澆口套是壓鑄模具中必不可少的零件之一，為了調(diào)節(jié)澆口套胡溫度，設(shè)計(jì)時(shí)，澆口套外圓設(shè)一條或多條環(huán)形的水槽。在使用過程中，水垢在水槽中慢慢沉積，使用一段時(shí)間后運(yùn)水槽就會(huì)堵塞，造成運(yùn)水不通，從而影響澆口套胡冷卻效果。為了保證澆口套的正常運(yùn)水，實(shí)際使用模具過程中需要經(jīng)常對(duì)澆口套進(jìn)行維護(hù)。
1、水垢成因分析
澆口套內(nèi)周期性地輸送670～700℃的鋁夜，澆口套外側(cè)的環(huán)形運(yùn)水槽的水會(huì)連續(xù)不斷地受到加熱，即使進(jìn)水是常溫20℃的水，經(jīng)過運(yùn)水槽后出水一端的水溫度已經(jīng)達(dá)到60～80℃之間。由于水的電離過程吸熱，因此升溫使水的電離平衡右移，即加熱會(huì)促進(jìn)水的電離(H2O=H+OH，水中的(H+)和(OH-)同時(shí)增多。由于水中含有鈣離子、空氣中含有二氧化碳，在加熱的狀態(tài)下，容易由溶于水的碳酸氫鈣轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶于水的碳酸鈣Ca+20H+2C02=Ca(HC03)2,Ca(HC03)2=CaC03↓+H02+C02↑。因此水垢的主要成份是碳酸鈣(CaCO3)。由此可見，只要水中含有鈣離子，或水被加熱時(shí)就會(huì)產(chǎn)生水垢。
2、工藝分析
從上圖所示澆口套的裝配工藝分析來看，為了保證運(yùn)水槽內(nèi)的水不會(huì)從澆口套與冷卻環(huán)之間的間隙中滲漏，加工時(shí)都是采用過盈配合H7/r6，將冷卻環(huán)加熱壓入澆口套上，從而達(dá)到密封效果。由此可見。當(dāng)水槽內(nèi)積滿水垢后，不能將澆口套與冷卻環(huán)拆卸進(jìn)行清理水槽內(nèi)的水垢。
3、解決方案分析
方案一：根據(jù)材料價(jià)值及加工周期確定取舍。由于澆口套采用的材料H13，它是一種熱作模具鋼，較冷卻環(huán)采用胡45鋼價(jià)格高很多，而且加工量較大，因此，為了恢復(fù)運(yùn)水槽胡運(yùn)水，采用舍棄冷卻環(huán)的辦法，將冷卻環(huán)用車床加工去掉，然后再清理水槽上沉積胡水垢，將水垢清理干凈后，再重新加工一個(gè)冷卻環(huán)用熱壓法配到澆口套上，從而達(dá)到修復(fù)運(yùn)水的目的。缺點(diǎn)：
(1)修復(fù)的周期較長(zhǎng)。要將原來的冷卻環(huán)去除后再重新加工冷卻環(huán)配上；
(2)直接采用熱壓法會(huì)對(duì)澆口套內(nèi)孔徑產(chǎn)生輕微的變形；
(3)反復(fù)這樣修復(fù)，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)鋼料。
方案二：采用化學(xué)溶解的方法。根據(jù)水垢的主要成分是Ca(HCO3)2：，又根據(jù)化學(xué)原理一鹽與酸反應(yīng)會(huì)生成新鹽與新酸，關(guān)鍵要選擇合適的酸。酸的選擇：
(1)(H2SO4)與碳酸鈣(CaCO3)反應(yīng)生成微溶于水的(CaSO4)，而且(CaSO4)會(huì)附著在(CaC03)表層上阻礙繼續(xù)反應(yīng)，同時(shí)，(H2SO4)與水稀釋時(shí)必須注意一定的先后順序，操作上存在安全隱患。因此，不能選用(H2S04)。
(2)硝酸(HNO3)與碳酸鈣(CaCO3)反應(yīng)生成易溶于水的硝酸鈣ca(NO3)2，由于硝酸在光照條件下分解成水、N02和O2,而二氧化氮(NO2)是一種棕紅色有刺激性臭味的氣味，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不適，同時(shí)對(duì)大氣也會(huì)產(chǎn)生影響，因此不宜選用硝酸。
(3)鹽酸(HCl)，與碳酸鈣(CaCO3)反應(yīng)生成易溶于水的氯化鈣(CaCI2)，且鹽酸是氯化氫的水溶液，不論是濃鹽酸還是稀鹽酸都不用進(jìn)行稀釋就可以直接使用，因此選用鹽酸作為溶解試劑是較好的選擇。
4、方案的實(shí)施
為了減少材料胡浪費(fèi)以及避免采用熱壓法對(duì)澆口套內(nèi)徑胡變形的影響，選擇方案二作為處理水垢的方法。CaCO+2HCl)=CaCl2+H02+C02↑，從化學(xué)反應(yīng)方程中可以看出，在反應(yīng)過程中會(huì)有氣體排出。由于鹽酸是水溶液，氣體在水中排出時(shí)會(huì)冒出氣泡，因此可以以此作為是否反應(yīng)完成的判斷依據(jù)。鹽酸胡選擇：工業(yè)鹽酸，呈現(xiàn)黃色的液體，鹽酸胡濃度較低，反應(yīng)會(huì)較慢，需要的時(shí)間較長(zhǎng)，不作使用；鹽酸試劑，呈現(xiàn)無色的液體，鹽酸胡濃度較高，反應(yīng)較快，因此使用該鹽酸作為處理水垢的化學(xué)試劑。處理方法：將鹽酸試劑用滴管從運(yùn)水孔處一滴一滴地滴入孔內(nèi)，鹽酸試劑迅速與碳酸鈣反應(yīng)生成氣泡排出，待反應(yīng)緩慢下來后，再往孔內(nèi)滴入鹽酸試劑，最后待滴人一滴鹽酸試劑后，如運(yùn)水孑L內(nèi)無新的氣泡從孔口冒出，表明水槽中的水垢已經(jīng)與鹽酸試劑反應(yīng)完畢。由于采用滴定溶解，水槽中會(huì)有1～1．5滴鹽酸試劑過量，因此滴完后不能用手去觸碰水槽中的液體。避免腐蝕身體，應(yīng)該用水緩慢注入孔內(nèi)，讓其清除殘留的鹽酸，才能完成。
5、操作過程
先準(zhǔn)備酸性滴管、燒杯、鹽酸試劑，然后將鹽酸試劑從瓶中倒出適量至燒杯中，再將燒杯中胡鹽酸倒入滴管內(nèi)，再將滴管的出口正對(duì)一個(gè)運(yùn)水孔，打開滴管開關(guān)，觀察反應(yīng)速度，調(diào)節(jié)開關(guān)的大小。剛開始反應(yīng)時(shí)，氣泡只從滴鹽酸處冒出，并帶出黃色的渾濁液體，反應(yīng)快結(jié)束時(shí)，氣泡從另一個(gè)運(yùn)水孔中也會(huì)冒出，并也帶出黃色的渾濁液體，將滴管開關(guān)調(diào)小出水，當(dāng)最后進(jìn)入運(yùn)水孔無冒出氣泡時(shí)，表明水垢已經(jīng)溶解，此時(shí)將滴管開關(guān)關(guān)閉，再將滴管內(nèi)的鹽酸試劑倒回鹽酸瓶?jī)?nèi)，最后將澆口套送到清洗池內(nèi)清洗，用一條運(yùn)水管將澆口套與自來水管連接，然后緩慢開水，將水槽內(nèi)的溶液沖出。
6、結(jié)語
實(shí)踐表明，雖然澆口套主要材料含有鐵的成份，亦能與鹽酸發(fā)生反應(yīng)，2HCI+Fe=FeCl2+H2↑，但由于鹽酸與碳酸鈣的反應(yīng)比鹽酸與鐵的反應(yīng)快，且即使鹽酸與鐵有輕微的反應(yīng)也只是在水槽周邊有反應(yīng)，也不會(huì)影響澆口套的整體使用效果及壽命。因此用鹽酸處理澆口套中的水垢，可以達(dá)到簡(jiǎn)單、快捷的效果，而且成本低，這種方法具有實(shí)用性，值得廣泛推廣。
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