湿型砂膨润土烧损的数学模型

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湿型砂中优质膨润土、煤粉的应用

3科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFORM TI ON 2008NO .08SC I ENCE &TECH NO LOG Y I NFOR M A TI O N 工业技术湿型砂主要添加剂是膨润土，煤粉，其质量对湿型砂的质量起着至关重要的作用。

一直使用普通膨润土、煤粉，铸件常常出现起夹、粘砂等批量报废的缺陷。

而使用优质膨润土、煤粉后，铸件起夹、粘砂缺陷下降80%以上。

使用优质膨润土、煤粉尽管单价比普通膨润土、煤粉高，但由于其加入量减少，新砂补充量减少，铸造缺陷减少，使铸造成本大大下降，给工厂带来明显的经济效益。

1生产条件和优质膨润土、煤粉与普通膨润土、煤粉性能对比1.1生产条件高效双转子混砂机S1420D 混砂机和摆轮式S124混砂机各一台，新砂使用75/150目江西都昌砂，膨润土使用辽宁建平东明矿业有限公司的优质膨润土Pda 10，煤粉使用河南平顶山祥和建材有限公司的15号高效煤粉。

混砂工艺如下:1.2优质膨润土与普通膨润土性能对比2结果与分析2.1使用优质膨润土、煤粉前后型砂性能对比使用普通膨润土、煤粉，可以保证砂一定的强度以及造型性能，减少铸件起夹，粘砂缺陷的发生，必然要增加膨润土和煤粉的加入量。

长期以来，造成型砂的含泥量大幅度上升，型砂水分即使高达成6%左右，型砂紧实率，透气率均较低，型砂手感仍较干，起模性能差，不易修型。

铸件常常因起夹、粘砂等缺陷导致批量报废。

使用优质膨润土、煤粉后，旧砂的含泥量大幅度下降，型砂性能明显改善(见表3)。

相比之下，铸件起夹、粘砂缺陷下降80%以上。

2.2膨润土的质量对湿型砂质量影响从表①可见，优质膨润土的吸蓝量和膨润值均比普通膨润土高，这是因为吸蓝量反映膨润土的纯度，膨润值体现膨润土纳化程度。

膨润土吸蓝量越高，膨润土的纯度越高，膨润土的湿态粘结力也越大；膨润土膨润值越高，膨润土纳化程度越高，膨润土的热湿态粘结力越大。

而湿型砂铸造厂所关心的膨润土质量主要是其湿态粘结力和热湿态粘结力大小，因此只有吸蓝量和膨润值均高的膨润土才是湿型砂理想的添加剂。

湿型砂性能

湿型砂参考文集第二部分湿型砂性能（清华大学于震宗）目录湿型砂性能1 引言为了保证湿型铸件具有良好的表面品质，必须使用良好品质型砂。

凡是生产重要和表面品质优良铸件的铸造工厂，其型砂实验室的仪器设备大多比较完善齐全，型砂检验项目较多，每日多次检验。

一个正规的铸造工厂型砂实验室中对型砂品质检测管理应当包括：①型砂组成物如砂粒、有效膨润土、有效煤粉、水、灰分、团块等；②型砂特性如紧实率、透气率、强度、韧性、流动性、温度、起模性、表面耐磨性、抗粘砂能力、抗夹砂能力等。

上述的组成物含量和型砂特性统称为型砂性能，这两部分性能是密切联系在一起的。

本文将介绍高品质湿型砂对性能的要求、测试方法、工厂实际应用实例，并分析它们的内在联系以及与铸件品质之间的关系。

旧砂的组成物与型砂基本相同，只是含量多少有一些区别。

在本文中将与型砂一并讨论。

一般认为使用造型紧实压力150～400kPa的普通震压式造型机，砂型平面硬度才只有70～80度，垂直面下端硬度可能只有50～60度，铸件局部极易产生缩孔、缩松、胀砂和粘砂缺陷。

由于砂型平均密度仅1.2～1.3 g/cm3，称为低密度造型或低压造型。

为了克服上述缺点，出现了气动微振造型机。

在压实的同时增添了振动作用，改善了砂型紧实时型砂的流动性能，使压实比压几乎相当于提高了一倍，达到400～700kPa左右，砂型平面硬度大约为80～90度，平均密度可能在1.4～1.5g/cm3范围内。

密度比较均匀，减少了局部缩松、胀砂和粘砂缺陷。

近代化造型机的压实比压有可能提高到700kPa或稍高，所得到砂型表面硬度大约为90～95度，平均密度可达1.5～1.6g/cm3，称为高密度造型方法。

高密度造型的生产效率高、铸件尺寸精度高，机械加工余量少。

应用多触头高压、气冲、挤压、射压、静压、真空吸压等造型机制成砂型都可能达到上述的紧实密度，因而国内外应用日益普遍。

但是紧实压力能够满足铸件品质要求即可，并不过多提高，以免起模性下降和落砂时砂块不易破碎。

高密度湿型的型砂原材料品质要求

高密度湿型的型砂原材料品质要求于震宗（清华大学）2002年5月摘要高密度湿型对型砂的原材料提出比较高的要求。

应当选购高品质的膨润土和煤粉。

使用淀粉的铸造工厂应注意其中是否含有杂质。

文章还对回用砂和原砂的性能提出要求。

此外，也不可使用含电解质过多的和被污染的水。

关键词高密度湿型型砂原材料The Quality Requirement of Raw Materials for High Density MoldingYu Zhenzong (Tsinghua University)Abstract The high density molding set a comparative higher requirement on the quality of raw materials for molding sand. Bentonite and seacoal of excellent quality should be choiced. The starch user should be aware whether it contains any impurities. This paper also speaks of the property requirements of reused sand and new sand. In addition, the water containing high level electrolyte or contaminated water cannot be used for sand preparation.Keywords High Density Molding Raw Materials of Molding Sand前言高密度造型（或称高紧实度造型）包括多触头高压、气冲、挤压、射压、静压、吸压等造型方法对型砂品质的要求比较严格[1]。

制备出高品质型砂的最主要关键之一是选用优良品质的型砂原材料。

铸造配料计算

铸造实验报告一、铸造方法：湿型砂型铸造，手工造型。

二、造型材料的配方：由查《铸造技术数据手册》中的湿型砂配比表可得 1、背砂：新砂5%、旧砂94%、膨润土1%。

2、面砂：新砂40.4%、旧砂50%、膨润土4.5%、煤粉4%、重油1%、碳酸钠0.1%。

3、芯砂：新砂52%、旧砂40%、粘土6%、糖浆2%。

四、确定炉料配比 1、新生铁：根据感应电炉熔炼铸铁的特性，为保证显微组织正常，炉料中生铁锭的用量不能超过20%。

故选择新生铁的配比为20%，则新生铁的加入量：150公斤⨯20%=30公斤2、废钢为了使炉料含碳量足够，废钢的配比为23%，则废钢的加入量为：150公斤⨯23%=34.5公斤3、回炉料回炉料的加入量为：150公斤-30公斤-34.5公斤=85.5公斤五、计算炉料中各元素的应有含量 1、炉料应含碳量铁水所需的平均含碳量（铁水C ）应等于毛坯所需的含碳量（1C ），即铁水C =1C ，碳熔炼烧损为1%，则炉料C =铁水C /（1-0.01）=1C /0.99因为毛坯所需的含碳量1C 已知为3.3%，所以炉料C =铁水C /1-0.01=1C /0.99=3.3/0.99=3.33%验算炉料实际含碳量：新生铁带进的碳量：2C =4.0⨯20%=0.8% 回炉料带进的碳量：3C =4.15⨯57%=2.37% 废钢带进的碳量：4C =1.0⨯23%=0.23%所以炉料实际含碳量C=2C +3C +4C =0.8%+2.37%+0.23%=3.4%2、炉料应含硅量：铁水所需的平均含硅量（铁水Si ）应等于毛坯所需的含硅量（1Si ），即铁水Si =1Si ，硅熔炼烧损为6%，则炉料Si =铁水Si /（1-0.06）=1Si /0.94因为毛坯所需的含硅量1Si 已知为1.95%，所以炉料Si =铁水Si /（1-0.06）=1Si /0.94=1.95/0.94=2.07%验算炉料实际含硅量：新生铁带进的含硅量：2Si =1.85%⨯20%=0.37% 回炉料带进的含硅量：3Si =1.5%⨯57%=0.855% 废钢带进的含硅量：4Si =0.26%⨯23%=0.05%所以炉料实际含硅量Si =2Si +3Si +4Si =0.37%+0.855%+0.06%=1.285% 炉料中尚缺硅量=炉料应含硅量-炉料中实际含硅量=2.07%-1.285%=0.785% 3、炉料应含锰量铁水所需的平均含锰量（铁水Mn ）应等于毛坯所需的含锰量（1Mn ），即铁水Mn =1Mn ，锰熔炼烧损为8%，则因为毛坯所需的含锰量1Mn 已知为0.8%，所以炉料Mn =铁水Mn /(1-0.08)=0.8//0.92=0.87%验算炉料实际含锰量：新生铁带进的锰量：2Mn =0.03%⨯20%=0.006% 回炉料带进的锰量：3Mn =0.7%⨯57%=0.399% 废钢带进的锰量：4Mn =0.25%⨯23%=0.058%所以炉料中实际含锰量Mn =2Mn +3Mn +4Mn =0.006%+0.399%+0.058%=0.463%炉料中尚缺锰量=炉料应含锰量-炉料实际含锰量=0.87%-0.463%=0.407% 六、计算铁合金加入量 1、硅铁加入量补加含硅75%的硅铁的百分数=炉料中尚缺的硅量（%）/硅铁的含硅量（%）=0.785/75%=1.05% 即每100公斤炉料补加1.05公斤含硅75%的硅铁则150公斤炉料补加含硅75%的硅铁量为： 1.5⨯1.05公斤=1.57公斤2、锰铁加入量补加含锰65%的锰铁的百分数=炉料中尚缺的锰铁（%）/锰铁的含量（%）=0.407%/65%=0.626%即每100公斤炉料补加0.626公斤含锰65%锰铁则则150公斤炉料补加含锰65的锰铁量为：1.5 0.626公斤=0.939公斤炉料名称加入量（公斤）新生铁30废钢34.5回炉料85.5Si75（75硅铁） 1.57Mn2（65锰铁）0.939。

DISA线型砂管理

图 1 铸型中平均粒度和金属静压力高度对初期金属渗透性的影响。 1.1 平均粒度造型机对型砂的平均粒度没有严格的要求。然而众所周知，而且通过其它造型过程也可以知道，金属液渗透能力随型砂平均粒度的增大而增加。由于铸型中铁水静压力高度不同，建议使用平均粒度为: 0.14-0.22 mm (AFS 110-75) DISA 230 、240 由(图 1)中的图表显示了金属液渗透性与不同造型机的金属静压力高度和型砂平均粒度之间的关系。可以看到金属渗透性随着金属静压力和平均粒度的增加而增加。为使砂粒紧密充填较容易，型砂粒度应分布在 3 ~ 4 个筛目之间(即3峰砂或4峰砂)。 1.2 型砂强度型砂强度取决于： • 活性膨润土含量适当 • 膨润土的质量 • 适当的含水量 • 非活性泥份(小于0.020 mm (0.0008")的非活性材料) • 混砂效率 • 型砂粒度分布(尤其 140#) • 型砂温度 1.3 活性膨润土含量适当型砂中活性膨润土的恰当含量与选择正确类型的膨润土类型一样重要。下面我们就来论述在型砂中使用高度活性的膨润土的重要性的理由。积极的效果是 • 为了获得较高的湿压强度使砂型坚固易于传输，并避免损坏砂型分型线。 • 保持较高的湿拉强度以避免起模掉砂和型腔中型芯损坏。 • 获得较高的湿抗拉强度以避免在水冷凝区砂型起痂和胀砂缺陷。 • 确保型砂具有良好的可塑性，并避免型砂“回弹”，使型砂在射砂时通过射砂槽吹入造型室中。 • 稳固型腔，避免收缩、缩松、胀砂、塌砂和夹杂等缺陷。
注:用这种公式计算忽略了延长混合时间所引起的微小水份变化。还可以使用下式进行计算：紧实率 (原有混砂时间的测量值) 混砂效果= 紧实率 (延长混砂时间 5 分钟的测量值)
…………式(2)
必须保证混砂前后水份的恒定，计算时应加入水份损失系数。上述计算的前提条件是整个实验过程中型砂的紧实率必须保持在 35~55%范围内。

湿型砂问题和解答

湿型砂参考文集第五部分湿型砂问题和解答清华大学于震宗目录A 典型型砂性能和配比 1B 型砂性能检测方法 6C 砂处理9D 铸件夹砂缺陷和膨润土13E 铸件粘砂缺陷和煤粉16F 铸件气孔、砂孔缺陷19（原文编号（5），初稿完成于2004年6月，刊登在现代铸铁杂志05年2、3、4、5、6，06年1期。

）在9月18~22日在西安召开的“第11届全国铸造年会”上，本文被评为金奖论文。

2006年12月改为编号[5]，做为湿型砂参考文集的组成部分。

2007年3月18日再次修改。

湿型砂问题和解答前言近年来，笔者曾接触到一些湿型铸造工厂提出有关湿型砂和铸件表面质量的实际问题。

考虑到在别的工厂中也会存在类似情况，因此将各种问题回忆整理，并归纳成几类，提出个人不成熟见解。

A. 典型的型砂性能和配比A-1. 我厂用手工造型和震压机器造型方法生产中小灰铸铁件，为了提高铸件品质，最近购买了一套型砂试验仪器。

由于缺乏经验，不知道应怎样控制型砂性能。

可否给出单一砂的型砂典型性能指标供我们参考？另外，可否推荐混砂机的合理配比？以下表中数值是综合了一些国内外生产优质中小灰铸铁件铸造工厂的型砂性能。

各项性能都是从造型处（不是从混砂机处）取样的测定结果。

含泥量是指型砂而言，不是旧砂含泥量。

性能的波动范围根据铸件大小、厚薄和结构、以及清理方法不同而异，一般情况可取中间值。

表中有效膨润土量是指5.00 g 型砂的0.20％浓度试剂纯亚甲基蓝溶液滴定量；有效煤粉量是指1.00g 型砂900℃的发气量。

关于混砂配比是很难做出合理的推荐。

因为各厂所用的原材料品质不同，造型的砂铁比不同，各种原材料在浇注时的烧损程度不同，旧砂回用的处理方法不同。

以下表中混砂配比的条件是原材料为内蒙砂、优质膨润土、优质煤粉；砂铁比5～7；树脂砂芯混入旧砂中约占旧砂量的0.5～2％；无旧砂除尘冷却装置；铸件经抛丸清理。

一般情况下膨润土和煤粉量可取中间值，壁薄小件取中间偏下，厚大件取中间偏上。

湿型砂膨润土烧损的数学模型

以通过计算得刮：．ｇ１润．／Ｏｇ（处０５ｋ／％膨０ＦＩ０ｋ铁此
以某管件厂今年一到八月份的砂处理的原辅材
料的加入情况和实验室分析结果来分析一下湿型砂中膨润土的烧损情况并建立一个数学横。
铸件结构特点为：巾空的薄世球铁管件Ｉ８ — ）０Ｎ
ＬＩＹｕ－ｍｉｎｇ
ＭａｈｍａｉａｏｅｆＢｅｔｎｔｒ－ｆｅｎＳｎｏｌｔｅｔｌｃＭｄｌｏｎｏｉｅＢｕｎｏｉＧｒｅａｄＭｕｄｎ
（ａｎｂｉｏｎｒｏＬｄ． ’ｌｈｌ２３５，ＣｉａＳｉｔＧｏａｎＦｕｄｙＣ．ｔ．Ｍａａｌａ＇４０２ｈｎ）＇ｓｌ
均未考虑除尘系统有效膨润十的损失，铸件落砂时带走的灰分。实际略）有非常少最的损耗，可以忽
我们道２０砂进人旧砂系统达到旧砂膨．％２润『。的半衡５７降低ｒ旧砂巾的应有的自效膨润．％，
土量５８％．砂中有效膨润上的烧损为６０％一．２．．３
砂型铸造岂南于其成本低廉，Ｔ艺成熟，继续作为大多数铸造厂生产球铁、灰铁铸件的主流丁艺。砂处理作为湿砂铸造Ｔ艺的萤要组成部分，许多铸造工作者他人量的精力致力丁研究怎样提高型砂的综合性能，汪生产出外观优良的铸件。保膨润土在湿型砂巾作为粘结剂，其在ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ砂过程中的合理加
Ａｂｔａｔｈｕ－ｆａｕｔｏｅｔｎｔｎｇｅｎｓｎｙｂｅｓｒ（ｂｎｆｔｅｆｌｗｉｇ３ｍｅｈｄ：ｔｅｓｒｃ：ＴｅｂｍｏｍｏｎｆｎｏｉｉｒｅａｄｍａｅＩａｕｅｔｙｏｅｏｈｏｌｎｔｏｓｈｂｅｎｏｓａｉｉａｒｄｃｉｎｒｓｌｓ１ｂｒｔｒｌｅｓｒｌｅｔｎｌｈｏｅｉａｕｓａｒｏｕｃｉｎｈｎｌｓｓｒｓｈｔｔｔｌｏｕｔｅｕｔ．ａｏａｏｙｌａｕｅｎｓａｔｔｅｒｔｌＧａｓｉｎＥｒｒＦｎｔ．ＴｅａａｙｉｅｎｓｓｃｐｏｌｎｃｏｂｓｄｏｈｔｏｓａｅａｍｏｔｉｏｓｓｅｔＴｅｍａｉｎａｌａｄｌｏｕ－ｆｏｈｅｔｎｔｍａｅａｅｎｔｅ３ｍｅｈｄｒｌｓｎｃｎｉｎ．ｈｔｅ，ｔｌｍｏｅｆｂｍｏｆｆｔｅｂｎｏｉｙｂｔｌｅｅｄｄｃｄｆｍａｓｉｎＥｒｒＦｎｔｎｆｒｌ．ｅｕｅｒＧｕｓａｒｕｃｉｏｍｕａｏｏｏＫｅｒｓＧｒｅａｄ；ｅｔｎｔＭａｈｍａｉａｄｌｙｗｏｄ：ｅｎｓｎＢｎｏｉｅ；ｔｅｔｌＭｏｅｅ

湿型砂的配方是怎样定的

湿型砂的配方是怎样定出的？■清华大学于震宗一. 前言要想生产出优良品质的湿砂型铸件，必须使用优秀性能的湿型砂。

湿型砂性能的获得，除了要使用优质的原材料和良好的混制工艺以外，还需要有一个合理的配方。

同一种造型方法、同一种类型铸件和同样的品质要求，国内外的湿型砂性能要求是基本类似的，可以互相参考借鉴。

例如国内外稳定生产中小灰铸铁件单一砂的型砂性能都基本上符合下表所示。

各项性能都是从造型处取样的测定结果。

含泥量是指型砂而言；有效膨润土量是指5.00g型砂用0.20％浓度试剂纯亚甲基蓝溶液的滴定量[mL]；有效煤粉量是指1.00g 型砂900℃的发气量[mL]。

性能的波动范围根据铸件大小、厚薄和结构、以及清理方法不同而异，一般情况可取中间值。

至于混砂配方的确定则各工厂可能有较大出入。

铸铁湿型砂批料配方的最主要组成物是旧砂，此外还补充加入原砂、水、膨润土、煤粉。

在生产中旧砂和新砂加入量的比例并不经常变化，通常将旧砂和新砂量之和做为100%。

膨润土、煤粉和水的加入量可能随时调整，因此将这三种材料加入量按超过100%计算。

下表为某些工厂生产中等大小灰铸铁件的单一砂批料配方的例子。

原材料为内蒙砂、优质膨润土、优质煤粉；砂铁比5～7；落砂时树脂砂芯混入旧砂中约占旧砂量的0.5～2％；无旧砂除尘冷却装置；铸件经抛丸清理。

型砂干湿程度根据手捏的感觉或紧实率检测值，含水量为参考值。

2版）第103～104页的表格中列举了国內9家著名大型铸造工厂的铸铁单一湿型砂。

膨润土加入量有的为2～4％，还有极个别的高达5％。

煤粉加入量有的为0.75～2％，也有的高达3～4％。

至于民营中小铸造工厂的批料加入量可能有更大差异。

混砂加水量取决于型砂的干湿程度。

并不给出具体加入量。

以下将讨论其他几种批料的加入量是如何确定的。

二. 膨润土的批料加入量在生产中都是根据型砂试样的湿压强度来确定膨润土加入量是否足够。

补加膨润土的目的是补充膨润土被烧损的损失，另一方面，新加入材料如新砂、混入芯砂和煤粉也需要靠加入膨润土进行黏结使具有足够强度。

(2)湿型砂材料

湿型砂材料湿型铸造用型砂的组成物除了旧砂、新砂以外，还加入水、膨润土、煤粉等材料。

此外还有可能加入其它附加物如糊精、－淀粉、重油液、纸浆废液、糖浆、木粉等。

膨润土和其它附加物与水形成粘稠糊状膜包覆在砂粒表面上形成湿型砂所要求的强度、塑性、韧性等特性。

目前我国有些中、小铸造工厂的湿型铸件表面品质不良和废品率高的主要原因之一大多是原材料选用不当，又不对购入原材料进行严格的检验。

本文中将介绍一些国内外铸造工厂所用湿型砂材料的实际情况，所列举的一些数据只是当时取样检测得到的，或是引自国内外文献，或是当时从个别商品中取样测定的结果，并不代表目前该地区产品的质量状况。

国内原材料产地仅用县或市名，不具体说明生产工厂的名称和地址。

本文写作中参照了几种国家标准和机械行业标准：GB/T 2684-2009 铸造用原砂及混合料试验方法；GB/T 212-2001 煤的工业分析方法；JB/T 9221-1999 铸造用湿型砂有效膨润土及有效煤粉试验方法；JB/T 9222-2008 湿型铸造用煤粉；JB/T 9227-1999 铸造用膨润土和粘土；JB/T 9442-1998铸造用硅砂。

1 原砂（新砂）1.1 引言砂粒是型砂的最主要组成物，每次混制湿型砂时都要向回用砂中补充一些砂粒。

加入原砂（新砂）的目的是：①在铸造过程中，有些砂粒破碎成为微细颗粒和粉尘而被除尘系统排除，还有些粘附在铸件表面而被清理掉。

另外，如果旧砂的落砂和破碎设备效果差，旧砂团块会随铸件跑掉或被筛掉。

因而必须添加新原砂以补充砂粒损失和保持砂系统的总砂量不变。

②旧砂泥分的主要组分是膨润土和煤粉，也还含一些灰分（包括膨润土和煤粉受热而被部分地烧损变成的死粘土和死煤粉，以及混砂加入的原砂、膨润土和煤粉带入的惰性粉尘）。

在回用旧砂砂处理和运输过程中，一部分泥分（包括灰分）被除尘系统清除出去，但仍然有一部分残留下来，并且进入新混制的型砂中而影响型砂性能。

加入新砂可使型砂中的含泥量保持平衡和和冲淡型砂中的灰分。

湿型砂的配方是怎样定的

湿型砂的配方是怎样定出的？■清华大学于震宗一. 前言要想生产出优良品质的湿砂型铸件，必须使用优秀性能的湿型砂。

湿型砂性能的获得，除了要使用优质的原材料和良好的混制工艺以外，还需要有一个合理的配方。

同一种造型方法、同一种类型铸件和同样的品质要求，国内外的湿型砂性能要求是基本类似的，可以互相参考借鉴。

例如国内外稳定生产中小灰铸铁件单一砂的型砂性能都基本上符合下表所示。

各项性能都是从造型处取样的测定结果。

含泥量是指型砂而言；有效膨润土量是指5.00g型砂用0.20％浓度试剂纯亚甲基蓝溶液的滴定量[mL]；有效煤粉量是指1.00g 型砂900℃的发气量[mL]。

性能的波动范围根据铸件大小、厚薄和结构、以及清理方法不同而异，一般情况可取中间值。

至于混砂配方的确定则各工厂可能有较大出入。

铸铁湿型砂批料配方的最主要组成物是旧砂，此外还补充加入原砂、水、膨润土、煤粉。

在生产中旧砂和新砂加入量的比例并不经常变化，通常将旧砂和新砂量之和做为100%。

膨润土、煤粉和水的加入量可能随时调整，因此将这三种材料加入量按超过100%计算。

下表为某些工厂生产中等大小灰铸铁件的单一砂批料配方的例子。

原材料为内蒙砂、优质膨润土、优质煤粉；砂铁比5～7；落砂时树脂砂芯混入旧砂中约占旧砂量的0.5～2％；无旧砂除尘冷却装置；铸件经抛丸清理。

型砂干湿程度根据手捏的感觉或紧实率检测值，含水量为参考值。

2版）第103～104页的表格中列举了国內9家著名大型铸造工厂的铸铁单一湿型砂。

膨润土加入量有的为2～4％，还有极个别的高达5％。

煤粉加入量有的为0.75～2％，也有的高达3～4％。

至于民营中小铸造工厂的批料加入量可能有更大差异。

混砂加水量取决于型砂的干湿程度。

并不给出具体加入量。

以下将讨论其他几种批料的加入量是如何确定的。

二. 膨润土的批料加入量在生产中都是根据型砂试样的湿压强度来确定膨润土加入量是否足够。

补加膨润土的目的是补充膨润土被烧损的损失，另一方面，新加入材料如新砂、混入芯砂和煤粉也需要靠加入膨润土进行黏结使具有足够强度。

湿型砂使用钙基膨润土的可能性

为钠化膨润土。可以防止湿型砂铸件表面形成夹砂缺陷。对于厚大平板件，浇铁水开始后长时间砂型
用于汽车等工业的湿型铸件生产。世界上其他地区尚未找到类似的大型天然钠基膨润土矿，我国虽然也在浙江平山、吉林刘房子、辽宁热水汤以及其他地点开挖出天然钠基膨润土，但品质不及
‘ ‘ 酸性陶土 ” 。作者曾见到当时上海中国纺织机厂为主要用户之一。１５年榆次纺织机厂也用仇山膨９４
润土混制机器造型用型砂。１５年一汽开工时用吉９６
Ａｂｔｃ：ｈｉｉｃｌｆｒｃａｍｅｒｅｏｄｎａｄｆｒｐｅａｉｇｃｌｏｏｅｉａｓｄｂｓｒｔＴｅｍａｎｄｆｕｔｏｌｉｄｇｅｎｍｌｉｇｓｎｏｒｐｒｏｄｂｘｃｒｓｃｕｅｙｉｙｅｎ
Ｐｏｓｂｉｔｉ－ｓｉｌｙｏｆＵｓｎｇＣａｂｅｎｏｎｉｅｆｅｉｔｔｏｒＧｒｅｎＭｏｌｎｇＳａｎｄｉｄ
（ｅａｔｎｆｃａｉｌｎｉｅｉｇＴｉｈａＵｉｒｉ，ｅｉｇ１０８，ｉａＤｐｒｍｅｔｈｎｃｇｎｒ，ｓｇｕｎｖｓｙＢｉ００４Ｃｈ）ｏＭｅａＥｅｎｎｅｔｊｎｎ
ｐｏｅｓｏｅｏｄｎａｒｃｓｆｕｓｄｍｌｉｇｓｎｄ．
Ｋｅｒｓｇｅｎｍｏｄｎａｄｒｃａａｉｎｏｕｅｎ；ａｃｕｂｎｏｉｙｗｏｄ：ｒｅｌｉｇｓｎ；ｅｌｍｔｆｓｄｓｄｃｌｉｍｅｔｎｔｏａｅ

膨润土品质对湿型砂性能的影响

的国家或行业标准，参考相关书籍和文章Ｉｌ＇，将烘
干后膨润土经５５０℃焙烧１ｈ后拉强度与相应常温下的性能比值，作为膨
润土的复用性数值。潍坊以及辽宁膨润土各项性能的对比数据见表１．不难看出，潍坊膨润土与辽宁膨润土常温下的湿压强度及热湿拉强度相差不大，表明膨润土的纯度相当，但两种膨润土的膨胀性能和复用性存在明显差异。
钠化膨润土加工而成，中国天然钠基膨润土资源匮
乏，人工钠化膨润土成为当今铸造行业黏结剂应用
份额最大的产品。膨润土矿物本身的组分及属性有
差异，各膨润土生产企业所采用的钠化工艺也不同，这就决定了膨润土的品质参差不齐。膨润土质量主要是其湿态黏结力、热湿态黏结
２０１７年第２期
２０１７年４月
铸
造
设
备
与
工
艺
Ｆ０ＵＮＤＲＹＥ０ＵＩＰＭＥＮＴＡＮＤＴＥＣＩ－ＩＮＯＬＯＧＹ
・
应用研究・
ｄｏｉ：１０．１６６６６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ１００４ — ６１７８．２０１７．０２．０１１
关键词：膨润土；湿型砂；性能中图分类号：ＴＧ２２１＋．１文献标识码：Ａ文章编号：１６７４ — ６６９４（２０１７）０２ — ００３４ — ０３

膨润土的物理模型和数值模拟研究

膨润土的物理模型和数值模拟研究膨润土是一种普遍存在的天然土壤材料，具有较高的水吸附性和膨胀性。

因此，研究膨润土的物理模型和数值模拟对于理解地下水运动、土壤力学和地下开发等方面具有重要意义。

在物理模型方面，研究人员通过合成不同类型的膨润土，构建实验模型，并通过实验验证模型的可行性和有效性。

同时，针对膨润土的膨胀特性，研究人员还提出了多种扩大试验方法，如能量对策法、试验室装载法、抗扭弯试验法等，以更准确地模拟膨润土的物理行为。

例如，研究人员可以通过实验获得膨润土的膨胀特性曲线、抗剪强度和压缩变形等物理参数，从而建立数学模型，定量描述膨润土的物理特性。

同时，数值模拟也成为了研究膨润土的重要方法之一。

数值模拟主要依托于计算机程序，将膨润土的物理特性转化为数学模型，并通过数值方法计算出模拟结果。

以分子动力学（MD）方法为例，研究人员可以借助计算机程序在观察到膨润土分子内部膨胀和压缩变化的情况下，预测膨润土在不同应力下的力学行为。

另外，离散元（DEM）方法也普遍用于模拟膨润土颗粒的运动和变形。

研究人员可以在已知物理参数的情况下，通过DEM方法模拟膨润土颗粒相互作用的动力学行为，探究膨润土在不同工程应力下的变形和强度。

需要注意的是，膨润土的物理模型和数值模拟仅能模拟膨润土单一特性，而无法完全模拟膨润土的复杂物理过程。

另外，由于国家和地区之间土质差异的影响，膨润土的物理性质会存在差异，因此在研究过程中需要根据实际应用中的需要进行相应的修正。

总体而言，膨润土的物理模型和数值模拟研究可以提供数据支持和理论基础，为探究膨润土的物理本质提供了方便。

这项研究对于地下水资源的保护、地下工程的设计和施工具有重要意义，尤其对解决地下水文模型涉及的复杂土壤物理特性以及地下开发项目的持续性评估具有重要作用。

芯盒排气设计对砂芯硬化的影响

Moulding Materials芯盒排气设计对砂芯硬化的影响韩海全，曹玉亭(烟台胜地汽车零部件制造有限公司，山东烟台264006)摘要:介绍了采用三乙胺芯盒工艺制芯的生产情况，根据砂芯结构,现场随机抽查了10个型号砂芯进行试验，发现YH2097 YH3255YH20455的三乙胺量。

针对这3个砂芯的出现不硬化分布情况，应施，分少点状射砂嘴改成形射砂嘴等施，在不影响砂的前提下,不仅降低了三乙胺的用量，证了三乙胺的精准使用，改善间环境，还缩产节拍时间，提效°关键词:砂；三乙胺；；排气塞中图分类号:TG242.7文献标志码:B文章编号：1003-8345(2021)02-0051-05D0I:10.3969/j.issn.1003-8345.2021.02.013Influence of Core Box Venting Design on Sand Core HardeningHAN Hai-quan,CAO Yu-ting(Yantai Winhere Auto Parts Manufacturing Co.,Lt7.,Yantai264006,China)Abstract:The situation of using triethylamine core box process to produce sand core was introduced.According to the structure of the sand core,10models of sand core were randomly selected on spot to conduct test,it was found that the predetermined triethylamine amount of YH2097petal wind channel core,YH3255petal partition core and YH20455ring corewas very high.Corresponding precautions were adopted: by adjusting exhaust plug distribution,reducing short-circuit vent channels,and changing point sand nozzle to ring sand nozzle,without affecting the hardening of sand core,it not only reducedthe amount of triethylamine,ensured the accurate use of triethylamine,improved the workshop environment,but also shortenedthe production beat time and improved the production efficiency.Key words:sand core;triethylamine;core box venting;venting plug收稿日期：2020-10-27修订日期：2021-03-16作者简介:韩海全(1990.7—),/东潍坊人,毕业于合肥工业大学材料成型及控制工程专业，主要从事冷芯盒制芯工艺研究及精益生产的应用工作。

膨润土膨胀力长期衰减特性的数值分析

第50卷第9期2019年9月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University(Science and Technology)V ol.50No.9Sep.2019膨润土膨胀力长期衰减特性的数值分析李晓月，姜昊，徐永福(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海，200240)摘要：利用Phreeqc软件对膨润土缓冲层在多场耦合作用下10000a内的孔隙溶液浓度、晶层离子交换量及蒙脱石含量变化进行数值模拟，并结合分形理论，计算得到膨润土垫层的膨胀力在长时间尺度下的衰减变化过程。

研究结果表明：膨胀力衰减幅度由膨润土垫层与围岩接触的外边界至内部逐步降低；海水环境中膨胀力衰减较地下淡水环境更为显著；膨润土的膨胀力经一段时间衰减后趋于稳定且10000a后仍存在较高膨胀力，证明膨润土能长久地有效确保核废料处置库的安全性。

关键词：膨润土；核废料；膨胀力衰减；分形理论中图分类号：TU443文献标志码：A文章编号：1672-7207（2019）09-2226-07Numerical simulation of bentonite swelling attenuation processesin long time scaleLI Xiaoyue,JIANG Hao,XU Yongfu(School of Naval Architecture,Ocean&Civil Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai200240,China)Abstract:By using software Phreeqc,the pore solution concentration change,crystal layer ions exchange capacity and the variation in content of the montmorillonite were simulated under the effect of multi-field coupling during 10000a.Bentonite swelling force attenuation processes in long time scale were obtained based on fractal theory. The results show that the swelling force becomes stable with time increasing and the attenuation decreases along the bentonite buffer from the boundary contacted with external rock mass to interior.The attenuation of the swelling force in seawater is more significant than that in the groundwater,and the expansion force of bentonite tends to be stable after a period of attenuation and still obtains a relative high value after10000a.Thus,bentonite is certainly a secure material in nuclear waste disposal repository environment.Key words:bentonite;nuclear waste;swelling attenuation processes;fractal theory压实膨润土遇水可发生膨胀，填充围岩裂隙，形成防渗层，从而避免核废料向周围环境释放，因此被用于核废料处置库的缓冲层。

Green Sand 湿型砂交流资料(自动线)

包覆指数
7.0
LSCR Redhill Plant
Page 9
混砂机效率
项目
客户B的旧砂状况、旧砂的储存量、生产的铸件种类与客户A基本相当
计算公司及标准实例B（采用法迪尔克混砂机）
工作膨润土
（22.18*湿压强度）/（132.1-紧实率）
湿压强度
18N/cm2
水分 3.20% 紧实率 36%
LSCR Redhill Plant
Page 2
湿型砂系统
膨润土新/旧砂水煤粉及添加剂 [增加紧实率] 砂芯松砂装置造型、合箱
关键点：压实比压，检测硬度的均匀性，观察余砂筐高度垂直或水平分型造型
新砂树脂型芯涂料
混砂过程
关键点：材料选择，配方和混砂工艺
除尘 Key 冷却
循环系统
浇注
LSCR Redhill Plant
Page 5
膨润性
吸水
吸水⇒使膨润发挥粘结力作用的凝胶化状态粉末状态包覆在砂的周围,通过给砂加压,砂粒粘结在一起,形成铸型凝胶状态
无粘结力
发挥粘结力
LSCR Redhill Plant
Page 6
关注点：型砂性能与检测设备的关系，如无锡三峰的强度仪与DISA或辛普森的低40-70kpa; 型砂性能与检测人员的关系
项目计算公式及标准实例a采用其它混砂机工作膨润土2218湿压强度1321紧实率164ncm2水分34034工作膨润土370可用膨润土01527湿压强度1328水分可用膨润土70混砂机效率5283混砂机效率工作膨润土与可用膨润土之比应在55至65之间包覆指数洗砂前的粒度指数与洗砂后的粒度指数之差应为8以上70混砂效率和包覆指数是衡量混砂机性能的关键参数评价混砂机性能的关键参数page10lscrredhillplant混砂机效率客户b的旧砂状况旧砂的储存量生产的铸件种类与客户a基本相当项目计算公司及标准实例b采用法迪尔克混砂机工作膨润土2218湿压强度1321紧实率18ncm2水分32036工作膨润土411可用膨润土01527湿压强度1328水分可用膨润土70混砂机效率60混砂机效率工作膨润土与可用膨润土之比应在55至65之间包覆指数洗砂前的粒度指数与洗砂后的粒度指数之差应为8以上80page11lscrredhillplant优质的混砂机混出的型砂性能应在区域5此区域的型砂具有最佳的水土比

湿型砂膨润土及检测 -铸铁

湿型砂用膨润土及检测技术于震宗黄天佑殷锡鹏1. 前言黏土是以细小结晶质的黏土矿物为主要组成物的土状材料。

自然界的黏土矿物按晶体结构可分为高岭石组（两层型结构）、蒙脱石组（三层型结构，晶层间可膨润）和依利石组（三层型结构，晶层间不膨润）。

陶土的主要矿物是高岭石，用于生产陶瓷产品。

铸造行业所谓普通黏土，（包括白泥、甘子土、陶土、瓷土、高岭土等类材料），主要含有高岭石矿物，也有个别的普通黏土含伊利石类矿物。

铸造工厂用普通黏土做为修炉、修包材料和干型的粘结剂。

湿型砂采用的膨润土属于以蒙脱石矿物为主的黏土，其中也含有一些其它黏土矿物，以及少量石英、长石、云母等碎屑和有机物质。

膨润土被水润湿后具有相当高的湿态粘结力和可塑性；烘干后硬结，具有干强度；硬结的膨润土加水后又能恢复粘结性和可塑性。

膨润土在自然界中蕴藏丰富，加工容易，价格低廉。

过去有很多铸造工厂使用普通黏土为湿型粘结剂，或者用红砂做为湿型砂。

如今绝大部分湿型铸造工厂都已改用膨润土为湿型砂粘结剂。

2. 膨润土的机械行业标准机械行业标准JB/T 9227–1999《铸造用膨润土和粘土》中，对膨润土的分类、技术要求、试验方法、检验规则等做出了规定。

现综合摘要介绍如下：膨润土每批产品的取样按随机取样法进行。

取样数不得低于(n/2)1/2。

n为交货产品的袋数。

每批取样数不得少于2个样品，从每袋中取出样品不得少于1kg。

试验用料从选取的样品中，由四分法获得。

其重量可由试验项目决定，但不得少于1kg。

供方应按本标准所规定的牌号和技术要求生产供应。

除供测定含水量用的试料外，进行其它检验用的试料须在105～110℃烘干2h。

烘干时试料厚度不大于15mm。

然后将烘干的试料存放于干燥器内，以备进行试验。

对于选取的试样须注明其名称、产地及取样日期。

试验后所剩样品应保存3个月以备复查。

铸造用膨润土按其主要交换性阳离子分为四类。

以膨润土代号“P”及主要交换性阳离子的化学元素符号来表示不同类别的膨润土。