(工艺技术)铸造工艺性之粘土型砂的性能
粘土型(芯)砂
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
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。
(3)复用性：型砂复用性又称耐用性。它指型砂经多次 13
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。
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
以更快地达到预定的型砂性能，缩短混砂时间。
27
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。
11
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。
铸造粘土砂
铸造粘土砂
铸造粘土砂是一种用于制作铸造模型的材料。
这种砂被称为铸造砂，是一种特殊的砂土，具有一定的粘性和可塑性，使其适用于铸造过程中的模型制作。
以下是有关铸造粘土砂的一些基本信息：
1. 成分：铸造粘土砂通常由砂土、粘土、水和其他添加剂组成。
这些成分的比例可以根据具体的应用和要求进行调整。
2. 粘性和可塑性：铸造粘土砂的主要特点是具有一定的粘性和可塑性。
这使得它可以被塑造成各种形状，以适应不同的铸造模型需求。
3. 耐火性：铸造砂需要具备一定的耐火性，以便在铸造过程中能够承受高温。
4. 制备：制备铸造粘土砂通常涉及将砂土和粘土混合，逐渐添加水以达到适当的湿度。
混合物会被压缩成需要的形状，并最终形成铸造模型。
5. 应用：铸造粘土砂广泛用于金属铸造过程中，特别是铁和铝的铸造。
在铸造过程中，这种砂被用来制作铸型，然后熔化的金属被注入模型，最终得到所需的铸件形状。
需要注意的是，不同的铸造应用可能需要不同类型的铸造砂，以满足特定的要求和性能标准。
黏土砂型铸造工艺过程及特点
黏土砂型铸造工艺过程及特点按生产工部分类，黏土砂型铸造又可分为造型工部、制芯工部、砂处理工部、熔化工部、清理工部五大部分。
每个工部所采用的工艺、材料、装备、控制方式等都会影响铸件的生产质量。
1.造型工部造型工部是铸造车间及生产的核心工部，典型的黏土砂造型工艺流程如图1-1所示。
图1-1 典型的黏土砂造型工艺流程造型工部的主要生产工序是造型、下芯、合箱、浇注、冷却和落砂。
在铸造生产过程中，由熔化工部、制芯工部和砂处理工部供给造型工部所需的液态金属、砂芯和型砂；造型工部将铸件和旧砂分别运送给清理工部和砂处理工部。
获得高精度和足够紧实度铸型是造型工部的主要任务，也是生产高表面质量和内在质量铸件的前提之一。
目前的实际生产中，除少量手工造型方法外，常用的机器造型有：震压式造型、多触头高压造型、射压造型、静压造型、气冲造型等。
不同的铸件产品、质量要求和生产率，可选择不同的造型方法及装备。
2.制芯工部制芯工部的任务是生产出合格的砂芯。
典型的制芯工部工艺流程如图1-2所示。
图1-2 典型的制芯工部工艺流程由于采用的黏结剂不同，芯砂的性能（流动性、硬化速度、强度、透气性等）都不相同，型芯的制造方法及其所用的设备也不相同。
根据黏结剂的硬化特点，制芯工艺有如下几种：1）型芯在芯盒中成形后，从芯盒中取出，再放进烘炉内烘干。
属于此类制芯工艺的芯砂有黏土砂、油砂、合脂砂等。
2）型芯的成形及加热硬化均在芯盒中完成。
属于这类制芯工艺的有热芯盒及壳芯制芯等。
3）型芯在芯盒里成形并通入气体而硬化。
属于这类制芯工艺的有水玻璃CO2法及气雾冷芯盒法等。
4）在芯盒中成形并在常温下自行硬化到形状稳定。
这类制芯工艺有自硬冷芯盒法、流态自硬砂法等。
在制芯工部中，制芯机是核心设备。
但砂芯的质量除与制芯机装备水平有直接关系外，还与芯砂种类、硬化方式、砂芯的形状结构等有关。
3.砂处理工部砂处理工部的任务是提供造型、制芯工部所需要的合乎一定技术要求的型砂及芯砂。
不锈钢铸造工艺环节简述如下
主要的工艺环节简述如下:1. 配砂型砂( 包括芯砂) 是多种造型材料的混合物。
根据铸件对型砂的要求, 将造型材料按一定的比例均匀地混和, 这项工作叫做配砂。
型砂通常是由砂子和粘结剂所组成。
砂子是耐高温的材料，是型砂中的主体。
粘结剂的作用是把砂粒粘结在一起。
粘结剂中应用最广泛的为粘土。
有时为了满足某些性能要求，型砂中还加入其它造型材料，如煤粉、术屑等。
型砂性能对铸件产量和质量的影响很大。
例如型砂的可塑性不好，就不易得到清晰的型腔; 型砂的强度不高，则容易在起模和搬运过程中发生损坏，在浇注过程中发生冲砂等; 型砂的透气性差，就不能将浇注过程中产生的大量气体及时排出，而这些气体进入金属液, 就会使铸件产生气孔; 型砂的耐火性不好, 在浇入高温的金属液后，型砂就会因熔化而粘结在铸件的表面上, 形成粘砂; 型砂的退让性不好，会对凝固后的铸件收缩产生较大的阻力, 由此可能使铸件形成裂纹等造型材料的质量, 配砂工作的好坏等，将影响型砂的性能, 进而影响铸件的质量。
生产中对配制好的型砂，经常用仪器进行测定, 以保证型砂的各项附合要求。
较为简便的检验方法, 用手抓起一把型砂，紧捏后放开，如砂团不松散而且不粘手，手印清楚，把它折断时，断面平整均匀, 则表示型砂的强度、可塑性等性能较好。
2. 造型利用铸模或其它方法制成所需的砂型, 这项工作叫做造型。
实际生产中, 铸件的形状、大小和技术要求等，变化很大，因而造型方法也是多种多样的。
现粗略分类简述如下:(1) 按造型方法分，有手工造型和机器造型。
虽然手工造型没有机器造型产量高、质量好, 但由于需要准备的工作量较少, 灵活性和适应性又较大，所以当铸件生产的批量不大时，目前还是采用手工造型。
(2) 按造型用的铸模分, 有实样模造型和刮板造型。
对造型来说, 实样模造型比刮板造型容易，但做铸模的工时和所用去的材料较多。
生产中一般是采用实样模造型, 特别是铸件的生产数量较多时。
(3) 按砂型所处的地点分, 有砂箱造型和地面造型。
铸造粘土湿型砂的特性及其控制要点
铸造粘土湿型砂的特性及其控制要点摘要：针对铸造湿型砂的特性，组成，回收混配，覆膜砂对型砂的性能影响等方面控制，从而提高铸件的质量。
关键词：型砂;粘土；覆膜砂前言：铸造技术历史悠久，从人类进入青铜时代起，就用手工铸造生产了精美绝伦的产品。
铸造的三大基础是：炉子、模子、型砂。
型砂的主要原料是：原纱（烘干砂），粘土，旧砂，芯砂；型砂对铸件的质量起着决定性的影响。
1 粘土混型砂的特性通常都说粘土是湿型砂的粘结剂，实际上这种说法是不贴切的，粘土湿型砂中的粘结剂是粘土和水按一定比例混配组成的，水是粘结剂中的重要组成部分，但是水必须是自来水或蒸馏水，否则会影响型砂的湿压强度。
1.1 土水比采用高压造型工艺时，大部分土水比都在3： 1左右。
在这种条件下，型砂的可紧实性也最适合高压造型的要求(约在35~ 45之间)。
水与粘土混合后产生粘土膏，但水分再增多，其粘度随之降低，强度也相应下降。
采用震压式造型机造型时，型砂的强度就应该低一些。
因为型砂的强度越高，其抵抗变形的能力越强, 韧性就差，为适合这种工艺要求，型砂中的土-水比例就应该适当高一些，一般以控制在3： 2左右。
1.2 粘土混型砂的砂粒结构砂粒之间的粘结，是靠粘土来实现的。
理想的情况是：水和粘土混合充分，成为均匀的粘土膏，粘土膏又均匀地分布在每一砂粒的表面，砂粒之间由其表面的粘土膏彼此相连而形成的粘结桥粘结起来，其间的空隙可使型砂具有必要的透气性。
1.3 粘土湿型砂的混砂效率粘土湿型砂的混砂效率是指：型砂中实际上起粘结作用的膨润土量与其中的活性膨润土含量之比就是混砂效率，混砂效率= 有效膨润土量/活性澎润土含量 X 100 %,由于粘土膏属于半固态性质，粘度很高，难以混配均匀，用于混制粘土湿型砂的混砂机，所需的功率比供砂能力相同的树脂砂混砂机大得多，混砂所需要的时间也更长。
如果充分加水，并加以长时间的混制，使混砂效率提高到80%以上，型砂的可紧实性就会远高于60.根本就不能使用，更不用说让型砂中的活性粘土全部都起作用了。
3第三章粘土型砂_铸造工艺学
粘结剂可分为物理成膜粘结剂与化学成膜粘结剂两大类。
可分为有机粘结剂与无机粘结剂两大类。
粘土是含水铝硅酸盐的混合体，主要化学组成为SiO2、 Al2O3和结晶水。随着地质生成条件的不同，同时会含少量的碱金 属与碱土金属氧化物以及着色氧化物(Fe2O3、TiO2)等。
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。
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。 (1) 高度差法； (2) 硬度比值法； (3) 底孔重量法； (4) 侧孔重量法； (5) 环形空腔法； (6) 三角槽法； (7) 测定型砂的紧实率或过筛性。
表面强度系指铸型或砂芯的表层强度。
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。
型砂使气体逸出的能力称为透气性。
(1) 原砂的颗粒特性 (2) 水分 (3) 粘土 (4) 附加物、混砂工艺及紧实度
通过型砂试样的气体量Q可用下式表示
KPFt Q H
K值愈大表示型砂的透气性愈好，其单位为cm4／(g· min)， 但一般不写，把透气性当作无因次值。透气率的测定方法有标准 法和快速法两种。
“桥联结”发生于相邻粘土颗粒所吸附离子的水 化膜之间，阳离子及其水化膜的作用就像一座“水桥” 附加在粘土的表面联结上。只有当存在吸附阳离子时 才可能产生这种“桥联结”，“桥联结”的强弱受离 子种类的影响，也受粘土与水的重量比的影响。实际 上，粘土吸附阳离子的表面往往只占它整个表面的很 少一部分，所以由桥联结而产生的粘结力是较小的， 而表面联结是形成湿态粘结力的主要原因。
砂型铸造——黏土砂型
固整体的岩石则称为石英岩。
6.1 黏土砂型
对原砂提出的质量要求：
1）含泥量――含泥量指原砂中直径小于0.02mm（20µm）的细小颗 粒的含量（质量分数），其中既有黏土，也包括极细的砂子和其它 非粘土质点。 原砂含泥量检测方法： 利用不同颗粒尺寸的砂粒在水中下降速度不同，将原砂中颗粒 直径>20µm 与直径<20µm的颗粒分开。检验时，称量烘干的原砂并 置入烧杯中，加入水及分散剂，煮沸及搅拌使其充分分散；然后反 复按规定时间沉淀，虹吸排除浑水和冲入清水。直到水清后，由烘 干的残留砂样质量即可计算出原砂含泥量。
适宜干湿程度的水分一也不同。
6.1 黏土砂型
6.1.2 湿型砂性能要求
1.水分和紧实率
2)紧实率：湿型砂用1 MPa的压力压实或者在锤击式制样机上打击3
次，用试样紧实前后高度变化的百分数来表示。 （1）测定方法的依据:较干的型砂自由流入试样筒中时，砂粒松散 密度较高，在相同的紧实力作用下，型砂体积减小较少。 （2）根据型砂紧实率大小的变化，就可以检查出型砂水分是否合
6.1 黏土砂型
6.1.2 湿型砂性能要求
5.起模性、变形量、韧性和破碎指数
1）型砂的起模性是表示起模时模样或模板与砂型分离时，砂型是
否容易损坏，产生开裂或掉落的性能。
6.1 黏土砂型
6.1.2 湿型砂性能要求
起模性的好坏与型砂的湿态抗压强度是两种不同的特性。
（1）抗压强度不仅反映了型砂的黏结力大小，还反映了砂粒受压
（1）湿型(简称湿型)：造好的砂型不经烘干，直接浇人高温金属 液体; （2）干砂型(简称干型)：在合箱和浇注前将整个砂型送入窑中烘 干;
（3）表面烘干砂型(简称表干型)：在浇注前对型腔表层用适当方
铸造技术！粘土湿型砂所有优缺点及几种常用的附加材料
铸造技术！粘土湿型砂所有优缺点及几种常用的附加材料黏土湿型砂是铸造行业中人人都很熟悉的事物，正是因为我们对它太“熟悉”了，铸造行业不少同仁反而是‘与之久处而不知其香’，对它的一些特性只知其梗概，而未深究其精微，因而，虽然天天离不了它，却不能运用自如，充分发挥它的作用。
一、黏土湿型砂优点1、使用历史最悠久的造型材料从开创人类文明的‘青铜时代’起，我们就离不了黏土湿型砂，由于没有记载可考，不能确切地说出其应用的最早年代，认为其有5000年左右的历史，可能不会是夸大其词。
当然，早期的黏土湿型砂与目前所用的差别很大，而且所用主要是天然的黏土黏结砂，采掘以后，加水混拌后就可以使用。
这种黏土砂中的黏土主要是高岭土质的耐火黏土，一个典型的例子就是我国南京附近出产的六合红砂，以前一度真可谓是闻名遐迩，直到20世纪50年代初期，我国第一个五年计划期间，不少手工作业的铸造厂仍然使用。
18世纪后期，简单的造型机问世以后，逐渐强化了对型砂性能的要求。
随着造型机不断地改进、优化，19世纪初期又催生了混砂机，加速了由天然黏土黏结砂到用混砂机配制的合成砂的转变。
用混砂机配制的合成砂推广应用以后，为了适应不断提高造型机的生产效率、提高铸件质量的要求，莫来石质膨润土的应用，在改善黏土湿型砂的质量方面的作用，应该说是至关重要的、具有划时代的意义。
目前，世界各国所用的黏土湿型砂全都都是加膨润土配制的膨润土的应用至少有一百多年了，但是，我们对膨润土的认知还很不够，今后必须不断深化对它的了解。
2、黏土湿型砂性能控制的空间宽阔，对各种造型方式的适应性很好粘土湿型砂，有较高的湿强度，在舂实过程中，其流动性较差，使砂型紧实所需的能量较多，但是，其适应各种造型方式的能力很好。
从最原始的手工造型，到各种现代化的自动造型生产线，用黏土湿型砂作为造型材料，都有令人满意的效果。
黏土湿型砂对各种舂实方式，如手工紧实、舂实、震实、压实、抛砂、射砂、气冲、静压、等造型工艺，都能适应。
铸造型砂常用性能检测方法-粘土砂、水玻璃砂
---粘土砂、水玻璃砂测试
2012年10月10号
1-1
目
1、序言
录
2、砂型原材料性能测试方法 3、树脂砂常用性能测试方法 4、粘土砂常用性能测试方法 5、水玻璃砂常用性能测试方法 6 、结束语
华中科技大学材料学院
2013-9-20
2
4、粘土型砂性能测试方法
粘土型砂常用性能测试 粘土砂的常用检测性能如图所示。
华中科技大学材料学院
2013-9-20
21
5、水玻璃砂性能测试方法
（4）抗压强度 水玻璃砂砂的抗压强度指型砂抵抗外力破坏的能力。
强度的测定： ①将已打好的Ф50x50mm标准抗压强度试样在规定的试验 条件下分别放臵1h、2h、5h和24h，测定其抗压强度；
②测定的5个试样的强度值，去除最大值和最小值，再取平
③加清水至洗砂杯标高125ml，玻璃棒搅拌30s后静臵10min，滤 除浑水； ④第二次再加清水至洗砂杯标高125ml，玻璃棒搅拌30s后静臵 5min，滤除浑水，重复多次直至水透明无泥为止； ⑤最后一次将清水排除后，烘干试样，称重。
m1 m 2 w(泥) 100 % m1
2013-9-20
易产生气孔缺陷。
测试方法： ①将发气量测定仪升温至900℃，保持恒温； ②称取试样3g±0.001g臵于瓷舟中，将盛有试样的瓷舟送 入发气性仪的石英管红热部分，迅速封闭管口，发气性仪 开始记录发气量数据； ③经过3分钟后读取试样的发气量（或者发气性仪显示的发 气曲线开始下降时读数）。
注：瓷舟使用前需经1000℃灼烧30min后，臵于干燥器中冷 却至室温方能使用。
1）热湿拉强度：用热湿拉强度试验专用筒制备试样， 并将样筒臵于热湿拉试验仪上，将已加热到
铸造用粘土砂研发生产方案(一)
铸造用粘土砂研发生产方案一、背景随着制造业的不断发展，铸造行业面临着一系列的挑战。
为了提高产品质量、降低成本、并适应环保要求，对于铸造用砂的选择和制备技术提出了更高的要求。
粘土砂作为一种广泛使用的铸造砂料，具有其独特的优势，如成本低、易获取、工艺成熟等。
然而，随着行业标准的不断提高，对于粘土砂的品质和性能需求也在逐步提升。
因此，开展针对粘土砂的研发和生产方案，以提高其性能和质量，满足现代铸造工艺的需求，是当前行业内的迫切需求。
二、工作原理粘土砂主要由粘土、水和其他添加剂组成。
其工作原理主要基于粘土的物理化学性质。
粘土具有较好的可塑性和粘结性，能够在砂粒之间形成粘结桥，提高砂型的强度和稳定性。
同时，粘土还能吸收铸造过程中产生的热量，减少砂型温度梯度，提高铸件的质量。
此外，粘土还能提高砂型的透气性，有助于型腔内气体的排放，减少铸件气孔等缺陷。
三、实施计划步骤1.调研与材料收集：收集关于粘土砂的相关文献和数据，了解其性能、应用领域和市场需求。
2.确定研发目标：根据市场需求和行业标准，确定粘土砂的研发目标，如提高强度、降低膨胀率、提高透气性等。
3.实验设计：根据研发目标，设计实验方案，包括选择合适的粘土矿源、确定粘土砂的制备工艺、以及进行性能测试等。
4.实验实施：按照实验方案进行实验操作，包括粘土矿的选取、破碎、研磨、混合、干燥、焙烧等步骤。
5.性能测试与评估：对制备得到的粘土砂进行性能测试，包括强度、透气性、膨胀率等指标。
对比市售粘土砂的性能，对新产品进行评估。
6.优化与改进：根据性能测试结果，对制备工艺进行优化和改进，以提高产品的性能和质量。
7.工业化生产：在完成实验研究和优化改进后，进行工业化生产。
制定生产工艺流程，配置生产设备，进行批量生产。
8.市场推广：将新产品推向市场，与铸造企业进行合作推广，宣传产品的优势和特点。
四、适用范围本方案适用于各类铸造企业，包括汽车、机械、航空航天、船舶等领域的铸造工厂。
砂型铸造-黏土砂型PPT课件
节能减排
通过技术改进和设备升级， 降低黏土砂型铸造过程中 的能耗和排放，实现绿色 生产。
环境友好型材料
开发环境友好型的黏土材 料和辅助材料，减少对环 境的污染和破坏。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
制备。
制备过程包括破碎、混合、筛选、 干燥等环节，以确保黏土的粒度、
含水率等指标符合要求。
黏土的制备需根据具体情况进行 调整，以满足不同铸件的要求。
砂型制作
砂型制作是黏土砂型铸造的核心环节，需要将制备好的黏土按照设计要求制成砂型。
制作过程包括造型、修整、装配等环节，需要使用各种工具和设备，如模样、芯盒、 压实器等。
01
02
03
04
强度较低
相对于其他砂型，黏土砂型强 度较低，容易破损。
生产周期长
黏土砂型需要经过干燥、硬化 等步骤，生产周期相对较长。
环境污染
在生产过程中，黏土砂型会产 生一定的粉尘和废弃物，对环
境造成一定污染。
精度控制难度大
由于黏土砂型的可塑性，铸件 尺寸精度较难控制，需要较高
的操作技能。
黏土砂型的应用场景
砂型设计
砂型设计是黏土砂型铸造的第一步， 需要综合考虑铸件的结构、尺寸、重 量等因素，以及生产条件和工艺要求。
设计师需熟悉铸造工艺和材料特性， 以确保设计出的砂型能够满足生产要 求。
设计时需选择合适的分型面、浇注系 统、出气孔等，以确保铸造过程顺利 进行。
黏土制备
黏土是制作黏土砂型的主要原材 料，需要选择合适的黏土并进行
中小型铸件生产
适用于生产中小型、结构简单 的铸件，如机械零件、农业机
械等。
单件或小批量生产
适用于单件或小批量生产，能 够快速满足客户需求。
黏土湿型砂的性能要求
黏土湿型砂的性能要求为了制造出合格的砂型和砂芯，黏土湿型砂应具有良好的常温工艺性能，如湿度、流动性、强度、可塑性与韧性、不粘模性等。
液态合金浇入铸型后，与型腔表面砂层之间发生着机械作用、热作用和化学作用。
机械作用是指液态合金充填过程中对腔壁的动压力和静压力，合金液凝固收缩时对铸型产生的压应力。
热作用是由于合金液与铸型腔存在着很大的温差，型腔壁被强烈加热，靠近合金液的型腔表面加热特别严重，局部甚至开裂或烧结。
化学作用是液态合金及其氧化物与型腔表面的砂层发生化学反应。
因此黏土湿型砂应具有良好的高温性能，如耐火度、发气性、热膨率、溃散性、退让性等。
下面分别简述这些主要性能。
1）湿度（水分）为了得到所需的可塑性、韧性和湿态强度，黏土湿型砂必须含有适量水分。
生产现场判断型砂湿度有以下几种方法：有丰富经验的混砂和造型工人常根据手捏型砂是否容易捏成闭和是否粘手来判断型砂的干湿程度；还可根据捏紧的动作中型砂是否柔软和变形情况来判断型砂的可塑性；根据手指掐碎砂团时用力大小判断型砂的湿强度是否合适。
如果用手捏砂时，只有潮的感觉，不觉得沾手，且柔和，印在砂团上手指痕迹清晰，那这样的型砂干湿度就比较合适。
2）流动性型（芯）砂在外力或自重作用下，沿模样（或芯盒表面）和砂粒间相对移动的能力称为流动性。
流动性好的型砂可形成紧实度均匀、无局部疏松、轮廓清晰、表面光洁的型腔，这有助于防止机械粘砂，获得光洁铸件。
此外，还能减轻型砂紧实时的劳动强度，提高生产率和便于实现造型、制芯过程的机械化。
3）强度型砂必须具备一定的强度以承受各种外力的作用，如果强度不足，在起模、搬运砂型、下芯、合型等过程中，铸型有可能破损塌落；浇注时可能承受不住金属液的冲刷和冲击，冲坏砂型而造成砂眼缺陷，或者造成胀砂（铸件肿胀）或跑火（漏铁液）等现象。
但是强度也不宜过高，因为高强度的型砂需要加入更多的黏土，不但增加了水分需求量，降低了砂型透气性，还会使铸件的生产成本增加，而且给混砂、紧实砂型和落砂等工序带来困难。
铸造用粘土砂
铸造用粘土砂一、引言粘土砂作为铸造行业中的重要原材料，具有举足轻重的地位。
本文旨在全面剖析铸造用粘土砂的特性、制备工艺、应用领域以及未来发展趋势，以期为相关领域的研究与实践提供有价值的参考。
二、粘土砂的基本特性粘土砂主要由粘土、石英砂和水组成，其中粘土是粘结剂，石英砂是骨料，水则是作为粘土的塑化剂。
粘土砂具有良好的可塑性、粘结性和耐火性，这使得它在铸造过程中能够有效地保持铸型的形状和尺寸精度。
此外，粘土砂还具有一定的吸湿性、透气性和溃散性，这些性能对于保证铸件质量至关重要。
三、粘土砂的制备工艺粘土砂的制备过程包括原料选择、混合、碾磨、筛分和储存等环节。
首先，需要选用优质的粘土和石英砂作为原料，确保粘土砂的基本性能。
然后，将粘土和石英砂按照一定的比例混合，并加入适量的水进行搅拌，使粘土砂具有良好的工作性能。
接下来，通过碾磨和筛分处理，去除粘土砂中的杂质和大颗粒，以获得更加均匀的粘土砂。
最后，将制备好的粘土砂储存起来，以备后续使用。
四、粘土砂在铸造中的应用粘土砂广泛应用于各种铸造工艺中，如砂型铸造、熔模铸造、消失模铸造等。
在这些工艺中，粘土砂主要作为造型材料，用于制作铸型和型芯。
由于粘土砂具有良好的成形性和溃散性，能够有效地保证铸件的形状和尺寸精度，同时降低铸件表面的粗糙度。
此外，粘土砂还能够承受高温金属液的冲刷和侵蚀，从而保证铸件的完整性和质量。
五、粘土砂的优缺点分析粘土砂作为铸造材料具有显著的优点。
首先，其原料来源广泛且价格低廉，使得铸造成本相对较低。
其次，粘土砂的制备工艺简单成熟，易于实现大规模生产。
此外，粘土砂在使用过程中具有良好的工作性能和环保性能，能够满足各种复杂铸件的生产需求。
然而，粘土砂也存在一定的缺点。
首先，其强度相对较低，容易受到外力作用而变形或破损。
这在一定程度上限制了粘土砂在大型、复杂铸件生产中的应用。
其次，粘土砂的耐火性有限，当面对高温金属液时可能发生烧结或熔化现象，从而影响铸件质量。
砂型铸造的分类
砂型铸造的分类1. 概述砂型铸造是一种常用的金属铸造方法，通过在砂型中浇注熔化的金属，使其凝固成为所需的零件。
根据不同的要求和应用场景，砂型铸造可以分为多种分类。
本文将对砂型铸造的分类进行详细的介绍和讨论。
2. 分类方式一：按模具材料分类根据模具材料的不同，砂型铸造可以分为以下几种类型：2.1 粘土砂型铸造粘土砂型铸造是最常见的砂型铸造方法之一，使用粘土作为模具材料。
粘土具有较好的塑性和可塑性，便于成型。
但粘土砂型的强度较低，易于破坏，适用于生产较小的零件。
2.2 硅砂型铸造硅砂型铸造使用硅砂作为模具材料。
硅砂具有良好的抗热性和耐磨性，适用于生产较大、复杂的零件。
同时，硅砂型铸造还可通过加入添加剂等方式改善砂型的性能。
2.3 粘土与硅砂复合砂型铸造粘土与硅砂复合砂型铸造是将粘土和硅砂相互混合制备的砂型。
这种砂型既具有粘土砂型的塑性，又具有硅砂砂型的抗热性和耐磨性，适用于中小型零件的生产。
3. 分类方式二：按砂型制备方式分类根据砂型的制备方式的不同，砂型铸造可以分为以下几种类型：3.1 手工制备砂型铸造手工制备砂型铸造是传统的砂型铸造方法，依靠人工操作制备砂型。
这种方式制备的砂型成本低，适用于小批量、个别生产的情况。
但由于制备工艺受人的经验和技术水平的限制，其精度和质量有一定局限性。
3.2 机械制备砂型铸造机械制备砂型铸造是利用机械设备和工具来制备砂型。
常见的机械制备方法包括模具铸造、砂芯成型等。
机械制备的砂型精度高、质量稳定，适用于大批量、规模化生产。
3.3 数字化制备砂型铸造数字化制备砂型铸造是利用计算机辅助设计和制造技术来制备砂型。
通过三维建模、快速成型技术等手段，可以实现复杂零件的高精度制备。
数字化制备砂型铸造具有工艺灵活、周期短、资源利用高的优势，适用于高要求的定制化生产。
4. 分类方式三：按铸造方法分类根据不同的铸造方法，砂型铸造可以分为以下几种类型：4.1 垂直砂型铸造垂直砂型铸造是将铸模垂直放置，在模型上方浇注熔化金属的铸造方法。
砂型铸造——黏土砂型
6.1 黏土砂型
6.1.2 湿型砂性能要求
1.水分和紧实率 2)紧实率：湿型砂用1 MPa的压力压实或者在锤击式制样机上打击3 次，用试样紧实前后高度变化的百分数来表示。 （1）测定方法的依据:较干的型砂自由流入试样筒中时，砂粒松散 密度较高，在相同的紧实力作用下，型砂体积减小较少。 （2）根据型砂紧实率大小的变化，就可以检查出型砂水分是否合 适，并能较好地反映型砂的造型性能。一般情况下，混砂时的加水 量应按固定的紧实率范围来控制。
6.1.2 湿型砂性能要求
7.发气量和有效煤粉含量 1）型砂中的煤粉或其他有机附加物 在浇注受热后，产生的挥发物 在高温下进行气相分解后，在砂粒表面沉积形成光亮碳，从而可以 防止铸铁件表面机械黏砂，降低铸件表面粗糙程度。 2）煤粉等附加物的光亮碳含量可以用特殊装置测出，算出型砂中 有效煤粉含量，我国普遍采用的是测定型砂发气性的办法。发气性 测定大都是让待测定量样品在密闭体系中加热气化，或测定所产生 气体的容积(用单位质量析出的气体体积表示。（m3 /g)，或测定气 体的压力或称量残留物的质量，以确定发气量。
6.1 黏土砂型
6.1.1 黏土砂型铸造特点
3）表面烘干砂型(简称表干型)：在浇注前对型腔表层用适当方法 烘干一定深度(一般5一lOmm，大件20mm)。
与干型比，可节省烘炉，节约燃料和电力，缩短生产周期。近 年来，干型和表干型已大部分被化学粘结的自硬砂型所取代。
6.1 黏土砂型
6.1.1 黏土砂型铸造特点
6. 1.3 湿型砂用原材料及其质量要求
2. 非石英质原砂: 是指矿物组成中不含或只会少量游离Si02的原砂。 在铸钢生产中采用非石英质原砂来配置无机和有机化学黏结剂型砂、 芯砂或涂料。 1)优点：较高的耐火性、热传导率和较低的蓄热系数、热膨胀系数， 膨胀均匀，无体积突变，与金属氧化物的反应能力低。 2）缺点：材料中某种配料价格较高。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
铸造工艺性之粘土型砂的性能工艺性能：与各铸造工序的操作相关的砂型性能。
影响：生产率、劳动强度、同时影响铸件质量、流动性、可塑性、粘膜型、保存性、吸湿性、溃散性、复用性。
工作性能;直接影响铸件质量的型砂性能成为工作性能。
如湿强度、干强度、高温强度、热湿拉强度、透气性、发气性、耐火度、退让性、导热性等。
粘土砂的性能，主要取决于粘土和原砂的材料的性质及砂、土、水的配合比例在很大程度还受混制工艺、紧实度、温度等影响。
1.湿强度在外力作用下，型砂达到破坏时，单位面积上所承受的力称为强度。
型砂在湿态势的强度为湿强度。
影响：起模、翻转、合型、搬运过程中造成塌箱。
而在浇注时，则可能承受不住金属液的冲刷，冲坏铸型表面，使铸件产生砂眼，甚至炮火。
湿强度包括湿压、湿拉、湿剪强度。
湿强度主要取决于粘土的质量和加入量，含水量、原砂的颗粒组成、混砂质量、紧实程度。
（1）原砂在粘土加入量足够的情况下，砂粒越细、越不均匀，则型砂质点间的接触面积越大，湿强度越高。
（2）粘土和水分水分适当时，随着粘土量的增加，型砂的湿强度增高。
湿强度最大值在水/水+粘土=20%z左右时出现。
（3）混砂时间为了保证粘土砂获得一定的强度，混砂时间要充分，钠基膨润土由于吸水时间长，因此比钙基膨润土和普通粘土混砂时间长。
（4）紧实度随着紧实度的提高砂型质点紧密排列，相互接触面积增大，粘土的粘结性能更好的发挥，提高湿强度。
湿强度度对惰性粉末非常敏感，惰性粉末增加，湿强度增加，但是湿拉强度和湿剪强度会降低，砂型发脆，起模时容易损坏型腔。
2.干强度干强度对于干型、表面干型和干芯在运输、合型及浇注初期有着实际意义通常测定抗弯、抗压、抗拉和抗剪等干强度。
砂型烘干后，自由水和吸附水逸失，质点相互靠近，质点间附着力增加，砂型湿强度比干强度有显著增加。
砂粒大小对型砂干强度影响不显著。
影响干强度主要是粘土和水分。
在相同的粘土加入量的情况下，一般膨润土砂的干强度高于普通粘土砂。
但在实际生产中由于膨润土的用量和水分均较低，并且膨润土砂在100-200℃脱水量集中，如果不采取严格的烘干制度将会导致砂型和砂芯开裂，因而实际强度反而回比普通粘土砂低。
增加紧实度，能提高粘土砂的干强度。
3.热湿拉强度型砂式样在高温急热的条件下，因水分向内迁移，在表面层下数毫米处形成高湿度凝聚层，此层砂的的抗拉强度称为热湿拉强度。
此层砂的湿度较前增高50%以上，其温度低于水的沸点。
热湿拉强度之有正常室温的几分之一，是铸件产生加沙缺陷的主要原因之一。
粘土砂的热湿拉强度主要与粘土砂的种类和加入量有关。
钠基膨润土砂的热湿拉强度比钙基膨润土砂高。
钙基膨润土砂经过活化处理后热湿拉强度显著提高。
实验表明，NA2CO3的加入量4%左右最好。
粘土加入量增加时，各种粘土的热湿拉强度都有不同程度的提高。
其次提高式样的紧实度可使热湿拉强度提高;加入面粉、糊精等附加物可使热湿拉强度略有提高；当粘土含量不变时，随砂粒变粗，角形系数变小，热湿拉强度提高。
没有揉搓作用的混砂机混制的型砂，其热湿拉强度差。
4.高温强度试样在高温（相当于铸型在金属液作用下）测得的强度称为高温强度。
高温强度太低，型壁在金属液压力的作用下会产生移动，造成铸件壁厚偏差或变形、缩孔、缩松等缺陷。
高温强度过高，会阻碍铸件的收缩，使铸件应力增大，严重时造成裂纹。
随着温度的升高，型砂的高温强度逐渐增高，达到最高值后很快下降。
膨润土砂和普通粘土砂的高温强度均在950-1000℃左右。
随着粘土加入量的和湿态水分的增加热压强度会有明显的提高。
提高式样的湿强度和紧实度都能提高高温强度。
5.残留强度和溃散性铸型受高温作用后冷却至室温所具有的抗压强度称为残留强度。
铸件凝固冷却后，型砂和芯砂从铸件上清理下来的难易程度称为溃散性。
残留强度于高温强度有一定的关系，加热至高温强度最大值时的温度。
冷却下来的残留强度最小。
钙基膨润土砂和普通粘土砂的残留强度比钠基膨润土砂低，溃散性好。
增加粘土型砂的水分含量，残留强度提高；加入木屑可降低残留强度。
因此在保证必要的高温强度的条件下，不应过多的加入水分和粘土。
，以免恶化粘土砂的溃散性和残留强度。
6.表面强度型腔和砂芯表层的强度称为表面强度。
如果金属液对型腔表面进行冲刷和冲击力大于表面强度，会产生冲砂、砂眼、表面粗糙等缺陷。
表面强度的提高：刷涂料、在型砂中加入糖浆、糊精，提高紧实度，角形系数小和粒度分散的原砂。
7.透气性型砂孔隙透过气体的能力称为透气性。
金属液在浇入砂型时，以及浇入铸型后，在金属液的热作用下，型腔和砂型中的气体受热膨胀、水分蒸发、有机物燃烧或升华、碳酸盐分解等产生大量气体，这些气体如果不及时排出型外，浇注时容易产生呛火，甚至使金属液飞溅，铸件易产生气孔、浇不足等缺陷。
（1）原砂原砂对透气性的影响主要表现在砂的颗粒大小和颗粒均匀度方面。
圆形、颗粒粗大均匀、含泥量少的砂比表面积小，气体透过时所受阻力小，型砂的透气性好。
颗粒不均匀的原砂，细小颗粒镶嵌在大颗粒的空隙中，使型砂透气能力大幅下降。
（2）粘土和水分透气性随粘土加入量的增加而降低，对不同的粘土加入量都有对透气性最适应的含水量。
旧砂中含有较多的灰分，若不经除尘处理就回用时，会使型砂透气性变坏，强度降低。
（3）紧实度紧实度越高透气性越差。
（4）煤粉含量型砂中加入煤粉回使透气性降低。
（5）混制工艺为了使型砂混合均匀，混砂时间应足够，使粘土能形成粘土膜均匀包在砂粒表面。
但混砂时间过长，不但影响生产率，而且在用活化膨润土砂时易使型砂结块，影响到型砂的透气性。
对于不刷涂料的砂型，透气性不易过高，否则会造成铸件表面粗糙或粘砂缺陷。
8.发气性发气性是指型砂在加热时析出气体的能力，一般用单位面积的型砂被加热时所产生气体的量表示。
随发气物质的增加和浇注温度的提高，发气量增大；当型砂中加入有机粘结剂如（糖浆、糊精）发气量急剧增加，在考虑发气性时，发气速度和开始析出气体的而时间也很重要，因在铸件凝固初期，铸型中形成气体可能性大。
9.流动性型砂在外力作用或本身重力的作用下沿模样和砂粒间相对移动的能力称为流动能力。
流动性好的型砂可得到紧实度均匀、轮廓清晰、表面光洁、尺寸精确的型腔，有利于防止机械粘砂，并可减少紧砂时间和提高生产率。
粒度大而集中，角形系数小的砂流动性好。
粘结剂的性质和加入量对流动性也有很大影响。
实践证明钙基膨润土砂的流动性最好，普通粘土稍次，钠基膨润土最差。
在原砂加入量一定时，不能借提高水分来提高流动性。
混砂时间过久会使粘土砂结块，到哪混砂时间不足以致没混均匀，都显著降低流动性。
未经松砂处理的型砂流动性也较差。
加入柴油或重油提高流动性。
10.可塑性型砂在外力作用下变形，当去除外力后能完整保持所赋予的形状的能力称为可塑性。
型砂的可塑性好，可以制造出形状准确，轮廓清晰的型腔；起模时不易损坏；容易修型；铸件夹砂缺陷少。
但可塑性高的型砂，流动性差，型砂不易春实到需要的紧实度。
细砂配制的型砂可塑性比粗砂好。
当适当提高粘土含量可提高可塑性。
当粘土含量一定是适当提高水分含量可提高可塑性。
钠基膨润土砂的可塑性不钙基膨润土砂的可塑性好。
型砂中粉尘和失效粘土的增加，混砂时间短都可降低可塑性。
11..其它性能能（1）耐火度一般用烧结点来衡量。
型砂在高温作用发生溶化或烧结时温度称为烧结点。
影响原砂耐火度的主要因素是原砂的化学成分和矿物组成。
（2）复用性型砂反复使用后保留原有性能而能多次反复使用的性能。
粘土砂的复用性于原砂和粘土的性质有关。
反复使用时，其中砂粒体积膨胀和收缩而破碎细化，粘土丧失结构水或丧失重新获得层间水的能力成为死粘土。
钠基膨润土复用性最好，活化处理的钙基膨润土次之，普通粘土稍次，钙基膨润土最差。
（3）保存性配制好型砂放置一段时间后不损失其原有性能的能力称为保存性。
保存性主要取决于粘土保持水分的性质。
保存性排列顺序普通粘土、钙基膨润土、钠基膨润土、活化钙基膨润土。
（4）吸湿性烘干硬化后的型砂在储存过程中吸收水分的能力称为吸湿性。
干型（芯）吸收空气中的水分后将使强度下降，可能导致铸件产生气孔和夹砂缺陷。
影响吸湿性的的主要因素空气湿度、停放时间和附加物种类，型砂中加入纸浆残夜或水溶性材料等均会增加吸湿性。
（5）退让性当铸件凝固和凝固后继续冷却收缩时，型砂能被压缩而不阻碍铸件收缩的性能。
型砂退让性差会使铸件产生应力甚至产生裂纹缺陷。
型砂的退让性主要取决于其所在温度下高温强度。
高温强度高则退让性差。
，钠基膨润土砂的退让性最差。
随着粘土和水分的增加退让性下降。
在型砂中加入木屑、焦炭末等，有助于提高退让性。
在退让性要求高的铸件时常加入稻草绳。
铸件收缩时稻草绳已烧坏，就不会阻碍铸件收缩，清砂也比较容易。
（5）粘膜型造型或造芯时，型（芯）砂粘附在铸件表面的性质称为粘膜型。
粘膜是由于型（芯）砂的粘结材料与模样表面的附着力超出了砂粒之间的粘结膜的凝聚力造成的，故粘膜性于粘结材料和磨具材料有关。
膨润土特别是钠基膨润土产生粘膜时含水量较高，故较不易粘膜。
湿润的粘土对木材的附着力比较大，故木模较易发生粘膜。
当型砂的温度高，摸样温度低，因水气粘结，易发生粘膜。
粘土砂中含水量越高，越易发生粘膜为了减少粘膜，木质模样和木质芯盒表面应刷漆，或檫拭防粘膜材料，如石墨粉、松子粉、滑石粉、经稀释的重油、煤油等；降低型砂含水量，使用内聚力较大的钠基膨润土，旧砂温度不宜过高。
型（芯）砂需要具备多种性能，但无法同时使各种性能都较好，在制订和控制型砂性能时，必须根据合金种类、铸件类型和大小、生产方式等条件来具体确定，由此相应确定原砂、粘土种类及加入量、紧实度和配制工艺。