砂型铸造方案

名词解释 1.型、芯砂：将原砂或再生砂 +粘结剂+ 其它附加物等所混制成的混合物为型砂 或芯砂（其中将其用于铸型者被称为型 砂,用于制砂芯者称为芯砂）。 2. 铸型：形成铸件外观轮廓的用型砂制 成的空腔称为铸型。 3. 铸（砂）芯：形成铸件内腔的用芯砂 制成的实体称为砂芯。
一．
型（芯）砂粘结方式
粘结剂粘结后的原砂形状 （SEM照片）
根据铸件的合金种类、质量、壁厚的不同来选定原 砂的化学成分和矿物组成
• 铸钢浇温高达1500℃左右， 铸铁的浇注温度一般在 1400 钢液含碳低，型腔中缺乏 ℃ 以下，铁液中含有较多 能防止金属氧化的强还原 碳分，湿型浇注时型砂中 性气氛，与铸型相接触的 界面上金属易氧化生成 加入有煤等附加物，能产 FeO等金属氧化物，因而 生大量还原性气氛，在与 较易与型砂中的杂质进行 铸型相接触的界面上金属 化学反应而造成化学粘砂。 基本不氧化，实际上湿型 所以要求原砂中Si02含量 应较高，有害杂质亦应严 铸铁件无化学粘砂现象。 格控制。铸钢件的浇注温 度愈高，壁厚愈厚，则对 原砂中Si02含量的要求就 愈高。
铸造用砂型的种类及制造
• • • • • • • （一）概述 （二）粘土湿型 （三）钠水玻璃砂型 （四）壳芯(型) （五）热(温)芯盒法砂芯 （六）自硬冷芯盒法砂型（芯） （七）气硬冷芯盒法砂芯
（一）砂型铸造的工艺流程
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（1）手工造型(芯)
（2）机器造型(芯) 用机 器完成全部或部分造 型工序，称为机器造 型。
（二）粘土湿型
又称潮模砂型green sand mold）:造好的砂型，不经 烘干，直接浇入高温金属液。 1）面砂（facing sand）:在造型时铺覆在模样表面上构成型 腔表面层直接与金属液接触的型砂，其型砂是经特殊配制 以达到改善铸件表面性能的目的。 2）背砂（backing sand）,又叫填充砂： 铺覆在面砂背后， 填充满砂箱用的型砂，其质量要求比面砂低。 3）单一砂（unit sand）: 对于中小件造型，一般不分面、 背砂而用一种砂，其优点是型砂混制方便、简化，适用于 大量生产的机械化程度高，有旧砂再生设备的工厂或车间。
1.机械粘结剂型芯----以粘土为粘结 3.物理固结----指用物理学原理产生 的力将不含粘结剂的原砂固结 剂的粘土型芯砂所产生的粘结； 在一起，磁型铸造法、负压造 2.化学粘结剂型芯----型芯砂在造型、 型法或真实密封造型法或薄膜 芯过程中，依靠其粘结剂本身 负压造型法，以及消失模造型 发生物理、化学反应达到硬化， 法。 从而建立强度，使砂粒牢固地 粘结为一个整体。有机、无机 粘结剂，其中无机粘结剂为钠 水玻璃 • 及熔（溶）模铸型，而有机分 别介绍热硬、自硬和气硬树脂 砂型（芯）；
2.原砂（2）-----非石英质原砂
• 硅砂缺点：热膨胀系数比 较大，而且在573℃时会 因相变而产生突然膨胀----铸件若裂；热扩散率比较 低；容易与铁的氧化物起 作用等。这些都会对铸型 与金属的界面反应起不良 影响。在生产高合金钢铸 件或大型铸钢件时，使用 硅砂配制的型砂，铸件容 易发生粘砂缺陷，使铸件 的清砂十分困难。 • 非石英质原砂是指矿物组 成中不含或只含少量游离 Si02的原砂。 • 目前可用的非石英质原砂 有橄榄石砂、锆砂、铬铁 矿砂、石灰石砂、镁砂、 刚玉砂、钛铁矿砂、铝矾 土砂等。真正广泛使用的 仍为石英砂。
湿型的生产特点
• （1）生产灵活性大，适用面广，既可手工，又可机器、 以及流水线生产，既可生产大件，也可生产小件，可铸钢 （中小件），也可铸铁，有色合金等。 • （2）生产效率高，生产周期短，便于流水线生产，可实 现机械化及自动化，汽车，柴油机，抢拖拉机行业应用最 广（300～500kg铸铁薄壁件）。 • (3)用原材料成本低，来源广。 • （4）节省能源、烘干设备和车间生产场地面积。 • （5）因不经烘干，砂箱寿命长。 • （6）缺点：操作不当，易产生一些铸造缺陷：夹砂结疤， 鼠尾，砂眼，胀砂，粘砂等。
第二章 各种典型铸造技术原理方法
铸造的俗称 --------“翻砂” “砂”-----铸型芯材料 “ 翻”-----制造技术
第二章各种典型铸造技术原理方法
第1节 砂型铸造 一、铸造用砂型的种类及制造(重点） 二、砂型(芯)的烘干、合箱与浇注 三、铸件的落砂、清理及后处理 四、铸件质量检验与缺陷修补
粘土湿型所用的主要原材料 粘土湿型的配方为： 原砂（或旧砂）100， 粘土（膨润土）1～5％， 煤粉～8％， 水～6％， 以及其它附加物。
1.原砂（1）----石英砂
主 要 成 分 为 二 氧 化 硅 （ SiO2 ） 和 少 量 的 杂 质 （ Na,k,Ca,Fe等氧化物）。
• （1）含泥量：指其直径<0.02mm的细小颗粒的 含量; • （2）颗粒组成：砂粒的粗细程度;砂粒的粗细分 布的集中程度(国家行业标准）; • (3)原砂颗粒形状及表面状况－粒形和圆球度； • (4)原砂的矿物组成和化学成分 •
膨润土微观形貌
粘土的粘结机理
• 粘土在水中形成的粘土-水体系是胶体，带负电的粘土颗粒将极性水分 子吸引在自己的周围，形成胶团的水化膜，依靠粘土颗粒间的公共水 化膜，通过其中的水化阳离子所起的“桥”或键的作用，使粘土颗粒 相互结合起来，在水化膜中处在吸附层的水分子被粘土质点表面吸附 得很紧，而处于扩散层中的水分子较松，公共水化膜就是粘土胶粒间 的公共扩散层。
3．粘土----膨润土
• 粘土的矿物成分粘土是湿型砂的主要粘结剂。粘土被水湿 润后具有粘结性和可塑性；烘干后硬结，具有干强度，而 硬结的粘土加水后又能恢复粘结性和可塑性。 粘土主要 是由细小结晶质的粘土矿物所组成的土状材料。
膨润土的主要组成为蒙脱石,其是典 型的2：l型三层结构的粘土矿物
其单位晶层是由两层硅 氧四面体，中间夹着 一层铝氧八面体组成 的。四面体的尖端指 向单位晶层内部，四 面体与八面体共同占 有氧。晶层沿水平方 向延伸，并在垂直方 向(c轴)层层叠起。