锌合金铸脱模剂的研制与应用.pdf

潘传艺 欧博明 广帅 床研究所 5 1 0 7 0 1 潦 摘要 本文介绍锌合金压铸工艺用 水溶 性脱模 剂 的研制 及其摩 擦学 性能 ，该 脱模 剂具 有 良好 的润滑 性和 脱模效豢 考 果， 实 际 应 用可 替 代 进口 同 类 产品 。 潦 ⋯ 坠桃 2 3 。 f Th e De v e l o p m e nt a nd Ap pl i c a t i o n o f M o u l d Re l e a s i ng Ag e nt f 0 r Zi n c Al l o y Di e c a s t i ng P a n Ch u a n y i Ou B o mi n g t 】 日 b 。 I l d n e T o o l R e e a t c h 6 h 吲 瑚 d 1 h i p 叩e r 呐 血 l c t h e d e v e l o ]m n t 0 f mo u l d 髓 n g 目 呲f o r Z inc a l l , d ； e c a n g a n d i t s q 龃l p e 咖 审 嘴 ． 血 p o s s e s s e s 0 dl u b r i c i t y a n d e x c e l l e n t l d r e J e a ．g e ff e c t a r I d㈨b e l ∞ 蛐t h e p l a c e o f t h ei i n p Ⅱ ． K吁 町 Mo ol d n D 窖ag e nt Dk曲唔Zinc a l l e y 金属 压力铸造是 特种铸造 工艺 之一 ，具 有生产 效 率高、生产流程短、铸件光洁度和强度较高、加工余 量少 、节 约金属材料 等工艺特 点 ，各地 的 压铸生产 发 展迅 速 ，在 有色金属 铸造 中 ，压铸 件 已占半 数 以上 。 国内金属压铸 生产 已有相 当长的历史 ，但在模 具 润滑 方面几乎没有进 行 过专 门性 的研究 ，许多厂 家采 用肥 皂水 、机油 等作 脱模 剂 ，铸件 表面易 起皱 、气 孔 较多 ，甚 至 出 现 粘模 现 象 ，严 重影 响产 品 质量 。 目 前 ，国内压铸脱 模剂性能 参差 不齐 ，厂 家为保 证产 品 质量 ，大多采用 如 日本 、意大 利 、英 国等 国的进 口脱 模剂产品，进 口产品价格昂贵、供货不便 ，而且脱模 剂属 消耗性 材料 ，需求量 较大 。玩具行业 是香 港 出 口 创 汇支柱行 业之 一 ，其 中占一定 比例 的金属玩 具如 汽 车 、坦克玩 具和皮带 扣 、手袋 扣 、铭牌 等通 常是锌 合 金 压铸件 。随着香港 制造业 向 内地转 移 ，广东 、内地 生产锌合金压铸件厂家 日益增多，对脱模剂的需求也 相应地 增大 ，因此 ，研制一 种能满足 锌合金 压铸 工艺 要求 的具有 良好 润滑冷却性 、高 温成 膜性 、价格 合理 且使用性能可替代进口同类产品的脱模剂已经成为市 场 迫切的需要 。 1原 理 压力 铸 造 是 将 液 体 半 凝 固 态 金 属 在 高 压 1 0 0 0～4 0 ∞k N作 用 下 ，以 较 高 的 速 度 0 ． 55 0 s 充填压铸模型腔，并在压力作用下迅速凝 固而 获得铸件 的一种工 艺 。锌台 金压铸件 一般采 用热 室压 铸机生产 。在整个 金属压铸 过程 中 ，脱模剂 的作 用主 要有下述 三个 方 面 ① 在 金属液压 射前 ，先 均匀 分布 在型 腔表 面 ，从 而在 模 具和金属液 之间形成 一层 隔离 膜 ，使 型腔免受熔 融金属 液的直接 冲刷 ；② 在 压铸过 1 9 9 9年 第 6期 程 中 ，有助 于金 属液进入 型腔 ，使充 型完好 ；③ 铸件 成形后能使其易 于脱模 。 根据压铸工艺过程要求和脱模剂所起 的作用分 析 ，研制 的锌 台金 压铸脱模剂 应满足 如下要求 1 具有 良好的高温 成膜性 锌 台 金压 铸 温度一 般在 4 0 0 ％左 右 ，要求 脱 模剂 在 此 高温 下 能形 成 均匀 的润滑膜 ，避免金 属液对 型腔 的直接 冲刷 。 2 具有 良好的冷却性和润滑性 一次压铸成型 的时问一般在 1 0 s 以内 指空 循环 周 期 ，即开 型 、台 型 、压射 、压射 回程 、反 料 、反 向顶 出和顶 回一次动 作的总和 ，金属液从 4 0 0 ％高温冷却、凝 固、定形到 产品，要求脱模剂具有 良好的冷却性能，同时为防止 铸件粘模 、起毛，脱模剂必须具有很好的润滑脱模能 力 。 3 脱 模剂应 能形成 适 当厚度 的润 滑膜 和具 有适 宜 的润滑性 与排气性 ，以保证 压铸件 有较好 的表 面光 洁度 及内部 不产生气孔 。 4 不腐蚀 模 具 和工 件 ，对后 续 工 序 适应 性 好 ， 不 影响喷漆 、电镀 等。 5 少 或无烟雾 ，不对工作 环境造成 影 响。 6 使 用方 便 ，利于 自动化 生产 。 2 研制 内容 1 基 础油选择 本课 题研 制 的脱模 剂 是 以精 制 矿 物 油 为 基 础 组 分 ，它起 着润 滑渗透作 用 ，同 时要求在 高温下 不能 产 生积炭 ，并且 要作 为各 种添加剂 的载 体 ，因而基础 油 的选 择相 当 重要 ，我 们 共 选择 了编 号 为 A、B 、C三 种基 础油来 配制脱 模剂 ，在其 他添 加剂保持 不 变 ，所 配制 的产 品性能测 试结果 如表 1所示 。 4l 维普资讯 表1 基础油 A B C 牯度 ， 4 0 ℃ 咖 ／ s 5 1 6 3 8 8 最大无卡疃负荷 N 7 8 4 7 8 4 9 8 o 最高浸润温度 ℃ 3 3 0 3 0 0 3 3 0 从表 1 数 据来 看 ，以 c为 基 础油 配 制 的脱 模剂 ， 粘度 与进 口样 品相近 ，而 且最 大无 卡 咬负荷和最 高 浸 润温度都 大于 前两种 ，表 明其润滑 性能 和高温 湿润 性 能 均优 于 A、B ，因 此 ，我 们选 用 c作 为本 脱 模剂 的 基 础 油 。 2 高 温脱模 剂的选择 最 高浸润 温度是指 润滑涂料在 热模 具 型腔 中成 膜 的最 高许可温 度 ，脱模 剂在高 于这个 温度 以上 不再 生 成连续 的润滑 膜 ，锌台 金压铸温 度一 般在 4 ∞ ℃左 右 ， 为 了选 取这样 一种具有 良好高 温成膜 性和润 滑性 的添 加剂 ，它既要 确保 在锌 台金 压 铸成 形 的 4 ∞ ℃左 右高 温下能成膜 ，又 能 在使 用 浓度 极 低 1 ％ 以下 的条 件下起 到有 效 的润滑隔离 作用 ，所选 择 的添加 剂 必须 同时满足这 两个 条件 ，为 此 ，我 们共 选 择 了 _l 1 、1 2 、 1 3三种复合添加剂来进行高温湿润性实验 试验装 置 由不 锈钢板 、加热 电炉 、热 电偶 温度 计 和温度记 录 仪以及喷枪 等部分组 成 。 试验 条件 喷射 角 9 0 ，喷射 距 离 1 2 0 n m l ，喷 射 压力 4～6l O 5 P a ，喷射 时 间 3 s 测试方 法 试 验 前用 砂 纸 打磨 钢 板到 表 面光 亮 ， 然后加热 至 4 5 0 C 左右 ，恒 温 ，随 后 每降 2 0 ℃ 喷涂 一 次 ，观察 钢板 上润滑膜 形成情况 并记 录温度。 结合其他试验，所测得性能测试结果综台 比较如 表 2所示 表2 项 目 T 1 T 2 1 3 高温积炭性能 无 有 无 最大无卡喷负荷 一般 高 一般 最高浸润温度 低 低 高 腐蚀试验 无 有 无 价 格 高 低 中等 通过 上表 性 能 的 比较 ，我 们 选取 1 3作 为 本 配方 的高 温成膜 添加剂 。 3 表面活性 剂 的选择 本脱 模 剂原液 是水溶性油 ，为油包 水型 。对水 溶 4 2 性 油型的润 滑剂而 言 ，原液 应保 持较长 时间 的稳定状 态 和具有 良好 的乳 化性能 ．因而 表面活 性剂 的选择 及 复配使 用 十分 重 要。表 面 活 性 剂 品 种 繁 多 ，有 亲 水 的、亲油 的 ；有 阴 离子 型 、阳离 子 型 和非 离 子 型 等 根据亲水亲油平衡值 } 衄值 ，我们选用 了阴离子 型和非离 子 型 表 面 活 性 剂进 行 复 配 ，取 得 了 良好 效 果，配制的脱模剂稳定性好、乳化容易 ，在室温下储 存 半年 多未发现 分层或 析出现象 。 ’ 4配方的确定 在上 述各项试 验 的基 础上 ，我们进行 了多 次重复 和大量 的调配 、分 析测试 试验 ，结 合对本脱 模 剂综合 性能 如原材料采购、中试生产方便 、价格台理等 的统一分 析 ，并通 过 多个 厂 家 的批 量实 机 考棱 试 验 ， 我们确定 了锌 台金 压 铸 脱模 剂 的配 方 ，并定 名 为 Z Y I ，其基本 组分 含量如下 基 础 油4 0 7 0 ％ 阴离 子型 和非离 子型表面 活性剂 1 O一 2 0 ％ 油性 高温 成膜添加 剂 5 2 o ％ 其 他添 加剂 5 2 0 ％ 5 产品性 能指标 的测定与 比较 我 们测 定了本脱 模剂 的部分 性能 并与进 口同类 样 品作 比较 ，如表 3 所 示 。 表3 项 目Z Y l 同类样品 检测标准 棕色透明 目测 油状液 粘度4 0 ℃ 8 8 8 9． 3 GB／ T 26 58 8 皿 ／ s p H值 8 ． 0 8 ． 0 试纸法 最 大 竺 负 荷 9 80 7 84 C B ， I 3 l4 2 9 [ P R N 3 稀释比 1 1 0 0 1 1 0 0 实机使用 分散性 好 好 浸润温度 ℃ 3 3 0 3 3 0 高温湿润试疆 从表 3可见 ，z Y一1 性能与同类样品相 近。 3 实机 考核 与应 用 中试 产品在广东 一些压铸 生产企业进 行实 机 考核 使用 ，使用效 果 良好 。广东某 压铸机械制 造有 限公 司 是专业生产全 自动热室压铸机及卧室玲室压铸机系列 产 品的厂家 ，产 品综 台 国外 九十年代先进 技 术 ，并通 过 国家各部 委技 术 鉴 定 。产 品被列 入 1 9 9 0年广 东 省 高科 技 “ 火 炬 ”项 E l ，荣 获 1 9 9 1 年 “ 广东 省优 秀新 产品 称 号和 1 9 9 4年 中国新产 品新 技 术博览 会 金奖 。 该厂原使 用或 代销 的压铸 脱模剂 均 为进 口产 品 ，后 选 用 我们研 制 的 Z Y一1 脱 模剂 ，铸件 质 下接 第 6 3页 润滑与密封 维普资讯 光密度 值在一定 程度上 反映着磨 粒在谱 片上 的覆 盖面和磨 粒浓度 。油样 中的磨粒 浓度是 随运 转 时间 而 呈递增趋 势 ，增 幅 以及 异常磨粒 在谱片上 的出现 率与 分离机 工况 、振 动及 润滑 之 间有 很大 关 系 譬如 S I 2 号机使用 年 限为 5年 ，整机制造 精 度保 持 良好 ，振 动 较小且 稳 定 ，S L 8号机 运 转 年 限 远远 小 于 S I 2 号 机 ， 整机 制造精度 已大 为下 降 ，横轴 轴 承 座处 磨 损严 重 ， 故 障率高 ，振动大 ，表 4为两 台机 的振 动情 况 ，两 台 机换 油 时间相 同 ，根据对这两 台机 及其 他分离机 铁谱 照片 的观察 比较 以及表 3的光谱 结果 表 明 ，相 同 的运 转 时间 ，机器工 况愈差 、振动值愈 大时 ，油样 中 的磨 粒浓 度愈高 ，磨 粒浓度增 幅愈 明显 ，异 常磨粒 的 出现 率愈 高 。 表 4 机座上缎水平振动值【 通频 ．Ⅲ l 测 试日 期 月 E 1 I 9 ． 6 1 0 2 6 1 2 1 4 机 S L 2 【 3 4 2 7 t 3 4 号 s L 8 l 8 4 9 6 l 1 6 4 1 8 0 l 8 0 8 6 前 述 表 1中 X F 1 、X I ； 2 、X F 3号 机铜 齿 轮使 用 约 2 7 5 0 h 后 已基本完 全磨损 ，而 X F 4号机 使 用 同样 时 间 后磨损很轻微，铜齿轮 由同一厂家提供 ，造成这种结 果 的原因是 多方面 的 ，有待进一 步深 入的研 究 ，根 据 表 1 及 多次 的测 定结果表 明 ，正 常磨 损 时油样 中元 素 的种 类 少 含 量 低 ，一 旦 出 现 异 常 磨 损 ，除 C u 、 、 s n 、P元 素含 量 很 高外 ，还 会 出现 № 、N i 、W、C a 、 N a 、B a 和 A 1 等 微量元 素 ，这些 微 量元 素 的 出现 以及 z n 元素含 量 的偏 高 与铜 齿 轮 、下轴 承 等 零 件 的异 常 磨损 不无关 系。 4 结束语 1 铁谱 、光 谱技术各 具特 色互为 补充 ，是进 行 分离机磨 损状态研 究 的科学 而有 效 的方法 。在本试 验 中铁谱与光谱及分析结果相吻合 ，谱片上磨粒的分布 情况 与光 密度值 的变化趋 向也相对 应 ，通 过对磨 粒 形 状 、尺寸 、形 貌特 征及其成 分 的分 析判 别 ，将 为正 确 的设 计 、制造 、维 护 使 用 以及 故 障 诊 断提 供 科 学 依 据。 2 分离 机油 样 中磨粒 浓度大 ，磨 粒多数 为正常 摩擦 磨损 微 粒 ，尺寸 相 对细 小 ，也有 相 当数 量 的片 、 块状 粘着 、严 重滑动 和疲 劳磨 损 的异常磨粒 ，铜 合金 磨粒 所 占比例大 ，也 有大 小 不一 的铁 磁性 片 状磨 粒 ， 从磨 粒特征 上讲铜齿 轮材 质配方基本 符合 长寿命 摩擦 学设 计要求 ；出现异 常磨 损时 ，油 样中包 含元 素 的种 类增多并 且各元 素含量加 大 。 3 分离 机工况 及振动对 磨粒 浓度 的增加 及异 常 磨粒 的形 成有 明显影 响 ，良好 的工 况 、平 稳 的运转条 件 和正确 的润滑是减 少铜齿轮磨 损 ，防止下轴 承损 坏 的有效 途径 。 4 在 分离 机各种磨 粒 的形成 机 理及其 识别 ，以 及依据 铁谱 、光谱分 析结果 对铜齿 轮材质配 方 、制造 工艺 和润 滑条件 的完善 、改 进方 面 ，有待做 更进 一步 的深入研 究。 参考文献 [ 1 ]D ． P 安德森，盘元生译磨粒 图谱 ． 北京 机械工 业出版 社 1 9 8 7 [ 2 ]萧汉梁 铁谱技 术及其在机械监测诊 断中的应用 ，北京 民交通 出版社1 9 9 3 。 3 ]蒋基洪李友荣 ，用润滑油样分析对蜗轮传动装置进行故 障诊断 ，设备管理与维修 ，1 9 9 7 6 。 [ 4 ]周洪澍 ，设 备状态监测 中的实用油料分析技术 ，广东磨擦 学通讯 ．1 9 9 4 2 。 [ 5 薛晓宁何真 ，在用脏乳分离机振动故障分析厦排 除．热 带作用机械化 ，1 9 9 7 1 。 [ 6 J水友花 、贺石中，油液监测技 术在 矿山设 备滤滑管理 中的 应用 ，设备管理与维修 ，1 9 9 8 4 。 上接 第 4 2页量 与采用进 13 脱 模剂 相 当 ，使用 浓 度 比例 相近 ，且价 格仅 为进 1 3的 1 ／ 4 ，代销 给 其他 厂 家 使用 ，反映也不错。 自从我所与 他们 签订供需合 同 后 ，双方都取得 了较 好的经济 效益 。广东 某玩 具公 司 是港商独资 企业 ，共 有压铸 机十三 台 ，主要 生产锌 合 金 压铸 玩具 产 品如飞机 、坦 克 、汽车等 ，产 品全 部 出 口。原使用 进 1 3 脱模 剂 ，后 改用我们 研制 的 2 7 t - 一1 脱 模剂 ，该公司经 过严格 的对 比实 验 ，选取 三千个 压铸 件进行 平行 检测认 为 ，采用 Z Y一1 脱 模剂 ，产品合格 率 达到 了 9 9 ． 5 ％ 以上 ，产 品 表 面光 亮 ，无 毛刺 、气 孔 ，脱模容 易 ，使用浓 度与 原进 口的相同 ，而 且 价格 便 宜 。本脱 模剂还 在其他厂 家使 用 ，厂家普 通反 映 比 1 9 9 9年第 6期 较 满意 。 4 结论 Z Y一1 锌 合 金 压 铸 脱 模 剂 具 有 良好 的润 滑 冷 却 性 、高温成 膜性 和分散性 能 ，而且 水稀 释 比例大 ，使 用方便 ，很 好地 满 足 了现代 锌 合金 压铸 工 艺 的要 求 ， 可取代 进 1 3 产 品 ，本脱 模 剂 的售 价仅 为进 13的 1 ／ 3～ 1 ／ 4 ，全面推 广可 为企业带来 良好 的经济效 益。 参考文献 1 ] 表面活性剂应用太全 ，北京工业大学出版社 ，1 9 9 2 。 [ 2 ] 压力铸造 ，英 B 厄普顿、D ． F ． 奥尔索普 、D ． 肯尼迪 ， 马九荣 、劳瑞芬译 ，机械工业出版社。 [ 3 机修手册第 8卷 ． 设 备润滑 ，机械工 业出版社。 [ 4 ] 铸造及其经济性 ，机械工业出版社。 维普资讯