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>> 消失模铸造涂料进入成熟期
1.金属液充型的过程
分析金属液充型的过程,对于认识涂料层在消失模铸造过程中的作用是非常必要的。就目前所知,消失模铸造采用底注方式时金属液充型的过程可用图1来说明。
金属液充型时,金属液前沿与不断缩减的发泡模之间形成一过渡的空隙,一般称之为“动态区” ,其间有空气,发泡模热解气体和热解液体。在充型过程中,金属液前沿,动态区和发泡模之间,处于动态的平衡状况。随着空气、热解气体和热解液体经过涂料层排出,金属液的前沿不断向前推进,发泡模不断热解,缩减而保持动态区的相对稳定。
聚苯乙烯发泡模的软化点约为85℃,在95℃左右体积急剧收缩、熔化,300℃以上开始热分解。在浇注金属液的条件下,聚苯乙烯不可能在瞬间全部气化,也不可能完全裂解为单体,起初产生不少粘稠液体,也有一部分因受热而成为低粘度的液体,可以润湿涂料层,而且会在压力作用下进入涂料层的孔隙中。如果“动态区”内所有的热解液体都能润湿涂料层并进入涂料层的孔隙中,则空气和热解气体不能通过涂料层逸出,消失模铸造工艺也就没有实用价值了。好在情况并非如此。
“动态区”内大部分热解液体都很粘稠,不能进入涂料层的小孔,不影响空气和热解气孔通过涂料层的小孔,不影响空气和热解气体通过涂料层排出。只有靠近金属液前沿处,热解液体的温度较高,粘度降低到足以润湿涂料层并进入孔隙。涂料层吸收热解液体之后,立即被向前推进的金属流所覆盖。此后,涂料层吸收的热解液体继续受热分解,产生的气体不可能再进入型腔,只能经填埋砂外溢。
由以上示性的分析,对于涂料层的透气能力和吸收热解液体的能力的重要性,就无再加以强调的必要了。
聚苯乙烯(EPS)发泡模和聚甲基丙烯酸甲酯(EPMMA)发泡模,受热后都会产生热解气体和热解液体,但两种材料产生的气态物质和液态物质的比有所不同,在相同的条件下,EPMMA产生的热解气体比EPS多。
浇注铝合金时,热解气体与热解液体的比值较低,动态区也较窄。浇注铸铁时,热解气体与热解液体的比值较高,动态区也就较宽。
如果金属液的前沿未能使热解液体进入涂料层,热解液体就会集积在金属液的前沿,这就会在两股金属液前沿相接处造成对接、皱褶等缺陷。
许多工艺因素,如发泡模材料、发泡模密度,发泡模的形状、金属的浇注温度和金属液的压头等,都会影响金属的充型速率和铸造缺陷的产生。