精密鑄造用型殼是以化學方式將粘結劑與耐火材料混合制成塗料漿,然後經高溫焙燒而成。因此,粘結劑是一種非常重要的材料:它不僅要爲各類型耐火材料顆粒間的粘結提供“骨架”,而且在型殼焙燒後,其產物還要爲型殼提供足夠的強度。生產實踐表明 ,一個好的钛合金熔模精鑄用粘結劑需具備如下的特征:
①焙燒後的產物要具有高的熱力學穩定性,以盡可能降低與熔融钛的化學反應;
②要對型殼用耐火材料有很強的潤濕和粘結能力;
③對光潔蠟模要有較好的塗挂成形能力。
早期钛合金精密鑄造中常用的面層粘結劑主要爲碳質粘結劑和酚醛樹脂。這類粘結劑主要用于制備熔模精鑄用石墨型殼。在此期間,研究人員還嘗試使用水玻璃、矽酸乙酯等作爲钛合金鑄造用粘結劑,但是發現,钛合金與型殼的界面反應十分劇烈,因此不適合作爲面層材料的粘結劑。
目前,矽溶膠、二醋酸锆以及碳酸锆铵的有機化合物是钛合金熔模精鑄中常用的粘結劑。其中二醋酸锆在精密鑄造中的應用廣泛,無論是難熔金屬還是氧化物面層耐火材料都可以用其作爲主要粘結劑。
精密鑄造的特點之一是澆注時的型殼,溫度在600℃以上,簡稱 “紅殼 ”,所以作爲鑄件的凝固控制措施之一是降低鋼水的澆注溫度;二是增加“補澆 ”的次數 (此項實際上是延長了澆注的時間 );三是加盖覆盖劑。
型殼從焙燒爐中取出到填砂澆注的時間要盡量地短 、操作要快,同時用于填砂的砂床溫度要大于300℃,以保證型殼的溫度不至降溫太多,盡量 使型殼溫度在600℃以上,同時澆注速度宜快,這樣才可減少鑄件的“冷隔”。
精密鑄造澆注大型精鑄件的凝固控制和澆注、補縮系統的設置等還有許多需要探索的地方,但它的表面質量、尺寸精度以及減少機加工余量等 方面的優點已得到普遍認可,是一種有發展前途的方法。