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1、铸型尼龙的离心浇注与砂模成型工艺合肥工业大学苏勇【提要】论述了铸型尼龙的合成工艺及成型要求研究了离心浇注的特点、工艺及存在的问题在此基础上提出了一种满足任意形状要求的新的尼龙成型工艺砂模成型。关键词铸型尼龙砂模成型离心浇注铸型尼龙是一种新型合成材料它是将已内酰胺置于容器中加热待完全熔融后加入碱性催化物在一定温度下抽真空。待水分脱尽后加入助催化剂迅速使其均匀并浇铸于已预热的模具中在常压下聚合成型。这种工艺方法生产的材料称为单体浇铸尼龙或铸型尼龙缩写为MC尼龙。由于MC尼龙比一般尼龙有更高的分子量和结晶度因而有较高的拉伸强度、模量、热变形温度和耐化学性并有良好的耐磨性和低的吸湿性。目前MC尼龙广泛
2、用于各个部门。塑料成型方法有注塑、挤压和浇铸等。由于前两种方法需要耐高压的成型设备和精密的模具同时由于尼龙的熔点比较高其热传导性又比较差制品壁厚受到限制。随着制品重量的增加模具费用增高。所以要制造几公斤以上的大型制件成形较困难且价格昂贵。尼龙浇铸成型可分为静止成型和离心浇铸成型两类。MC尼龙的离心浇铸成型MC尼龙离心浇铸是将制备好的聚合活性混合料浇铸到旋转的模具中在离心力的作用下熔料在模具的内壁进行聚合和成型如轴套、齿轮等。根据铸件的形状和尺寸要求可采用水平式或立式离心成型法。制造的空心件其轴线方向尺寸很长时采用水平式旋转成型如果制件轴线方向尺寸小于制品的直径时采用立式旋转成型的方法也可以使模
3、具同时按两个不同方向旋转。图1为水平式离心浇铸聚合成型设备。图1水平式离心浇铸设备示意图铸型模具的旋转成型采用电动机经变速箱带动转速为602000rmin。在模具外面有悬空固定的加热壳体外面加热套和模具内的温度用热电偶连接仪表测温。离心浇铸与采用静止模具浇铸聚合成型的工艺条件不同厚壁制件比薄壁制件散热困难因此模具内的温度因聚合放热明显上升经过一段时间会超过模具外面温度。当制件壁薄时模具内的温度上升较慢而且达不到模具外面温度随着铸件厚度减小需升高模具加热温度和入模熔体温度这样才能使模具内的实际温度相同得到同样性能的铸型件。模具温度可按制件壁厚选择决定。熔体注模后在170190温度下保持2030m
4、in后停止加热待温度降至150160时即可脱模然后将制件放入烘箱内进行保温冷却。离心浇铸的特点是:1可以制造任何壁厚的大型铸件2制件的外形与模具内壁形状相同在离心力的作用下铸件内部不产生缩孔或伤痕制件内应力很小或几乎没有表面光洁度很高3与静止模具相比制出的毛坯件机加工余量明显地减少。如果精度要求不高可以生产出不需机加的制件减少了原材料的消耗4离心成型的制品其机械强度如弯曲强度、硬度都很高。但应用离心浇铸成型设备较为复杂且生产周期长只能生产一些轴向对称的中空件。MC尼龙的砂模成型工艺静止成型工艺原则上可生产任意形状制品其模具材料可分为金属材料模具和非金属材料如砂模等。采用砂模制型与制芯不但可满足
5、任意形状需要且节材、节能。对MC尼龙静止模具设计有以下要求:1.模具的紧密性由于已内酰胺熔体粘度很低流动性与水相似为了使浇铸熔体不致渗漏要求模具具有较高的紧密性。2.模具内壁的光洁度3.要求模具耐温250并对碱催化聚合反应没有影响对聚合熔体的化学稳定性良好。4.模具尺寸留有适当收缩量和加工余量模具有足够的强度且便于取制件。目前MC尼龙静止成型大多使用金属型成型工艺砂型成型工艺很少。这主要是普通砂型很难满足上述模具的要求借鉴有关金属液砂型铸造工艺我们认为MC尼龙砂模成型应注意以下问题:转下页?32?新技术新工艺1997年第4期? 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optic
6、al Disc Co. Ltd. All rights reserved.新型含硼高强韧低合金马2贝耐磨钢的研究吉林工业大学赵玉谦赵宇光王树奇长春发电设备总厂田伯拓刘赤威刘畅【提要】研制的新型马-贝耐磨钢具有合金白口铸铁及高锰钢的优点有较佳的强韧性匹配。经球磨机和破碎机运行试验表明该材料适于中、低应力冲击磨料磨损工况。关键词马2贝耐磨钢冲击韧性合金成分工业上各类抗磨件80以上在中、低应力冲击磨损工况下工作但由于磨料磨损的复杂性至今尚未找到一种适合低、中应力冲击工况下的理想耐磨材料。目前国内外使用的抗磨材料主要有高锰钢、低合金钢及各类合金白口铸铁。高锰钢在非强烈冲击下因不能充分加工硬化其耐磨性较
7、差。合金白口铸铁如高铬铸铁等因其马氏体基体分布着M7C3型高硬度的碳化物相故硬度高耐磨性好但韧性太低使用受到限制。经淬火-回火的新型含硼高强韧低合金马2贝耐磨钢综合上述两种材料的优点具有较佳的强韧性匹配在中、低应力冲击磨料磨损工况下已显示出明显的优越性。经球磨机衬板和破碎机锤头的实际生产和装机运行试验证实新型高强韧马2贝耐磨钢生产工艺简单易行质量稳定可靠生产的耐磨件成本低性能优异是在低、中应力冲击磨料磨损工况下使用较为理想的抗磨材料。合金成分的优化设计新型钢种合金成分设计主要考虑立足国内资源采用常规合金元素即中等偏低的碳较高的硅适量加入锰、铬、钼和铜再配以钛、硼、稀土等多元微合金化复合变质处理
8、及适当的热处理得到以强相马氏体为主引入一定量韧性和强度较好的贝氏体混相组织。1.碳碳是固溶强化提高淬透性影响显微组织决定材料硬度和韧性最为重要的元素。碳含量过高淬火得到的马氏体多为具有孪晶亚结构的片状马氏体硬度高但韧性差。碳含量过低材料淬透性下降强度、硬度低耐磨性差。碳含量应控制在满足强度、硬度的情况下保持最低值。为此本钢种的含碳量确定为0.30.45淬火后得到的马氏体为具有高密度位错亚结构的板条马氏体和孪晶片状马氏体的混合以前者为主且有利于一定量的贝氏体形成。2.硅硅也能提高淬透性具有固溶强化作用阻碍奥氏体晶粒长大使第一类回火脆性提高。近期研究表明硅促进连续冷却过程中形成准贝氏体或粒状贝氏体
9、其特点是不析出碳化物而存在稳定的奥氏体膜从而使材料具有良好的强韧性但硅过量会出现块状铁素体使韧性降低并易产生淬火裂纹。因此硅含量选择在0.81.8之间。3.锰、铬锰、铬元素主要用于提高钢的淬透性但两者均促进回火脆性及热敏感性锰可强化马氏体基体改善钢的强韧性适量的铬易促使钢形成条束状马氏体有利于提高钢的综合性能同时锰和铬均具有推迟高温区转变比推迟贝氏体转变更剧烈的特点这有利于贝氏体组织的形成。本研究选择范围为:Mn1.01.8Cr0.81.8。4.钼、铜钼显著抑制珠光体和铁素体转变使其孕育期推迟而对贝氏体转变影响较小。钼提高淬透和回火稳定性抑制回火脆性在相变过程中能减缓马氏体板状基体结晶周界碳化
10、物析出从而改善钢的冲击韧性提高接上页1.为提高模具紧密性与光洁度可在砂型壁上喷或刷一层涂料这层涂料既不与已内酰胺起化学反应又能防止渗漏且还耐高温250。2.需要选择合适的砂型粘结剂以使砂型、砂芯有一定的强度以便成型并在刷涂料与浇注时不致落砂但砂芯在浇注完毕后又需有一定溃散性以便形成中空制品。3.根据铸件轴径向不同的收缩率和产品的结构、形状来设计模具的结构、浇注口位置和体积以避免制品内部产生缩孔等缺陷。以上问题是MC尼龙砂模成型工艺的难点所在本文作者对这些难点均进行了一些试验研制出了多种特殊防渗防化学反应的涂料借鉴MC尼龙的凝固机理设计了一整套浇注工艺方案并已生产出了较满意的中小管配件例如三通、弯头、阀门等。责任编辑张福云?42?新技术新工艺1997年第4期? 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co. Ltd. All rights reserved.