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浸滲技術(shù)的應(yīng)用

發(fā)布時間：2020/12/22 15:12:12

隨著能源危機不斷發(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)省材料和機械加工費用 ,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 ,孔隙問題成為影響制造部件品質(zhì) 的問題之一。 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造成孔隙。 (3) 當(dāng)金屬從液體向固體狀態(tài)變化時 ,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 , 將會導(dǎo)致嚴(yán)重的質(zhì)量問題。 (2) 鑄件以及粉末冶金件加工時 ,因孔隙會給切削工具造成嚴(yán)重的困擾。 (3) 無壓力要求的產(chǎn)品在電鍍、涂漆等表面處理時 ,因清潔劑、酸液等進入孔隙 ,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題 ,將會給廠家?guī)磔^ 高的不良率 ,造成工時、原材料和能源的嚴(yán)重浪費。 1. 3 孔隙的解決方案為了解決鑄件廢品率高的問題 ,挽救因上述缺陷可能報廢的鑄件 ,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 為何要進行浸滲處理將鑄件進行浸滲處理 ,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。浸滲加工的費用僅僅只是重熔、重鑄及其它費用的很小一部分 ,還可以節(jié)省重鑄及加工所要耗費的能源和時間 ,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)初的壓力測試合格的話 ,也有可能因為后續(xù)的機加工或是由于工件內(nèi)部輕度的腐蝕 , 都有可能引起泄漏 ,因此靠壓力測試是不能完全推斷工件在將來是否具有危險性。
另一方面 ,實施電鍍、涂裝等表面前處理同樣不能完全預(yù)防不良率的發(fā)生 ,可能在電鍍完成時是完美的成品 ,可是也許在一段時間之后 ,當(dāng)產(chǎn)品交付到客戶手中時 ,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)實的情況。通常鑄件需要機加工而后使用 ,當(dāng)對鑄件進行機加工時 , 機加工通常可能會打開內(nèi)部孔隙 ,有時也因為機加工震動或是加熱受沖擊 ,這些孔隙也可能因此而貫通 ,這樣的微孔需要進行浸滲加工 ,所以通常在機加工后進行浸滲處理。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行浸滲處理。 2. 2 浸滲劑浸滲劑包括無機和有機物兩種類型 ,都必須具有良好的滲透性和粘附性。無機浸滲劑以硅酸鹽型為主 ,主要成分為硅酸鈉 (俗稱水玻璃) ,最大特點能耐 500 ℃的高溫 ,材料成本低。缺點是粘度高、浸透性差、浸滲效率不高。這種浸滲劑對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)點是粘度小、浸透性強、效率高、處理效果好。
缺點是耐溫能力低于 200 ℃,且價格貴。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 有機真空浸滲技術(shù)的實際應(yīng)用有機真空浸滲技術(shù)是近 20 多年來發(fā)展完善的一項技術(shù) ,是鑄件及粉末冶金件孔隙問題的經(jīng)濟可靠的永久性解決方案 , 其在短時間內(nèi)就可以達(dá)到幾乎 100 %的封孔效果。它是通過真空的方法 ,使穩(wěn)定的浸滲材料進入零件孔隙內(nèi)部 ,經(jīng)過熱水固化 ,長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題。經(jīng)過真空浸滲工藝處理的產(chǎn)品具有良好的對熱、油、溶劑或是其它外部影響(如壓力和振動) 的抗性?？梢允褂迷谠稀⒁褭C加工零件上 ,不會導(dǎo)致尺寸變化 ,也不會污染鑄件。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)用實例。圖 2 浸滲技術(shù)應(yīng)用實例 ·
· 鑄件挽救與再制造《鑄造技術(shù)》08/ 2008 3. 1 有機真空浸滲的優(yōu)點 (1) 使得產(chǎn)品的設(shè)計可以更輕、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)品可以進行更輕、更薄、更復(fù)雜的設(shè)計。 (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法滲透到工件內(nèi)部 ,提高了電鍍的表面光潔度 ,同時避免了工件內(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 ,可防止空氣或是水汽進入工件內(nèi) 部 ,并提高了油漆的表面光潔度 ,同時也避免了烤漆時產(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 ,可以減少電機的振動 , 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真空浸滲處理進行密封 ,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)菌與食品進入孔隙當(dāng)中 , 杜絕疾病發(fā)生的隱患。 (9) 提高產(chǎn)品的強度、抗壓性能以及機加工性能經(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度 ,避免了空氣及潮汽進入內(nèi)部引起侵蝕 ,提高粉末冶金件的機加工性能。此外 ,經(jīng)過真空浸滲處理的粉末冶金件可以進行電鍍噴漆等表面處理。 3. 2 有機真空浸滲設(shè)備有機真空浸滲所需的基本設(shè)備主要包含 :真空浸滲缸、浸滲劑儲液缸、冷水清洗缸、熱水固化缸等 ,

如圖 3 所示。 12浸滲罐 22儲液罐 32冷水清洗槽 42冷水漂洗槽 52聚合固化罐 62真空干燥機 72控制柜 82機器洗臂 92載物籃 102工作臺圖 3 有機真空浸滲設(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)語無論是在汽車工業(yè)還是表面處理工業(yè)的生產(chǎn)實踐 ,都證實了浸滲技術(shù)是具有很現(xiàn)實的意義 ,浸滲工藝 ·1088 · 收稿日期 :2008206211 ; 修訂日期 :2008207213 作者簡介 :王多(19642 ) ,重慶人 ,博士. 成都大光熱噴涂材料有限公司董事長 ,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)品制造過程當(dāng)中重要的不可或缺的工藝流程。浸滲工藝可以對制造部件的耐久性和安全性給予保證 ,對提高產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)揮作用 ,同時有效提高產(chǎn)品合格率、降低重鑄比例、節(jié)省成本 ,具有很好的經(jīng)濟價值。目前 ,隨著中國汽車工業(yè)以及精密制造行業(yè)的發(fā)展 ,浸滲技術(shù)的價值不斷被國內(nèi)市場認(rèn)知和應(yīng)用 ,將創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益以及社會效益。