<原创>模壳的透气性

熔模铸造用模壳的透气性是指气体通过模壳壁的能力，是模壳的一个重要的性能指标。模壳的透气性好坏对铸件的成型影响非常大。模壳透气性过小就可能使铸件产生气孔或浇不足等缺陷。另外一点，模壳的透气性也对模壳脱蜡质量影响重大。 一.模壳透气性对铸件质量的影响 1. 正常情况下，金属液从浇口杯经由直浇道、横浇道、内浇口进入型腔。在这个过程中，有可能在浇注过程中浇注方法不正确，导致有气体卷入或者金属液精炼处理不好自带气体，拟或是金属液与模壳的耐火材料杂质发生反应产生的气体，这些都是在熔模精密铸造中经常遇到的问题。这些气体有些是可以避免的，有些是无法避免的，它们必须有一个出路。不是模壳就是铸件。模壳透气性不好，气体无法逃逸，最后只能从铸件里或铸件外找空间存在。在铸件里，就形成侵入性气孔；在铸件外，就形成浇不足现象。 2.模壳脱蜡时，蒸汽由模壳外传热给蜡模模组。首先，模壳的导热性要好，其次，模壳的透气性也非常重要。只有这样，热的蒸汽能快速通过模壳传递给蜡模，在蜡模表面瞬间形成一层表面熔化层来，部分渗入模壳，部分从浇口，浇道排出，否则，模壳的湿强度无法抵抗蜡模的热膨胀，进而导致模壳产生裂纹，影响模壳以及铸件质量。 二.影响模壳的透气性的因素 模壳是由粘结剂，耐火材料（包括粉料和粒料）组成，因此与粘结剂以及耐火材料的物理化学性质会有很大关系。 1. 硅溶胶粘结剂胶粒直径对模壳透气性的影响 由于小胶粒直径硅溶胶含自由水少，能配成低粉液比的涂料，粉液比低，涂层不致密，透气性就会好。因此，在一般精密铸造厂家，面层与背层用硅溶胶规格是不一致的。面层用小胶粒直径硅溶胶（一般8-10nm），而过渡层、背层则使用大胶粒直径硅溶胶(10-20nm)。 2.耐火材料粒度对模壳透气性的影响 对于面层、过渡层以及背层来说，使用相应目数的粉以及砂，也对模壳透气性有好的作用。比如：通常面层采用300-350目的耐火粉，过渡层、背层就选用200目的耐火粉。另外，砂、粉的粒度分布对模壳透气性也有重要影响。砂、粉粒度分布过宽和过窄都不好，资料上建议用双峰分布的砂和粉，也就是粒度级配。 3.涂料粉液比对模壳透气性的影响 涂料粉液比对模壳透气性影响较大。涂料粘度大，粉液比高，涂层就会致密，那么，它的透气性就会差；而相反，涂料粘度小，粉液比低，涂层就不会致密，透气性就会提高。有试验证明，面层粘度25s和40s的涂料相比，25s涂料比40s涂料浇不足率下降15%。 4.制壳操作对模壳透气性的影响 涂料工序不良的操作也可能会造成模壳的透气性不良。比如：涂料在挂砂前控料时如果控料不均匀，导致局部浆料堆积，就会造成透气性不良。我们经常会看到脱完蜡的模壳上局部有厚厚一层粉料，铸件的这个地方散热、排气都会非常困难。 5.模壳焙烧模壳透气性的影响 模壳的焙烧对模壳的透气性有很大影响。模壳焙烧后，模壳的透气性会有很大提升。一般硅溶胶模壳的焙烧温度都在800-1000℃。资料显示，这个温度模壳透气性提高。主要是因为焙烧后模壳中的水分被烧掉留下一定的间隙，模壳产生一些小的的裂纹从而导致模壳透气性上升。另外，焙烧时间也是一个决定因素。焙烧时间的长短决定模壳烧成的程度。 三.提高模壳透气性的办法 如何在现实生产中来解决模壳的透气性哪?首先，套用一句不恰当的话，羊毛出在羊身上，透气性解决方案首先必须从原材料上进行控制。可以依据相关标准对供应商进行要求，然后通过进料检查以及试用情况进行验证。 1. 正确选择硅溶胶 既然小胶粒直径硅溶胶对模壳的透气性有好处，因此，在面层粘结剂的使用上优先推荐使用。最好将面层粘结剂与背层粘结剂选用不同规格。 2.正确选择耐火材料粒度及粒度级配 耐火材料粒度控制是一个复杂问题。一般熔模铸造厂家没有能力进行检测，而且检测费用估计不低。因此，厂家在进行耐火材料采购时应该将此项内容写进采购协议里。 3.配制涂料粉液比 在可保证模壳强度的情况下，采用合适的粉液比。一般面层采用锆英粉时粉液比为3.2-3.4。 4.制壳操作对模壳透气性的影响 实际上在工艺文件以及教科书上写的明明白白：挂砂前控料一定要均匀。要不断的翻转模组，确保浆料均匀的覆盖在模组上，包括最后的封浆层。所以，只要严格按照工艺文件正常操作就行。 5.模壳焙烧模壳透气性的影响 模壳焙烧主要是要烧成。既要保证焙烧温度还要保证焙烧时间。一般硅溶胶模壳，焙烧温度在800-1000℃，时间至少在一小时以上。 实际模壳透气性是一个非常复杂的问题，在一般工厂也无法彻底解决，在必要时候，可以通过工艺方法增加相应措施来加强排气，从而解决模壳透气性不良的问题。 四.工艺上的辅助方法 一般金属流动跟其他液体流动是一个道理。哪里阻力小，就往那里流动。因此，一般浇不足产生的位置都在金属液流动的末端（顶端或底部）或者壁厚最薄的地方。所以，这些地方往往应该成为工艺人员应该特别关注的地方。 模壳的透气性，虽然是模壳性能的一个重要指标，但是，在一般情况下无法预知，你只能依据最近的铸件生产情况来进行预判。所以，一个好的工艺人员应该首先想到模壳的透气性，然后根据此项来进行铸造工艺设计。 工艺上的辅助方法就是加排气槽或者排气孔。但是，一定要注意位置选择。其实，条件好的单位可以利用计算机模拟来演示金属液流动充型的实际情况，然后根据此来设计排气槽的位置。 当然最好的办法就是未雨绸缪，提前在可能出现问题的部位设计排气槽或排气孔，这是解决问题的最好办法。另外，增加排气孔，在脱蜡时打开也可以缓解脱蜡压力，减少模壳产生裂纹的机会。