粘土型(芯)砂

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为了防止铸件表面产生化学粘砂，铸钢用原砂的Si02含 量大多在96％(质量分数)以上，厚壁和浇温高的铸件要 求硅砂SiO 2含量更高些。 由于硅砂含Si02高，型砂中又缺少煤粉等缓冲材料， 因此铸钢件产生夹砂结疤类缺陷倾向性更大些。可采用 活化膨润土或天然钠质膨润土来提高型砂的热湿拉强度 和抗夹砂结疤能力。 为了提高型砂的韧性和表面风干强度，防止冲砂和砂 孔，型砂中可加入适量的渣油液和淀粉类材料(例如冻胶 化淀粉、糊精等)。必要时，需在砂型表面喷涂糖浆、纸 浆废液、水玻璃等的稀释水镕液，或酚醛树脂酒精溶液 ，以提高其表面强度。喷涂后应经停放几小时或用喷灯 22 表面喷烧后才能合箱。
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判断型砂干湿程 度的几种方法： 1、含水量测定 2、手捏感觉 3、紧实率
4、过筛性
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最适宜的水分范围
一般将使型砂诸性能均能 达到技术条件要求的水分 范围称为最适宜水分范围。
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Ⅱ、湿型砂制备及质量控制
在拟定型砂的配方之前，必须首先根据浇注合金种 类、铸件特征和耍求、造型方法和工艺、清理方法 等因素确定型砂应具有的性能范围。然后再根据各 种造型原材料的品种和规格、砂处理方法和设备性 能、砂铁比和各项材料烧损比例等因素拟定型砂的 配方。
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一、强
度
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(一)湿强度
影响因素： (1)粘土及水分
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(2)原砂颗粒特性
(3)型砂紧实度
(二)干强度
型砂经烘干或硬化后的强度称为干强度。干强度对干型、干 芯和表面干型在搬运、合箱和浇注过程中具有重要意义。 粘土型砂在烘干时，随着温度升高水分不断蒸发，砂粒之间 的距离不断地减少，质点间的附着力不断增大，因而使型砂 的干强度比湿强度大得多。 影响型砂干强度的主要因素：粘土加入量、含水量和烘 5 干规范
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四、流动性
型砂在外力和本身重力的作用下，颗粒质点互相移动的能 力称为流动性。型砂流动性好易于紧实，铸型尺寸准确，表面 光洁，造型效率高，易于实现造型、制芯机械化。
型砂流动性主要取决于原砂颗粒特性、粘结剂的种 类及加入量、含水量及混砂质量等
五、发气性
型(芯)砂在高温作用下产生气体的能力称为发气性， 一般用发气量来衡量。 发气量 发气速度 12
六、不沾模性
型砂不沾附模样及芯盒表面的性能称为不沾模性。 沾模性强的型砂，造型制芯不方便，生产率低，铸 件表面质量差。一般说来，型砂含水量愈高，型砂 与模样及芯盒的温度差愈大，则沾模就愈严重。
七、其它性能
(1)耐火度
型砂抵抗高温热作用的性能称为耐火度
(2)退让性：型砂在金属凝固、冷却过捏中，能相应
粘土湿型砂的混砂效率
当前高水平的混砂设备，混砂效率也不过是60~70%。
另一方面，从要求型砂适于造型的可紧实性看来，也 不应该让所有的活性粘土都充分吸水并混合均匀。
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一、湿型砂的性能和配方特点 1．铸铁件湿型砂
手工造型和振压式机器造型用型砂的紧实率大多在50％ 左右。由于铸铁型砂中含有煤粉及失效煤粉，单一砂和 面砂中又都有大量旧砂。型砂中泥分含量常达12％-16 ％(质量分数)，能吸收多量水份。所以，型砂含水量通 常高达4．5％一6％(质量分数)。 一般铸铁件的湿型砂，用发气量测出的有效煤粉含量( 按质量分数计)在5％-8％左右。但对于薄壁小件，型砂 中有效煤粉只需3％-4％即可。煤粉含量是否适当，可 根据铸态铸件表面情况来判断，如果铸件表面有粘砂， 可能是表面透气性过高或有效煤粉不足。如铸件表面光 19 洁且呈蓝色，则表明煤粉可能已过量，应核对型砂的发 气量，并适当减少煤粉加入量。
粘土型(芯)砂
Ⅰ、粘土型(芯)砂的性能及其影响因素
型砂应具备的性能很多，其中直接影响铸件质量的 有：型砂的湿度、强度、透气性、发气性、耐火度、 退让性和导热性等。影响铸件劳动生产率，同时也 影响铸件质量的有：型的流动性、可塑性、吸湿 性、不沾模性、出砂性及复用性等。
湿度（含水量）、湿压强度、透气性、粘土含 量、吸蓝量（有效膨润土含量）
4．高密度造型型砂
(1)高密度造型特点 高密度造型是指提高造型紧实力制得较高紧实程度或较高 密度砂型的造型方法而言。过去高密度造型只指各种高压造 型。近十多年来，高速的冲击造型包括动力(机械)冲击和气 流冲击造型得到了越来越广泛的开发相应用，也属高密度造 型。 一般认为，压实比压高到0.7MPa以上称为高压造型，用 此法生产出来的铸件不仅尺寸精度高，表面粗糙度大大改善 ，而且能使铸件更加致密，力学性能更高，加工余量减少， 铸件质量减轻，劳动条件改善，生产率大大提高等。 高压造型中，由于其不良的砂型强度分布；另外，随着压 实比压的提高，还可能引起“水爆炸”，从而会出现型壁移 动，并使铸件产生气孔、局部表面粗糙和机械粘砂、甚至整 24 个铸件表面粘砂等缺陷 。
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(二)透气性的测定原理
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三、可塑性与韧性
可塑性是指型砂在外力作用下变形，外力去除后仍保持 所赋予形状的能力。可塑性好的型砂，造型起模修型方 便，铸件表面质量较高。一般情况下，凡是增加型砂湿 强度的因素，均可使可塑性提高。 韧性是指型砂抵抗外力破坏的性能。它是材料强度 与变形量的总合。韧性差的型砂起模时铸型容易损坏。 增加粘土加入量和相应地增加含水量可明显地提高型砂 的韧性。增加型砂中失效粘土和粉尘的含量，将使型砂 的变形量显著减小，韧性变差，起模困难。
(五)热湿拉强度
型砂试样在高温急速加热时 所形成的水分凝聚区的拉伸 强度称为热湿拉强度。
型砂热湿拉强度是衡量型 砂抗膨胀能力的重要性能 指标。
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二、透气性
型砂使气体逸出的能力称为透气性。
(一)影响型砂透气性的因素 (1)原砂的颗粒特性
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(2)水分 (3)粘土 4)附加物、混砂工艺及紧实度
型砂透气性峰值时 的含水量比湿压强 度峰值时的含水量 多。
二、湿型砂的混制工艺
有些工厂常用的加料顺序是先将回用砂和新砂、粘土粉、 煤粉等干料混匀，再加水混合至要求的水分。如果型砂中 含有渣油液，则渣油液应在加水混匀后加入。加渣油液后 的混碾时间不要太长，只要混匀即可。这种先加干料后加 水的顺序会带来一些问题，当回用砂较干时则更是这样。 因为干料很难混匀，在碾盘边缘会遗留一些粉料未被混合。 这些粉料吸水后，在混碾的后期和卸砂时才脱落，使在型 砂中混有一些粘土和煤粉团块。如果先向回用砂中加水， 则水可在砂粒上形成水膜，再加入粘土就能更快地分散在 砂粒上，强度的发展较快。此外，先混干料会使粉尘飞扬， 恶化劳动条件。因此通常认为加料顺序宜先加砂和水，湿 混后再加粘土和煤粉混匀，最后加少量水调整紧实率，可 27 以更快地达到预定的型砂性能，缩短混砂时间。
对湿型砂而言，混砂时严格控制加水量是 必要的。工厂中常用的加水量控制办法有 以下几种： ①人工加水。 ②定量水箱、定量水表、时间继电器控制 电磁水阀。边测量、边控制。
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三、型砂的质量检验和控制
通过型砂的质量检验和宏观控制，不但可了解型砂 是否达到要求的性能，而且还可掌握型砂在使用中 的变化，这样就能及早采取措施，保证型砂符合要 求和保持稳定，保证铸件质量，预防缺陷产生。 试验结果的综合分析 每次取样测出的型砂性能，常在一定范围内波动， 故一次试验结果还不能说明问题，应取每天试验结果 的平均值，才能较好地代表整个型砂系统的状况。
地变形、退让而不阻碍铸件收缩的性能称为退让性。 退让性主要取决于型砂的高温强度，高温强度愈大退让 为愈差。 13 (3)复用性：型砂复用性又称耐用性。它指型砂经多 次使用仍保持原来性能的能力。
八、水分、最适宜干湿程度和紧实率
水分不足，型砂太干时，型砂强度低，韧性和可 塑性差，砂型易破碎，不易起模，铸件易产生冲砂、 砂眼等缺陷。水分高时，可塑性和韧性虽好，但湿 强度却较低，砂型易变形，铸件薄处可能浇不足， 厚处则表面粗糙，易产生夹砂缺陷。型砂过湿，干 强度和热强度则过大，会使退让性太差，铸件产生 裂纹，也使落砂困难。故控制型砂适宜水分十分重 要。
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粘土湿型砂及其控制要点
砂处理系统 包括： 回收砂的处理、 新砂及辅助材 料的加入、 型砂的混制 型砂性能的监 控。
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铸铁湿型单一砂循环过程示意图
一、粘土湿型砂的特性
粘土膏属半固态性质，粘度很高，难以混匀
粘土湿型砂理想的砂粒结构
用新砂配制的粘土湿型砂砂粒结构示意图
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粘土湿型砂的砂粒结构
3．有色合金用湿型砂
生产中应用最多的铸造有色合金是铜合金、铝合金和镁合金。 主要要求型砂能防止金属液渗入铸型和制得的铸件表面光洁 清晰美观。原砂粒度大多较细，为10Q的硅砂或天然粘土砂。 天然粘土砂中加入适量水后具有良好的塑性和一定的湿强度。 铝合金液较轻，使用天然粘土砂时要注意控制含水量，以 免由于型砂透气性低而造成呛火和气孔缺陷。铝合金的浇注 温度低，热容量小，对砂粒和粘结剂的破坏少，型砂可反复 应用。 为了防止燃烧，型砂中含水量应尽可能低。过去在型砂中 还要加入硼酸、硫磺和氮化物作保护剂，以形成保护性气体 和保护膜防止镁被氧化和燃烧，但在浇注后产生大量有毒气 体。现在国内工厂已改用含有硼酸、菱镁矿和烷基磺酸钠等 23 附加物的“无毒型砂”，其毒性小，烟气少，对镁合金有良 好的保护效果。
(三)高温强度
型砂高温强度又称热强度， 是指型砂在高温作用下的强 度
影响粘土型砂高温强度的主要因 素有：粘土的种类及加入量、湿 态含水量、附加物的性质及加入 量等。
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(四)表面强度
系指铸型或砂芯的表层强度。
提高铸型和砂芯的表面强度的两种方法：一是采用颗 粒分散的原砂、增加粘土加入量、采用膨润土代替普 通粘土等以提高型砂的整体强度；二是在铸型或砂芯 表面喷刷涂料。
3)透气性。高密度造型的砂粒排列比较密实，所以要求透气 性稍微高些。多数集中于100-120。 4)抗夹砂结疤能力。高密度造型的紧实程度高，所以希望 型砂具有较好的抗夹砂结疤能力，工厂根据铸件的特点不 同，对型砂的热湿拉强度有不同的要求。普通铸件用型砂 热湿拉强度一般为1.0-2.0kPa，较敏感铸件用型砂有时要求 ＞2．5kPa。因此在选用粘土时，可以混合使用钙质和钠质 膨润土，或是全部采用质量优良的钠质膨润土或活化膨润 土。 5)抗机械粘砂能力。由于高密度造型的砂型比较紧实，生 产铸铁件时可以降低型砂中的有效煤粉含量。这对于防止 呛火和火爆炸粘砂也有好处。一些工厂使用的型砂实际煤 粉含量大体在3％-6％(质量分数)范围内，典型的为挥发物 26 约2．o％，灼烧减量约6．o％。