺条件必需二次焙烧，则焙烧温度务必低于 ℃。 ( )因为熔融石英热膨胀系数小，铸件尺寸恐怕会变 小。 综上所述，熔融石英用正在背层原料，正在身手上难度较小， 用作面层原料，则需求下点期间。熔融石英行为一种制壳材 料，正在我邦扩充操纵，尚属再造事物 ，需慎重从事

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