V法铸造涂料的性能要求优化

1.V法铸造涂料的作用

单一干砂成型、薄膜密封铸型和铸型抽真空浇注等是V法铸造的技术特征，同时也是V法铸件粘砂的重要原因。要解决V法铸件的粘砂缺陷，除了尽量降低浇注温度，选择有一定耐火度及适宜粒度分布的型砂，还要有合理的浇注系统，控制真空度的波动范围及保证铸型的有效密封。

此外，为了进一步发挥出V法铸造技术的优势，最有效的途径就是使用V法专用涂料，即填砂前在薄膜上喷涂料，浇注时塑料膜烧失，但涂料仍附在铸型表面上。涂料层的性状不仅影响EVA薄膜的汽化和气体的迁移，而巨和铸件表面质量密切相关。涂料的作用是降低铸件表面粗糙度，同时易于落砂；此外还有密封的作用，代替烧失的塑料薄膜维持铸型强度。

如前所述，V法铸造同消失模铸造一样，并称为第三代造型方法。目前，消失模铸造涂料在我国从原材料选用、生产工艺应用及性能检测方法等方面均有较深入系统的研究。然而，与消失模铸造涂料研究形成鲜明对比的是，V法铸造涂料的研究刚刚起步，其报道很少。为此，在我国开展V法铸造用涂料的研究及应用很有必要。

2.对V法铸造涂料的主要性能要求

V法用涂料与砂型涂料相比，该涂料喷涂在塑料薄膜上而不是砂型上。V法涂料应具备以下性能：

（1）涂料的流变性能 涂料应具有良好的悬浮性、触变性和流平性。在刷涂或喷涂时，涂料不流淌，厚度均匀、连续。涂料向铸型（芯）内部充分渗透，形成高耐火度的涂层，这是涂料的最基本的功能，否则，薄涂层处难以抵挡高温金属液的作用而使铸件产生渗透或机械粘砂缺陷。

V法铸造涂料的位置与通常的空腔铸型不同，即使涂敷成或多或少的凹凸也不会影响铸件的尺寸精度或表面质量，但在实际生产中会导致透气性的不平衡，而巨也成为干燥时易产生裂纹的原因，特别是在局部涂层过厚时，其透气性极差，金属液通过此处时，薄膜分解的气体无法逸出，被卷入金属液中，产生气孔缺陷。

（2）涂层附着性（涂敷性） 涂层附着性（涂敷性）要好，即与塑料薄膜要有良好的附着性能。附着性能主要取决于黏结剂，V法涂料用的黏结剂除使涂料应具有常温和高温强度之外，还必须对塑料薄膜有足够的附着力，以使之牢固地附着在薄膜上，并形成致密的涂层，否则脱落的涂料会在产生夹砂（涂料）缺陷的同时，在型腔的涂料脱落处还会产生粘砂缺陷。

另外，铸出文宇等细小部位易形成气泡，涂层干燥时集中于上角落处。这不仅在施涂过程中出现，而巨涂料中气泡也是其原因之一，因此在涂料搅拌时应避免气泡的卷入（见图13-33）。

（3）涂层强度 涂层的常温强度和高温强度要高。首先，涂料层要能抵抗型砂充填和振动时给予其的冲击力，如涂层强度不充分的话，就会在造型时由于振动等原因被砂子损伤；其次，涂层还要能耐受浇注时的热应力及冲击，否则就会产生渗透粘砂缺陷。涂层强度定量或定性的评价方法很多，最直观的是用手去擦（蹭或划）时以不掉涂层为宜。

对于V法铸造工艺，在负压状态下浇注金属液时，受高温热作用而熔融的薄膜由于被向砂中抽吸而向铸型内渗透，薄膜成分与砂混合，从而形成黏稠的树脂混合层（见图13-34）。图13-35所示为V法铸造过程中在铸型界面形成的表面层。不论是否有涂层，都可以看到薄膜成分向铸型渗透扩散的现象。如果无涂层，达到某种程度的厚度时，在铸件表面凝固以前，在铸型表面就会露出具有流动性的砂，此是发生渗透粘砂的原因。而有涂层时，就可避免上述现象的发生。

另外，涂敷涂料的薄膜即使熔融，通过涂敷层向砂中渗透的现象也会发生变化。由于涂层的阻挡作用，即使负压度下降，由薄膜的卷入而引起的粘砂的可能性也小。

图13-33 V法涂层示意图

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图13-34 V法工艺的铸造过程示意图

1—凝固的金属 2—流动的金属液 3—金属液对型腔的热辐射

图13-35 V法铸造过程中在铸型界面形成的表面层

减压造型在浇注时，铸型的薄膜熔融，在金属液前沿，铸型的空腔被吸引，使铸型内与铸型型腔的压差进一步减小，也易形成夹砂或塌箱等缺陷。因此，为保持铸型型腔压力为大气压的话，就应扎通气孔。

图13-36所示为铸型型腔负压力的变化。如果无涂层，在浇注初期处于加压状态，此后变为减压状态，这样铸型就不能保持形状。但是如果有涂层，浇注初期的加压状态一直保持到浇注完毕，这对铸造健全铸件是极其有利的。

因此，涂料的强度、附着性的好坏对其是否起到阻挡表面层的作用十分重要。

（4）干燥性 涂料室温干燥速度快、不龟裂、坚固，这是与消失模铸造涂料不完全一样的地方。通常在泡沫塑料模样表面施涂涂料后，均须单独放置在另外的库房或干燥房，经过数小时或数天的较为彻底的干燥后，再将其用于填砂造型。但采用V法工艺时，为提高生产率，往往是在薄膜表面喷涂或刷涂醇基涂料后，希望涂层在数分钟内快速自干或低温（＜50℃）吹热风干燥，以满足高生产率的要求。影响干燥速度的主要因素是溶剂种类，因此需采用毒性小、无味、黏度适合、价廉的快干溶剂。

由于涂料干燥后即用于填砂造型，如果涂料干燥性能不好，当涂料中含有残留自由水和结晶水，或涂料不干时，就会使铸件生产气孔缺陷。因此，应尽可能使涂料少含或不含水分。

（5）稳定型腔内压力变化 有的涂料有时为了促进涂料快干还加入一些附加物。铸型在刚浇注时型腔内呈增压状态，经过一段时间后，压力才开始降低。

图13-36 铸型型腔负压力的变化

注：1Torr=133.322Pa。

分析其原因，认为涂料壳可以提高铸型的密封性。型腔中的空气在金属液的作用下迅速膨胀，薄膜和黏结剂的汽化等使型腔内空气压力增加，而涂料壳层有“阻隔”作用，使气体不能顺利排除，因此涂料具有稳定型腔中压力变化的作用。

（6）其他性能 涂料中水分和有机物含量要低，发气量要小，发气速度要尽可能低。