随着能源?；欢戏⒄?,许多铸铁部件被更轻质 的铝、镁、锌等合金材料代替 ,同时粉末冶金烧结件也 被广泛应用 ,这样可以节省材料和机械加工费用 ,并能 够相应的减少能源消耗 ,但轻金属铸件的多孔性容易 导致产品产生缺陷 ,孔隙问题成为影响制造部件品质 的问题之一。 1 孔隙的产生、危害和解决方案 在铸件和粉末冶金件中普遍存在孔隙 ,孔隙类型

如图 1 所示。 1. 1 孔隙产生的原因 图 1 铸件中孔隙类型 (1) 不充分的压力状态会导致表面或内部产生孔 隙。 (2) 模具中出现的各种各样气体截留会造成孔隙。 (3) 当金属从液体向固体状态变化时 ,由于晶体 收缩等原因 ,将不可避免地形成大量微孔、砂眼、裂纹 , 这也是最普通最难以控制的一种。 1. 2 孔隙的危害 (1) 压力要求高的产品 ,如果被气体或液体渗透 , 将会导致严重的质量问题。 (2) 铸件以及粉末冶金件加工时 ,因孔隙会给切 削工具造成严重的困扰。 (3) 无压力要求的产品在电镀、涂漆等表面处理 时 ,因清洁剂、酸液等进入孔隙 ,导致内部腐蚀 ,缩短使 用寿命 ,或因微孔的存在使电镀、喷漆等表面处理工艺
《铸造技术》08/ 2008 铸件挽救与再制造 出现气泡或凹凸不平现象 ,导致产品质量缺陷。 如果忽视铸件中的孔隙问题 ,将会给厂家带来较 高的不良率 ,造成工时、原材料和能源的严重浪费。 1. 3 孔隙的解决方案 为了解决铸件废品率高的问题 ,挽救因上述缺陷 可能报废的铸件 ,生产中要采取一定的处理措施。目 前使用最普遍的技术是浸渗处理 ,就是在一定条件下 把浸渗剂渗透到铸件的微孔隙中 ,永久性地封住微孔 , 使零件能满足气密性等条件要求的工艺技术。 2 浸渗方法及适用范围 浸渗处理方法根据铸件缺陷性质、分布状况、铸件 工作条件、结构尺寸及浸渗剂的类型等具体情况 ,可分 为局部浸渗和整体浸渗两大类。
局部浸渗方法有刷涂法、注射法、浸涂法及局部加 压浸渗法 ,它适用于已知泄漏部位的铸件。此法工艺简 单、操作方便、浸渗剂消耗少 ,多用于大型铸件或单件生 产的铸件。整体浸渗方法有常压浸渗、加压浸渗、真空 浸渗及真空加压浸渗 ,多用于大批量生产的中小铸件。 2. 1 为何要进行浸渗处理 将铸件进行浸渗处理 ,产品质量将得以保证 ,可以 避免因发生泄漏而被退货。浸渗加工的费用仅仅只是 重熔、重铸及其它费用的很小一部分 ,还可以节省重铸 及加工所要耗费的能源和时间 ,而且即使重铸的产品 也同样存在泄漏的可能。用压力测试是不能完全发现 是否有泄漏的 ,即使当初的压力测试合格的话 ,也有可 能因为后续的机加工或是由于工件内部轻度的腐蚀 , 都有可能引起泄漏 ,因此靠压力测试是不能完全推断 工件在将来是否具有危险性。
另一方面 ,实施电镀、涂 装等表面前处理同样不能完全预防不良率的发生 ,可 能在电镀完成时是完美的成品 ,可是也许在一段时间 之后 ,当产品交付到客户手中时 ,铸件发生吐酸的现 象 ,产品将变成次品。这些都是非常现实的情况。通 常铸件需要机加工而后使用 ,当对铸件进行机加工时 , 机加工通?？赡芑岽蚩诓靠紫?,有时也因为机加工 震动或是加热受冲击 ,这些孔隙也可能因此而贯通 ,这 样的微孔需要进行浸渗加工 ,所以通常在机加工后进 行浸渗处理。 灰铸铁、有色金属材料、铝镁合金、烧结部件、钎 焊/ 焊接组件等等都可以进行浸渗处理。 2. 2 浸渗剂 浸渗剂包括无机和有机物两种类型 ,都必须具有 良好的渗透性和粘附性。 无机浸渗剂以硅酸盐型为主 ,主要成分为硅酸钠 (俗称水玻璃) ,最大特点能耐 500 ℃的高温 ,材料成本 低。缺点是粘度高、浸透性差、浸渗效率不高。这种浸 渗剂对有较大孔隙缺陷的铸件浸渗效果比较好 ,但不适 合孔隙微小、密度较大的铸件 ,也不适合大批量处理。 有机类浸渗剂包括厌氧胶、聚酯类化合物、热固化 甲基丙烯酸脂等。优点是粘度小、浸透性强、效率高、 处理效果好。
缺点是耐温能力低于 200 ℃,且价格贵。 热固化型甲基丙烯酸脂浸渗材料必须具备良好的 性能 ,包括低粘度、良好的流动性、良好的清洗性能、良 好的固化性、优异的热稳定性和物化抗性、环保性等。 3 有机真空浸渗技术的实际应用 有机真空浸渗技术是近 20 多年来发展完善的一 项技术 ,是铸件及粉末冶金件孔隙问题的经济可靠的 永久性解决方案 , 其在短时间内就可以达到几乎 100 %的封孔效果。它是通过真空的方法 ,使稳定的浸 渗材料进入零件孔隙内部 ,经过热水固化 ,长久有效的 填充铸件中所有的互联孔隙 ,从而彻底解决渗漏及表 面微孔问题。经过真空浸渗工艺处理的产品具有良好 的对热、油、溶剂或是其它外部影响(如压力和振动) 的 抗性?？梢允褂迷谠?、已机加工零件上 ,不会导致尺 寸变化 ,也不会污染铸件。 目前 ,真空浸渗技术在大多数工业的特殊领域得 以应用 ,其主要的应用行业是汽车工业 ,真空浸渗在粉 末金属部件、电枢、饮用水部件、变速箱缸体、压缩机壳 体、气相及液相组件、轮毂、转向器壳、气控装置等产品 的生产中得到广泛应用 ,甚至在军事以及航天领域真 空浸渗技术也被广泛应用。
图 2 为应用实例。 图 2 浸渗技术应用实例 ·
· 铸件挽救与再制造 《铸造技术》08/ 2008 3. 1 有机真空浸渗的优点 (1) 使得产品的设计可以更轻、更薄、更复杂 真空浸渗技术应用于铸件 ,可以使薄壁模铸件代 替砂模铸件 ,以减少铸件的尺寸和重量。例如汽车制 造行业应用浸渗技术 ,可以使用铝材制造变速箱、齿轮 箱等 ,这使得产品可以进行更轻、更薄、更复杂的设计。 (2) 密封有气压或是液压要求的零件 经浸渗处理的零件具有良好的气密性 ,可在气压 或是液压系统中使用。 (3) 有助于电镀处理 ,可有效避免电镀后起泡现象 经浸渗处理的零件表面微孔均被浸渗剂填充 ,使 得酸性或腐蚀性液体无法渗透到工件内部 ,提高了电 镀的表面光洁度 ,同时避免了工件内部侵蚀以及电镀 后起泡现象。 (4) 更适合上漆及喷涂 经浸渗处理的零件表面微孔均被浸渗剂填充 ,在 上漆和喷涂处理时 ,可防止空气或是水汽进入工件内 部 ,并提高了油漆的表面光洁度 ,同时也避免了烤漆时 产生起泡现象。 (5) 避免内部侵蚀 经浸渗处理的零件孔隙被浸渗剂填充 ,可以有效 避免由零件内部的潮湿造成的侵蚀。 (6) 提高电子产品性能 经浸渗处理的线圈和芯子 ,可以减少电机的振动 , 保障绝缘性能 ,提高散热性能。 (7) 提高连接件的整体性 真空浸渗可以应用于焊接件等连接件 ,焊接部分 的微孔和微裂痕可以通过真空浸渗处理进行密封 ,使 连接部位具有很好的密闭抗压性。经浸渗处理的焊接 件以及其它连接件 ,密封了接口及缝隙 ,使连接件的整 体得以保障。 (8) 防止吸入污染物 浸渗工艺可以应用于一些食品生产的卫生设备配 件 ,用于防止污染物和一些细菌与食品进入孔隙当中 , 杜绝疾病发生的隐患。 (9) 提高产品的强度、抗压性能以及机加工性能 经浸渗处理的木材、碳纤维、陶瓷、粉末冶金件等 产品的强度得到提高。真空浸渗可以使粉末冶金件代 替压铸件使用于保压、密封的领域 ,并能够密封粉末冶 金件内部以及表面的孔隙 ,从而改善内部结构以及表 面质量 , 显著的提高了粉末冶金件的硬度和抗压强 度 ,避免了空气及潮汽进入内部引起侵蚀 ,提高粉末冶 金件的机加工性能。此外 ,经过真空浸渗处理的粉末 冶金件可以进行电镀喷漆等表面处理。 3. 2 有机真空浸渗设备 有机真空浸渗所需的基本设备主要包含 :真空浸 渗缸、浸渗剂储液缸、冷水清洗缸、热水固化缸等 ,

如图 3 所示。 12浸渗罐 22储液罐 32冷水清洗槽 42冷水漂洗槽 52聚合固化罐 62真空干燥机 72控制柜 82机器洗臂 92载物篮 102工作台 图 3 有机真空浸渗设备示意图 真空浸渗设备的选择取决于浸渗加工工件的大 小、工件的整体生产工艺、工件的产量、甚至生产工件 的应用。 4 结语 无论是在汽车工业还是表面处理工业的生产实 践 ,都证实了浸渗技术是具有很现实的意义 ,浸渗工艺 ·1088 · 收稿日期 :2008206211 ; 修订日期 :2008207213 作者简介 :王 多(19642 ) ,重庆人 ,博士. 成都大光热喷涂材料有限公 司董事长 ,主要从事热喷涂材料的研制和生产. 《铸造技术》08/ 2008 铸件挽救与再制造 使产品的品质得到提升 ,渐渐成为某些产品制造过程 当中重要的不可或缺的工艺流程。浸渗工艺可以对制 造部件的耐久性和安全性给予保证 ,对提高产品质量 发挥作用 ,同时有效提高产品合格率、降低重铸比例、 节省成本 ,具有很好的经济价值。目前 ,随着中国汽车 工业以及精密制造行业的发展 ,浸渗技术的价值不断 被国内市场认知和应用 ,将创造更大的经济效益以及 社会效益。