隨著能源危機(jī)不斷發(fā)展 ,許多鑄鐵部件被更輕質(zhì) 的鋁、鎂、鋅等合金材料代替 ,同時(shí)粉末冶金燒結(jié)件也 被廣泛應(yīng)用 ,這樣可以節(jié)省材料和機(jī)械加工費(fèi)用 ,并能 夠相應(yīng)的減少能源消耗 ,但輕金屬鑄件的多孔性容易 導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)生缺陷 ,孔隙問(wèn)題成為影響制造部件品質(zhì) 的問(wèn)題之一。 1 孔隙的產(chǎn)生、危害和解決方案 在鑄件和粉末冶金件中普遍存在孔隙 ,孔隙類型

如圖 1 所示。 1. 1 孔隙產(chǎn)生的原因 圖 1 鑄件中孔隙類型 (1) 不充分的壓力狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致表面或內(nèi)部產(chǎn)生孔 隙。 (2) 模具中出現(xiàn)的各種各樣氣體截留會(huì)造成孔隙。 (3) 當(dāng)金屬?gòu)囊后w向固體狀態(tài)變化時(shí) ,由于晶體 收縮等原因 ,將不可避免地形成大量微孔、砂眼、裂紋 , 這也是最普通最難以控制的一種。 1. 2 孔隙的危害 (1) 壓力要求高的產(chǎn)品 ,如果被氣體或液體滲透 , 將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。 (2) 鑄件以及粉末冶金件加工時(shí) ,因孔隙會(huì)給切 削工具造成嚴(yán)重的困擾。 (3) 無(wú)壓力要求的產(chǎn)品在電鍍、涂漆等表面處理 時(shí) ,因清潔劑、酸液等進(jìn)入孔隙 ,導(dǎo)致內(nèi)部腐蝕 ,縮短使 用壽命 ,或因微孔的存在使電鍍、噴漆等表面處理工藝
《鑄造技術(shù)》08/ 2008 鑄件挽救與再制造 出現(xiàn)氣泡或凹凸不平現(xiàn)象 ,導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量缺陷。 如果忽視鑄件中的孔隙問(wèn)題 ,將會(huì)給廠家?guī)?lái)較 高的不良率 ,造成工時(shí)、原材料和能源的嚴(yán)重浪費(fèi)。 1. 3 孔隙的解決方案 為了解決鑄件廢品率高的問(wèn)題 ,挽救因上述缺陷 可能報(bào)廢的鑄件 ,生產(chǎn)中要采取一定的處理措施。目 前使用最普遍的技術(shù)是浸滲處理 ,就是在一定條件下 把浸滲劑滲透到鑄件的微孔隙中 ,永久性地封住微孔 , 使零件能滿足氣密性等條件要求的工藝技術(shù)。 2 浸滲方法及適用范圍 浸滲處理方法根據(jù)鑄件缺陷性質(zhì)、分布狀況、鑄件 工作條件、結(jié)構(gòu)尺寸及浸滲劑的類型等具體情況 ,可分 為局部浸滲和整體浸滲兩大類。
局部浸滲方法有刷涂法、注射法、浸涂法及局部加 壓浸滲法 ,它適用于已知泄漏部位的鑄件。此法工藝簡(jiǎn) 單、操作方便、浸滲劑消耗少 ,多用于大型鑄件或單件生 產(chǎn)的鑄件。整體浸滲方法有常壓浸滲、加壓浸滲、真空 浸滲及真空加壓浸滲 ,多用于大批量生產(chǎn)的中小鑄件。 2. 1 為何要進(jìn)行浸滲處理 將鑄件進(jìn)行浸滲處理 ,產(chǎn)品質(zhì)量將得以保證 ,可以 避免因發(fā)生泄漏而被退貨。浸滲加工的費(fèi)用僅僅只是 重熔、重鑄及其它費(fèi)用的很小一部分 ,還可以節(jié)省重鑄 及加工所要耗費(fèi)的能源和時(shí)間 ,而且即使重鑄的產(chǎn)品 也同樣存在泄漏的可能。用壓力測(cè)試是不能完全發(fā)現(xiàn) 是否有泄漏的 ,即使當(dāng)初的壓力測(cè)試合格的話 ,也有可 能因?yàn)楹罄m(xù)的機(jī)加工或是由于工件內(nèi)部輕度的腐蝕 , 都有可能引起泄漏 ,因此靠壓力測(cè)試是不能完全推斷 工件在將來(lái)是否具有危險(xiǎn)性。
另一方面 ,實(shí)施電鍍、涂 裝等表面前處理同樣不能完全預(yù)防不良率的發(fā)生 ,可 能在電鍍完成時(shí)是完美的成品 ,可是也許在一段時(shí)間 之后 ,當(dāng)產(chǎn)品交付到客戶手中時(shí) ,鑄件發(fā)生吐酸的現(xiàn) 象 ,產(chǎn)品將變成次品。這些都是非?，F(xiàn)實(shí)的情況。通 常鑄件需要機(jī)加工而后使用 ,當(dāng)對(duì)鑄件進(jìn)行機(jī)加工時(shí) , 機(jī)加工通?？赡軙?huì)打開內(nèi)部孔隙 ,有時(shí)也因?yàn)闄C(jī)加工 震動(dòng)或是加熱受沖擊 ,這些孔隙也可能因此而貫通 ,這 樣的微孔需要進(jìn)行浸滲加工 ,所以通常在機(jī)加工后進(jìn) 行浸滲處理。 灰鑄鐵、有色金屬材料、鋁鎂合金、燒結(jié)部件、釬 焊/ 焊接組件等等都可以進(jìn)行浸滲處理。 2. 2 浸滲劑 浸滲劑包括無(wú)機(jī)和有機(jī)物兩種類型 ,都必須具有 良好的滲透性和粘附性。 無(wú)機(jī)浸滲劑以硅酸鹽型為主 ,主要成分為硅酸鈉 (俗稱水玻璃) ,最大特點(diǎn)能耐 500 ℃的高溫 ,材料成本 低。缺點(diǎn)是粘度高、浸透性差、浸滲效率不高。這種浸 滲劑對(duì)有較大孔隙缺陷的鑄件浸滲效果比較好 ,但不適 合孔隙微小、密度較大的鑄件 ,也不適合大批量處理。 有機(jī)類浸滲劑包括厭氧膠、聚酯類化合物、熱固化 甲基丙烯酸脂等。優(yōu)點(diǎn)是粘度小、浸透性強(qiáng)、效率高、 處理效果好。
缺點(diǎn)是耐溫能力低于 200 ℃,且價(jià)格貴。 熱固化型甲基丙烯酸脂浸滲材料必須具備良好的 性能 ,包括低粘度、良好的流動(dòng)性、良好的清洗性能、良 好的固化性、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和物化抗性、環(huán)保性等。 3 有機(jī)真空浸滲技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用 有機(jī)真空浸滲技術(shù)是近 20 多年來(lái)發(fā)展完善的一 項(xiàng)技術(shù) ,是鑄件及粉末冶金件孔隙問(wèn)題的經(jīng)濟(jì)可靠的 永久性解決方案 , 其在短時(shí)間內(nèi)就可以達(dá)到幾乎 100 %的封孔效果。它是通過(guò)真空的方法 ,使穩(wěn)定的浸 滲材料進(jìn)入零件孔隙內(nèi)部 ,經(jīng)過(guò)熱水固化 ,長(zhǎng)久有效的 填充鑄件中所有的互聯(lián)孔隙 ,從而徹底解決滲漏及表 面微孔問(wèn)題。經(jīng)過(guò)真空浸滲工藝處理的產(chǎn)品具有良好 的對(duì)熱、油、溶劑或是其它外部影響(如壓力和振動(dòng)) 的 抗性?？梢允褂迷谠稀⒁褭C(jī)加工零件上 ,不會(huì)導(dǎo)致尺 寸變化 ,也不會(huì)污染鑄件。 目前 ,真空浸滲技術(shù)在大多數(shù)工業(yè)的特殊領(lǐng)域得 以應(yīng)用 ,其主要的應(yīng)用行業(yè)是汽車工業(yè) ,真空浸滲在粉 末金屬部件、電樞、飲用水部件、變速箱缸體、壓縮機(jī)殼 體、氣相及液相組件、輪轂、轉(zhuǎn)向器殼、氣控裝置等產(chǎn)品 的生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用 ,甚至在軍事以及航天領(lǐng)域真 空浸滲技術(shù)也被廣泛應(yīng)用。
圖 2 為應(yīng)用實(shí)例。 圖 2 浸滲技術(shù)應(yīng)用實(shí)例 ·
· 鑄件挽救與再制造 《鑄造技術(shù)》08/ 2008 3. 1 有機(jī)真空浸滲的優(yōu)點(diǎn) (1) 使得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)可以更輕、更薄、更復(fù)雜 真空浸滲技術(shù)應(yīng)用于鑄件 ,可以使薄壁模鑄件代 替砂模鑄件 ,以減少鑄件的尺寸和重量。例如汽車制 造行業(yè)應(yīng)用浸滲技術(shù) ,可以使用鋁材制造變速箱、齒輪 箱等 ,這使得產(chǎn)品可以進(jìn)行更輕、更薄、更復(fù)雜的設(shè)計(jì)。 (2) 密封有氣壓或是液壓要求的零件 經(jīng)浸滲處理的零件具有良好的氣密性 ,可在氣壓 或是液壓系統(tǒng)中使用。 (3) 有助于電鍍處理 ,可有效避免電鍍后起泡現(xiàn)象 經(jīng)浸滲處理的零件表面微孔均被浸滲劑填充 ,使 得酸性或腐蝕性液體無(wú)法滲透到工件內(nèi)部 ,提高了電 鍍的表面光潔度 ,同時(shí)避免了工件內(nèi)部侵蝕以及電鍍 后起泡現(xiàn)象。 (4) 更適合上漆及噴涂 經(jīng)浸滲處理的零件表面微孔均被浸滲劑填充 ,在 上漆和噴涂處理時(shí) ,可防止空氣或是水汽進(jìn)入工件內(nèi) 部 ,并提高了油漆的表面光潔度 ,同時(shí)也避免了烤漆時(shí) 產(chǎn)生起泡現(xiàn)象。 (5) 避免內(nèi)部侵蝕 經(jīng)浸滲處理的零件孔隙被浸滲劑填充 ,可以有效 避免由零件內(nèi)部的潮濕造成的侵蝕。 (6) 提高電子產(chǎn)品性能 經(jīng)浸滲處理的線圈和芯子 ,可以減少電機(jī)的振動(dòng) , 保障絕緣性能 ,提高散熱性能。 (7) 提高連接件的整體性 真空浸滲可以應(yīng)用于焊接件等連接件 ,焊接部分 的微孔和微裂痕可以通過(guò)真空浸滲處理進(jìn)行密封 ,使 連接部位具有很好的密閉抗壓性。經(jīng)浸滲處理的焊接 件以及其它連接件 ,密封了接口及縫隙 ,使連接件的整 體得以保障。 (8) 防止吸入污染物 浸滲工藝可以應(yīng)用于一些食品生產(chǎn)的衛(wèi)生設(shè)備配 件 ,用于防止污染物和一些細(xì)菌與食品進(jìn)入孔隙當(dāng)中 , 杜絕疾病發(fā)生的隱患。 (9) 提高產(chǎn)品的強(qiáng)度、抗壓性能以及機(jī)加工性能 經(jīng)浸滲處理的木材、碳纖維、陶瓷、粉末冶金件等 產(chǎn)品的強(qiáng)度得到提高。真空浸滲可以使粉末冶金件代 替壓鑄件使用于保壓、密封的領(lǐng)域 ,并能夠密封粉末冶 金件內(nèi)部以及表面的孔隙 ,從而改善內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及表 面質(zhì)量 , 顯著的提高了粉末冶金件的硬度和抗壓強(qiáng) 度 ,避免了空氣及潮汽進(jìn)入內(nèi)部引起侵蝕 ,提高粉末冶 金件的機(jī)加工性能。此外 ,經(jīng)過(guò)真空浸滲處理的粉末 冶金件可以進(jìn)行電鍍噴漆等表面處理。 3. 2 有機(jī)真空浸滲設(shè)備 有機(jī)真空浸滲所需的基本設(shè)備主要包含 :真空浸 滲缸、浸滲劑儲(chǔ)液缸、冷水清洗缸、熱水固化缸等 ,

如圖 3 所示。 12浸滲罐 22儲(chǔ)液罐 32冷水清洗槽 42冷水漂洗槽 52聚合固化罐 62真空干燥機(jī) 72控制柜 82機(jī)器洗臂 92載物籃 102工作臺(tái) 圖 3 有機(jī)真空浸滲設(shè)備示意圖 真空浸滲設(shè)備的選擇取決于浸滲加工工件的大 小、工件的整體生產(chǎn)工藝、工件的產(chǎn)量、甚至生產(chǎn)工件 的應(yīng)用。 4 結(jié)語(yǔ) 無(wú)論是在汽車工業(yè)還是表面處理工業(yè)的生產(chǎn)實(shí) 踐 ,都證實(shí)了浸滲技術(shù)是具有很現(xiàn)實(shí)的意義 ,浸滲工藝 ·1088 · 收稿日期 :2008206211 ; 修訂日期 :2008207213 作者簡(jiǎn)介 :王 多(19642 ) ,重慶人 ,博士. 成都大光熱噴涂材料有限公 司董事長(zhǎng) ,主要從事熱噴涂材料的研制和生產(chǎn). 《鑄造技術(shù)》08/ 2008 鑄件挽救與再制造 使產(chǎn)品的品質(zhì)得到提升 ,漸漸成為某些產(chǎn)品制造過(guò)程 當(dāng)中重要的不可或缺的工藝流程。浸滲工藝可以對(duì)制 造部件的耐久性和安全性給予保證 ,對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量 發(fā)揮作用 ,同時(shí)有效提高產(chǎn)品合格率、降低重鑄比例、 節(jié)省成本 ,具有很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前 ,隨著中國(guó)汽車 工業(yè)以及精密制造行業(yè)的發(fā)展 ,浸滲技術(shù)的價(jià)值不斷 被國(guó)內(nèi)市場(chǎng)認(rèn)知和應(yīng)用 ,將創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益以及 社會(huì)效益。