MC尼龙砂型铸造工艺研究.doc

MC尼龙砂型铸造工艺研究苏勇等:MC尼龙砂型锌造工艺研究21(f;:)MC尼龙砂型铸造工艺研究/苏勇程和束启蠢王建军一一晤一韭大学239).内窖提要介格了适用于形收复杂,中空MC尼龙悄品的浇注工艺过程?并重点研完了砂型模MC尼龙(也称铸型尼龙)是以己内酰胺为主要原料,采用碱催化聚合反应.通过静态或动态聚合工艺直接浇注在模具中快速聚台成型的一种尼龙.由于它生产工艺过程短,工艺简单,其材料具有优异的力学性能,良好的冲击韧性,耐磨耗,自润滑等特点.广泛应用于机械,纺织,石油化工,国防工业中.作为耐磨,减磨材料替代金属材料.目前MC尼龙普遍采用以下两种浇注成型方法.(1)离心浇注:具有生产效率高.表面质量好等特点,但所需设备投资大,且只限于生产形状简单的中空制品.(2)金属模静态浇注:能保证制品表面质量,但对于形状复杂的中空制品,存在模具的金属芯子在浇注后根难以抽出的问题,且金属模具成本较高.由于浇注成型的局限性.极大地制约了Mc尼龙的应用.为此我们提出一种浇铸金属液非常成功,且能制作任何复杂制品的浇注成型法砂型浇注.应用砂型浇注Mc尼龙.主要有三个必须解决的问题:(1)由于MC尼龙活性料流动性与水近似,所以须保证砂型模从造型直至浇铸过程无渗漏,无裂纹.因此砂型模要有一定的表面强度,以满足在其表面喷刷涂料的要求,同时还须有一定溃散性以满足落砂的要求.裂,还必须不与MC尼龙活性料发生反应.(3)由于MC尼龙活性料浇拄聚台成型不同于金属液体浇铸成型,同时砂型与金属模具在热传导方面也有差异.因此必须找出合适的浇注工艺.针对上述问题,我们通过大量实验.得到了能满足要求的型砂,涂料和较适宜的浇注工艺.浇注制品外观及内在质量均达到要求(研究中发现凡外观质量好的制品内在质量也好,故笔者主要考察了制品外观质量).2实验部分2.1主要原材料主要原材料规格及生产厂家见表1.衰1主要厦轲料规格叠生产厂毫名称规格生产厂家石英砂15O290um合肥精诗厂琉酸乙醇分折纯上海试剂一厂呋哺树脂工业品台肥祷锻厂有机氆工业品台肥诗鼹厂模数2.8水玻璃台肥精锌厂密度1.5g/cn一己内酰艘工业品朝南岳阳化工公司氢氯化钠分析纯杭州化学试剂厂甲苯二异氰酸醇分析纯上海试制一厂聚烯醇复合埭料自制石英粉水玻璃涂料自制橙节油HJ013涂料自制收稿El期19961o922工程塑料应用1997年,第25卷.第1期2.2辞遣工艺蓐巍一面函丽I值,.l鼎1卉理匝巫匝巫圈兰兰制品2,3砂型模2.3.1型砂爿(1)冷硬树脂砂按石英砂呋哺树脂硫酸乙酯(固化剂)=100;(12)l(3050)的质量比,先将石英砂与固化荆均匀混台1min左右,再加入呋畸树脂均匀混合1rain后出砂造型.(2)水玻璃砂按石英砂?有机醇:水玻璃=100;(0.251);(45)或石英砂;水玻璃一100?(78)的质量比,先将石英砂与有机酯均匀混台12rain,再加入水玻璃均匀混合12rain后出砂造型.2,3.2砂型捌针对不同形状的零件.制备了不同的术制模型(包括型芯横)及相应的砂箱,在砂箱中用上述之一的型砂制作砂型模并制芯.2.4涂料厦刷涂2.4.1带抖(1)聚烯酯复合涂料:以聚乙烯醇和三聚氰胺为主要原料的两种不同浓度的聚烯醇涂料,以下简称J和Jt涂料(2)石英粉水玻璃涂料:以下简称S涂料;(3)松节油HJ013涂料;以下简称H涂料.2.4.2带.Il艺共有六种工艺:高浓度Jl涂料刷第一层,烘干后再耐低浓度J涂料,即J+J鼍,以下以此类推;J嵩+Jt+sJ+s;SHJ+I.2.5合模厦预热将刷好涂料的上模型和下模型通过特殊方法台模,放入恒温烘箱内,必须确保浇注MC尼龙活性料时,型腔内壁温度达到规定要求.2?6浇注2.6.1MC尼龙活性抖配幸己内酰胺1mo1.催化荆氢氧化钠410tool,助催化荆甲苯二异氰酸酯410tool.2.6.2地疆蒜作l艺按活性料配方,先将己内酰胺在真空下加热至120熔化后加入催化荆,再在真空下升温至130l40,加入助催化荆搅拌均匀?将活性料立即注入恒温烘箱的砂型横内,在140160C下保温12h即浇注完毕,然后清除砂型,取出制件.2.7性能洲试砂型模温度:采用NiCr-NiSi热电偶测量,用函数记录仪记录.热电偶安放位置如图1所1一强瞳与砂型界面处2一蜜睦中心部位3一砂强中心部位圈1热电在砂型攥中安放位置示意圈渗漏性:刷涂涂料的砂型烘干后浸入水中24h,观察渗漏情况.3结果与讨论3?1型砂时制件表面质量的影响型砂性能及对j件表面质量的影响见表2?由表2可知,冷硬树脂砂的砂型表面强度和溃散性优于水玻璃砂的,且甩其制作的MC尼龙制件表面质量也较水玻璃砂的好.苏勇等:MC尼龙砂型锌造工艺研究23与水玻璃砂型相比,在水玻璃中添加有机酯的水玻璃有机酯砂型不仅强度高而且溃散性也较好.毫2-砂直项目髓件表面质量表面强度溃散性玲夏树脂砂高好好水玻璃砂较高较好辅差水玻璃有机重砂高较好较好3.2涂料对制件表面的影响不同涂料对砂型防渗漏和制件表面质量的影响见表3.从表3可见,用防渗漏性差的砂型浇注的制件表面质量也差,但标号为H的涂料,防渗漏性好,但用它刷涂的砂型模浇注的制件表面质量却很差,有时完全不能浇注出完整外形的制件.究其原因,是由于H涂料中的某些成分与MC尼龙活性科发生反应,影响或部分影响了MC尼龙的聚合过橱程.而标号为J的涂料,在砂型模防渗漏性和浇注制件表面质量方面均好,且J涂料中的成分在整个浇注反应中没有影响聚台过程试验表明,采用聚烯酯复合涂料为宜.毫3不同料对砂型防渗叠叠件毫质量的髟项目防渗罱1表面质J.鳖三军.+llJ+J+sJJ+sJSjHlJ+H好l好l较好l差I好l好较好l好l较好l较差l差I差注:采用冷硬树脂秒里o3.3砂型模温度对制件质量的影响图2为砂型模初始温度对聚合反应温度的影响由图2可知:(1)MC尼龙聚合为放热反应,聚合起始温度均为130C左右但随着初始砂型模温度的不同,聚合终结温度也不同.当初始模温度分别为140,3_60,170时,其聚合终结温度分别为3_90,205,230.(2)砂型界面处温度随时间的增加逐渐【al(b)【c)a一韧始模温为140Clb-初始横温为160Clc一初始横温为170C1一Mc尼龙与砂型模界面温度变化I2一Mc尼龙中心部位温度变化F3-砂型模中心部位温度变化图2砂型模初始温度对聚合反应温度的影响增加并趋近于聚合体终结温度,而尽管MC始模温为170C时,界面温度将逐新增加到尼龙聚合放出大量热量,但砂型模中心部位230C左右,这就可能将MC尼龙聚合体熔温升很慢.化,造成制品表面质量下降.因此砂型模初始这表明砂型模初始温度不仅直接影响到温度l4O160C为宜.聚合体终结温度,也影响到砂型模界面温度.3.4浇注工艺过程对制件性能的影响而这一温度直接影响MC尼龙制品表面质与浇铸金属制品相比,MC尼龙制品的量t由于MC尼龙聚合体熔点为223,因收缩率大得多,通常线收缩率为3%左右,体此t若砂型模初始温度在140160C时,界积收缩率为9.5%左右(实测值)因此在浇面温度将低于MC尼龙聚合体熔点而若初注系统设计上与金属藏的浇注系统有很大不7,flJI一工程塑料应用1997年.第25眷,第1期同.为此针对不同尺寸,不同形状的MC尼(2)砂型模表面涂料选用聚烯醇复合涂龙制件,应设计不同的工艺以保证制件质量.料为宜.通常应尽量控制砂型楱温度均匀一致且使模(3)浇注时温度应严格控制.一般MC内气体能尽快逸出,在可能情况下尽量使甩尼龙活性料浇注温度为130C,砂型楱初始开箱浇注.对于形状十分复杂的制品,浇口设温度为14o160C,浇注后在14016oC卞计成细流入腔,以防止产生气泡和缩孔.在开保温12h.箱造型不能达到要求时采用合箱造型,这时(4)尽可能用开箱造型,若只能用合箱造需在制件的厚大部位设置冒口和出气口,并型时,需设置冒口和出气口进行补缩及排气.尽可能用明冒口以利出气.考文献4结论i部辉等MCN一851型*型尼龙的研制与应用?蕾科工.用冷硬呋哺树脂砂2王k新,1华99等1(.1单),体37浇*回转成丑尼戈容器.董料工韭.1989或水玻璃有机酯砂为好.:.:STUDYONTHETECHNOLOGYOFCASTINGMCNYLONWlHSANDMOLDSuYong-ChengHea-ZhuQ_m,WangJisnjun(HefeiUniversityofTechnology230009)SYNOPSISThepouringtechniquesofMCnylonsuitabletothecomplexshapeandhollowproductshavebeenintroduced?Themanu|actureofsandmold,pouringtechniquesandthernBifactorseffectingtheproductpopertyhavebeenemphaticallyresearched.KEYWORDSMCnylon-sandmold.moldingsand.pouringttttttttttt电考文献1戚文定国外聚飘的发展状况及其改性研究与应用开发.塑料工业.1991(2):72亲考明.双酚A型PSF树膪生产工艺概述.膏化科技.1992(1)73OhnsonJ,eta1PolymerArylenePolyethers.USPat41088371978-08-224CnmsterM.C.ogulaiveRecovery0fPolysulfoneResinsfromSolutionsThereof.USPat3933764.1976012O5石安童等.工程塑料.上懈,上海科学技术出版社.1986THEPREPARATIONOFPoLYSULFoNEANDITSPRODUCTQUALITY.GuoWeihong.WangBinfang,ShenXuenlng.ChenTao,XuRumo(FastChinaUn/versityofScienceandTechnology.Shangh丑i200237)SYNOPSISDevelopmentsandapplicationofpolysufroneresin(PSF)andpreparationwaysofPSFwereintroducedandcparedinthephysicalpopertyofthesameresinathomeandabroad.ThecausesofpoorqualityPSFmadeinChinaandwaysofraisingthequalityisana1y越d.KgYWORD$blsphe