メルトダイキャスト型ケースの性能強化に関する研究の現状です

鋳型ダイキャストは、少ない切削または無切削の液体金属成形プロセスであり、鋳造業界の優れたプロセス技術であり、応用は非常に広いです。高精度で復雑な構造の鋳物、例えば航空エンジンのタービンの羽根、ガスタービンの羽根など、特に高溶解温度、高化学活働金属の成形に代替できない役割を果たしています。溶型鋳造はまた、バイオ医療材料とレーダー製品の研究開発と生産に応用可能性があります。高速成形と鋳型ダイキャストの2つの技術の有機的な組み合わせは、ダイキャスト製品の急速な発展を促進するために、生産性の向上とフレキシブル製造だけでなく、製品の急速な市場ニーズに応じています。

融型ダイキャスト生産プロセスの継続的な向上に伴い、ダイキャスト部品には、"大、薄、精密、強さの要求は、ダイキャスト型シェルの強度や通気性のようなより高い要求を提出しています。良い鋳物を取得するには、良いケースを製造する必要があります鋳物の品質に直接影響を与える鋳物の品質、良いケース強度、通気性や譲歩などの一連の性能要件を満たす必要があります。そのため、制殻は鋳型ダイキャスト技術の重要工程の一つであり、同時に型殻総合性能強化研究も鋳型ダイキャスト分野の中心課題となっています。本論文では、鋳型ダイキャスト型の総合的な性能の強化について、鋳型ダイキャスト型の造形材料および製造技術のプロセス特性を分析することによって、主に強度、通気性などの面から、国内外の鋳型ダイキャスト型の総合的な性能強化の研究の現状を紹介します。今後、鋳型ダイキャスト型の総合的な性能を向上させるために。改善型のケースと鋳物の品質は一定の参考を提供します。

1 .造形材料の最適化を図ります鋳型強化ダイキャスト型シェル

鋳型ダイキャスト型は実体型殻と多層型殻があり、石膏型以外に実体型を採用して、一般的には多層型殻で、型殻はマクロからミクロまで多相不均質構造体系です。塗料は型の殻の構造の基礎で、型の殻を作る主な材料は耐火材(粉料、骨料)と結着剤などの組成があります。塗料のプロセスの性能は型の殻の性能に対して一定の影響があって、塗料の性能はまた異なる結着剤と耐火材の影響を受けて、そのため優化して殻の材料を作ることによって型の殻を強化します。

1.1型シェルの性能に対する耐火材の影響です

鋳型ダイキャスト生産では、耐火材料が型殻の総重量の約90%を占め、型殻の総合性能への影響が大きいです。タイプのシェルは、焙焼後、接着剤と耐火材顆粒を緊密に結合し、タイプのシェルは、一定の強度を持っているため、耐火材の総合的な性能への影響を分析する必要があります耐火材の組成やそれ自体の強度、硬度と緻密さなどの面で総合的に考慮します。

1.1.1グラファイト製ケース

グラファイトは、炭素の同素体、炭素耐火材-人造グラファイトは、鋳型ダイキャストのシェルに使用され、その主な原料は、石油コークスとアスファルト、焼成ブロックと2600 ~ 3000℃を圧しています。人造黒鉛は真空下では耐火度が高く、熱膨張系数が小さく、低い空隙率を持ち、温度が上がるにつれて強度が増します。

エポキシ樹脂とフェノリック。アルデヒド樹脂の2種類の黒鉛鋳型精鋳プロセスを採用して、調製した塗料と各種の粒度の黒鉛砂で型の殻を塗って掛けて、いずれも大きいサイズのファンの中空の葉を試作することができます。エポキシ樹脂グラファイト制殻プロセス性能が良好であることを発見して、型の殻は一定の強度と靭性を持って、表面の品質も容易に保証します。フェノール樹脂の黒鉛型の殻は十分な強度を持って、良好な復型性、コストが低くて、しかも焙焼時に明らかな軟らかい現象がなくて、エポキシ樹脂の黒鉛制の殻プロセスより優れています。米国Howmet社のLirones氏が発表した特許では、黒鉛溶融型殻の技術と使用方法が紹介されています。人造黒鉛を塗料に塗りかけ、焙焼して、一定の厚さと強度の型殻を作り、さらに優れた性能を持っています。そのため、グラファイト砂撒砂やグラファイト製スラリーを利用し、高温下でグラファイトが酸素と反応して還元性雰囲気を形成し、鋳型に注入された高温金属を酸化から保護します。グラファイトは、高温でも、断熱性を増加することができます金属液は、ケースの薄い壁の空洞充填能力を変更することができます鋳物の冷却凝固順序を変更するには、ケースの局所放熱能力を変更することができます。次に、グラファイトを利用して型殻の酸化飛散のプロセスを焼くことで、型殻の中で均一な拡散の微細な孔を形成し、それによって型殻の通気性を増加させます。

1.1.2酸化物材料製殻

酸化物セラミックスは最も一般的な鋳型コート材料であり、大きな利点を持って、その融点が高くて、断熱性が良くて、金属液の冷却速度を下げることができ、より良い充型を便利にします。鋳型ダイキャストでよく使われる酸化物セラミックスY2O3、Al2O3、CaO、MgOなど、活発な金属の鋳型材料。研究過程の中で、研究者たちは異なる結着剤を組み合わせて合理的な酸化物セラミックス耐火材料を選んで、粉末の粒度を変えたり酸化物結着剤と酸化物粉末を塗料を調製して、塗料を最適化して、その塗掛性が改善されました。姚建省氏らは、粒度の異なる3種類のAl2O3粉がシリコンゾル塗料の流動性とセラミック型ケースの常温・高温強度に与える影響を研究したところ、80 μmのAl2O3粉でできた型ケースは常温強度は優れているものの、高温強度が低いことを発見しました。斉秀梅等はY/Y(イットリウム糊とイットリウム粉で形成された塗料)、ZY/ZY(イットリウム安定のジルコニア接着剤とイットリウム安定のジルコニア粉で形成された塗料)とTJ/ZC(国産接着剤と酸化カルシウム安定のイットリウム粉で形成された塗料)の3種類の面層材の性能が向上します。調査の結果、TG/DTA試験、タイプケース強度試験及び熱膨張性能試験を経て、TJ/ZC面層タイプケースの残強度は、焙焼温度tsが上がるにつれて線形に上升し、残強度は4.1~6.0 MPaの間でした。残層強度が高く、金属液の沖撃に強く、層型シェルが外れにくく、鋳物表面の質が良いことから、チタン合金精密鋳造に理想的な層材であることを示しています。

結着剤は鋳型ダイキャスト型シェルの重要な材料の1つであり、それはシェルの性能、鋳造品の品質に影響を与えると同時に、生産サイクルとコストにも影響を与えます。現在、中国の鋳造業界で広く使用されている結着剤は、水ガラス、シリコンのゾル、複合結着剤です。復合型のケースは、水ガラス製のケースを改善または最適化したもので、鋳物の表面品質、歩留まり、修理率の面では前者より優れていますが、シリコンのゾル製のケースとは本質的な違いがあります。短い生産期間に加えて、その鋳造品の品質や安定性に加えて、シェルのコストは少し低いですが、シリコンのゾル製シェル、そのため、シリコンのゾルは、理想的な接着剤であり、その形のシェルの性能と高品質は、鋳物業界で広く使用されています。

1.2.1水ガラス製ケース

水のガラスの接着剤はコストが安くて、生産サイクルが短くて、優れた脱殻性と高い通気性がありますが、水のガラスの制殻が存在して強度が低いドラム、砲火現象が深刻です。シェル高温強度と塗料工芸性能に影響を与える主な要因は耐火粉料の種類、粒度分布と水ガラスの型数と密度が低く、型数が塗料の粉液比を高めることができますが、塗料の塗覆性が悪く、形成塗料が完全に砂粒の緻密な構造を包むことができません。型数が高すぎて、塗料の粘度を増大して、粉液の比を下げて、塗料の工芸の性能が悪化します。張展氏らは、水ヒアルロン珪英型殻に希土酸素化物La2O3などの付加物を加えることにより、型殻の高温強度、残留強度及び通気性の実験を行いました。適量の希土類酸化物La2O3を加えることで、水ガラス石英型殻の高温強度を著しく向上させ、型殻の通気性にあまり影響を与えないことを発見しました。

1.2.2シリルケース

シリコンのゾルは容易に配合して高い粉液比の上質な塗料、塗料の安定性が良くて、型の殻は化学硬化する必要がなくてしかもとても良い高温の強度と高温の抗変形能力があって、特に適用してステンレス鋼と高合金鋼の鋳物を生産して、しかし型の殻の湿の強度は比較的低くて、制殻の週期は長いです。呂志剛氏ら[10,11]が開発した強化速乾シリコンゾルは、通常のシリコンゾルに比べて、型殻のウェット強度を早く確立させ、最終ウェット強度を高めます。しかしシリコンのゾル塗料はワックスの型に対して湿潤性が悪くて、湿潤剤と消泡剤を入れなければならなくて、乾燥の速度は遅くて、湿潤の強度は比較的低いです。Konradら[12]は、シリコンゾルとZrSiO4を用いて、高合金IN738LCの表面層と裏面層に、多アルミニウム紅柱石とシリコンゾルを用いて制造しました。トランジスターの温度を測定し、300~660 W/(m2・K)の間の交換熱系数を計算しました。シリゾル型シェルの制造では、乾燥時間が重要な工程となりますが、速乾シリゾルの普及により、シェルの乾燥時間が大幅に短縮されます。型の殻の乾燥につれて、シリコンのゾル含有量が高くなって、コロイド粒子がぶつかって確率が増加して、丈夫なのは耐火材料の粒子を結着して、型の殻の強度を強めました。

1.2.3コンポジットケースです

単一の使用水ガラス、シリコンのゾル、ケイ酸エチル結着剤はますます満足することが困難になってきており、鋳型鋳造型シェルの性能を生産するため、復合型シェル製造精密鋳物は広大な学者の研究を得た。周沢衡等[14]シリルゾルとシリル酸エチルを混合結着剤として調製します。シリルゾルを主体とする混合結着剤のケースは高温強度が約7.3MPa、常温強度が約3.5MPaであり、シリル酸エチルを主体とする結着剤のケースより大きいものです。シリル-シリル酸エチルの交互の復合制殻プロセスを採用して、型の殻の品質が改善されて、ステンレス鋼の鋳物の表面の品質と寸法の精度が大きく向上しました[15]。同時にケイ酸エチル-シリコンゾルの復合型のシェルプロセスを実現することができ、CT5レベルの鋳物精度を達成することができ、表面粗さはRa0.8~1.6 μmに達することができます。シリカ酸エチル-シリカゾル交互硬化制殻このプロセスは、高いタイプのシェル高温強度と変形に耐えることができますが、シリカ酸エチル-シリカゾル交互硬化復合型シェルプロセスのため、2種類の塗料の相互汚染、塗料の使用寿命を短縮します。そこで、楊世洲他[16]は高性能溶型鋳造複合シェルの制造プロセスを研究しました。1~3層にシリコン酸エチル塗料を使用し、背層にシリコンゾル塗料を使用することで、塗料の利用率を高め、生産コストの低減にも役立ちます。武漢精密鋳造工場は1983年から、ケイ酸エチルエステル-水ガラス復合型シェルのテストを行って、清華大学の協力の下で、徐々に新しい復合型シェルプロセスを模索してきました。面のみケイ酸エチル塗料を使用し、背層に水ガラス塗料を使用して、タイプシェルの強度を高め、鋳型鋳物の表面品質を改善しました。鋳物の不良品率[17,18]を低減しました。ジルコニアゾル結着剤の場合、熱水でワックスをぬけることができないという問題を解決するため、二つの結着剤の特徴を合わせて複合結着剤を開発しました。環境にやさしいです

2添加物強化鋳型ダイキャスト型ケース

塗料の中でいくつかの添加物を加えて型の性能を強化して、鋳物の品質を高めます。溶融型ダイキャストでは、鉱化剤の添加量とシリコンゾル濃度がセラミックケースの強度と化学的安定性に大きな影響を与えました。鉱化量の増加に伴い、二次モレ石化に関与するSiO2含有量が増加し、高温で形成されるモレストーン構造が増加し、コランダム砂間の接続強度が強化され、セラミックケースの強度が向上しました[20]。速乾シリコンのゾルの中でポリマーに加入して型の殻を強化して海外にすでにシリーズの製品があって、それによって型の殻の層の間の乾燥時間が大いに短縮して、型の殻の湿強度と高温強度が高くて、残留強度が低くて、脱殻しやすいです。繊維強化速乾シリコイル型ケースは、ワックス型と砂粒への密着性が強く、型ケースは通気性が良く、層間乾燥時間も短いです[21-23]。

2.1復合添加剤、針状の炭素と石炭粉は型の殻の性能に対する影響を与えます

復合添加剤中の高分子分子が形成した高分子フィルムは、シリル粒子に物理的な接着作用を持ちます。シリル粒子の乾燥過程では、水分の蒸発に伴って、ゲル状の分子団中の分子SiO2が凝集し、シリル粒子に高分子分子の結束作用が加速します。シリルの限界値に到達することができます姚卓[24]参考速乾シリコンゾルの製作原理を用いて、ポリエノールオリゴとジメチルシリコンオイルエマルジョンを複合添加剤として、それを塗料の中で制殻、発見型シェルテストブロック完全乾燥時間を7 hから3 hに短縮し、大幅に乾燥率を向上し、生産サイクルを短縮します。さらに型殻の常温強度を高め残留強度を低下させ、焙焼後の型殻の緻密な表面に復合添加剤成分が焼損して微細な拡散孔ができ、型殻の通気性を向上させました。高温セラミックスケースの通気性と、射出スラリーにニードルカーボンをフィラーとして添加することにより、高温セラミックスケースを改良しました[25]。針状炭素の揮発により、型殻内部に細かな穴構造が多数でき、型殻の通気性が格段に向上しました。針状の炭素の加入も塗料の塗掛け性能と散散性を大いに向上させることができて、しかも単晶の葉を引っ張る過程の中で型の殻が十分な強度があることができて、1種の性能の優良な高温の陶磁の型の殻です。石炭灰を背層型殻の材料として型殻に添加することで、精鋳業の生産コストを下げるだけでなく、環境汚染を減らすことができます。少量の煤を加えると殻の折れにくく、煤の含有量は2 ~4%程度が最適です[26]。

2.2繊維の形のシェルの性能への影響です

繊維は強度が高く、軽量であることから、鋳型ダイキャストで繊維強化型シェルを使用することで、高性能、高品質なシェルを得ることができます。Q. b.liu等[27]耐火粉料に繊維を加え、砂を撒くことにより型殻に加えたところ、強度を測定した結果、型殻の破断靭性が繊維含有量の増加に伴って向上し、繊維を加えることにより型殻の亀裂が減少しました。c . yanほか[28]タイプケースに長さ1~1.5 mmのナイロン繊維を入れてタイプケースの性能を強化したところ、繊維を入れることでタイプケースの厚さが格段に増え、ケースを作るのにかかる時間が減り、タイプケースのウェット強度はあまり変化しませんでした。同時型ケースは焼成後、ナイロン有机繊維が焼損し、型ケース内に多くの微孔を残し、型ケースの通気率を高めました。p . c . maity等[29]は、セラミック繊維を型殻に添加することで強度を高め、高温で焼成すると焼けることなく型殻にとどまり、高温強度を高めます。

繊維強化溶型ダイキャスト型シェルを採用して、繊維の存在は水分を内から外に移働させ、シェルの乾燥速度を加速させます。繊維が型殻の中に立体的な網状構造を形成し、型殻脱ワックス時の湿強度を高め、型殻焙焼時に有机繊維が焼けます。