耐火材料及型壳制备.

课题名称耐火材料及型壳制备课次授课日期

授课班级

授课地点

教学目的与

要求学习目标：

1.了解不同型壳的特点。

2.掌握涂料的制备方法。

3.掌握制壳工艺各步骤的要领。

能力目标：能根据铸件特点正确型壳种类，配制符合要求的涂料，能根据特点制定型壳工艺。

素质目标：培养学生团队合作能力，具体问题具体分析的能力。

重点难点及解决方法重点：

1.制壳工艺

2.水玻璃粘结剂难点：

1. 型壳的焙烧

教学设计（方法、教具、手段、内容）方法：讲授

教具：模料样品模组

手段：多媒体

内容：

一、型壳的选择

1.常用熔模铸造型壳

2.型壳选择依据

二、耐火涂料的配制

1.耐火涂料的工艺性能与控制

2. 水玻璃粘结剂

三、制壳工艺

1. 准备工作

2.工序

3.涂挂涂料

4.撒砂

5.干燥

6.硬化

7.脱模8.型壳的焙烧

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授课内容耐火材料及型壳制备

一、型壳的选择

1. 常用熔模铸造型壳

2.型壳选择依据

二、耐火涂料的配制

1.耐火涂料的工艺性能与控制

2.水玻璃粘结剂

三、制壳工艺

1. 准备工作

2. 工序

3.涂挂涂料

4.撒砂

5.干燥

6.硬化

7.脱模

8.型壳的焙烧10min 5min

10min 10min

10min 5min 10min 10min 10min 10min 5min 5min

授课内容备注

一、型壳的选择

1. 常用熔模铸造型壳

A 水玻璃型壳

价格低廉、型壳耐火度低，表面不够光洁，尺寸精度低，脱蜡

时容易酥烂，硬化时污染环境

B 硅溶胶型壳

硅溶胶价格适中，型壳服役性能好，制壳时不放出有害物质，

处理和配制工艺简单，造型时间长。

C 硅酸乙酯型壳

耐火度高，强度大，铸件尺寸精度和表面粗糙度都好，但价格

昂贵，配好后保质期短。

D 复合型壳

面层和背层用两种涂料，可以兼顾两者的优点。

2.型壳选择依据

主要根据产品的精度和工艺要求来选择，在能够满足工艺要求

的前提下，尽量选择成本低的型壳，选择是应注意粘结剂和耐火材

料的配比。

二、耐火涂料的配制

1.耐火涂料的工艺性能与控制

耐火涂料是用粉状耐火材料和粘结剂按比例组成的悬浮液。型

壳的耐火度、高温化学稳定性、热膨胀性、强度、型腔表面的质量

主要取决于耐火材料和粘结剂本身的性能，以及耐火涂料的工艺性

能。

耐火涂料的工艺性能主要有粘度、涂挂性、分散性和稳定性等。

耐火涂料的粘度大小决定了流动性好坏、涂料层厚度及涂覆层

的均匀程度。粘度大则流动性差，涂层厚，涂层不易均匀，即涂挂性差。但粘度过小的涂料，涂层过薄，撒砂时易被砂粒打穿或被气流吹走，熔模边角处涂料易流失而撒不上砂子，致使边角开裂。对于复杂熔模用的面层涂料其粘度应小一些，以便涂挂出轮廓清晰厚度均匀的型壳。加固层涂料的作用是支承和加固型壳，使涂料层形成必要的厚度，以获得足够的强度。一般说加固层涂料的粘度可大些，但也不能过大，因为粘度大表明其中粘结剂含量相对减少；同时导致涂层过厚不易硬化和干燥透，两者又都会使型壳强度降低。

涂料中粉状耐火材料与粘结剂用量应有适当比例，称为涂料配比。涂料的配比是决定其粘度的主要因素，涂料中粘结剂含量愈少，即耐火粉料量愈多，则涂料的粘度愈大。当涂料配比相同时，粘结剂中SiO2的浓度愈高，则涂料的粘度愈大；温度愈高，搅拌愈强烈，时间愈长，则涂料粘度愈小。

涂料的分散性愈大，涂料的粘结力愈高。涂料是一种胶体悬浮液，是一种宏观的多相不均匀分散体系。在这体系中，硅酸溶胶微粒相耐火材料粉粒都是分散相，如果它们的颗粒愈细，分布愈均匀，愈分散，则涂料的分散性愈好。分散性大的溶胶微粒在胶凝后，包覆在耐火材料粒子上的网状骨架支联细薄而致密，分布均匀，因而涂料呈现出高的粘结能力。

涂料在存放和使用期内，由于粘结剂内胶体SiO2粒子的自发聚集，以及涂料中溶剂和水分的蒸发，涂料的稳定性下降，表现为涂料的粘度逐渐增大。涂料的分散性提高，则稳定的时间延长，涂料使用有效期也延长。搅拌可以提高涂料的分散性。在涂料中加入某些阴离子或非离子型表面活性剂（配涂料时称润湿剂），如农乳130等，既可提高涂料的分散性，改善涂挂性，又可提高涂料的稳定性。例如在水玻璃涂料中加入熟粘土可提高稳定性，改善流动性；若加入生粘土，则粘度迅速增大。

生产中常用流杯粘度剂（如图1-16所示）来控制涂料性能，根据流杯中100mL涂料的流空时间（s）来评估涂料操作的工艺性，

每个生产场合都有其本身认为合适的流杯粘度（即流杯中涂料流空时间）。

对石英粉面层涂料，粘度约为40s左右；刚玉粉面层涂料其粘度约为25s左右。加固层涂料粘度大小视制壳工艺条件而定。若采用比面层涂料粘度小的加固层涂料，一般结壳在面层涂料中加水解液稀释而得，以逐渐降低其密度。

2.水玻璃粘结剂

熔模铸造制型壳用黏结剂的水玻璃大多为钠水玻璃，其基本组成是硅酸钠和水。硅酸钠是SiO2和Na2O以不同比例组成的多种化合物的混合物。由图1-15所示的Na2O-SiO2二元状态图上可见，只有当SiO2的质量含量为32.6%，49.2%和66%时，硅酸钠才能是单一的化合物，它们分别是2Na2O·SiO2，Na2O·SiO2，和Na2O·2SiO2。在其它组成时，水玻璃是几种单一化合物的混合体，故用通式Na2O·mSiO2表示其组成，m是SiO2对Na2O的摩尔数之比，常称此值为模数，用M表示，它不一定是整数。可根据SiO2和Na2O 的质量含量计算水玻璃的模数M。即

M=l.032a/b

式中 1.032-Na2O对SiO2分子量的比值；

a-水玻璃中SiO2的质量含量，%；

b-水玻璃中Na2O的质量含量，%。

熔模铸造用水玻璃的模数以M=3.0~3.6为佳，其中不超过25%的SiO2以胶

体存在，其余的SiO2则以硅酸根离子（如HSiO3-，SiO32-）形态存在。模数越高，胶体粒子所占比例大，水玻璃的胶体性能也强，制型壳时，其湿强度形成快，抗水性好，脱模时型壳强度损失少。但过高模数的水玻璃的黏度太大，不易制备流动性合适的涂料，涂料中的粉液比①也无法提高，涂挂涂料时涂料很易堆积，而且涂料表面会很快结出硬皮而粘不上砂料，使型壳有分层的缺陷。水玻璃的模数如太低，其中硅酸根离子增多，会使干燥后的水玻璃遇水重溶，