粘土湿型砂及其质量控制

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目 录
• 第 1章 • 第 3章 • 第 5章 绪论 湿型砂性能及其检测 铸件常见缺陷及其防止
• 第2章 湿型砂用原材料 • 第4章 粘土湿型砂的制备
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第1章 绪论
粘土湿型砂的特点
湿型砂Leabharlann Baidu要由原砂、膨润土、附加物(煤粉、
淀粉等)和水组成。造型过程中,型砂捣实并达到
一定紧实度后,形成砂型。
热湿拉强度 抗膨胀缺陷 能力 回用性 落砂性
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第2章 湿型砂用原材料
2.2 膨润土
2.2.1 概述
铸造用膨润土按工艺试样湿压强度值分为4级,热湿拉
强度值也分为4级。
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第2章 湿型砂用原材料
2.2 膨润土
2.2.1 概述
表7 铸造用膨润土按湿压强度值分级(JB/T9227-1999) 等级代号
140 <8
200~底盘 <3
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第2章 湿型砂用原材料
2.2 膨润土
2.2.1 概述 粘土是铸造生产中用量最大的一种粘结剂。它是一种 天然粘土矿物经磨碎成土状的细颗粒材料,一般为白色、 灰白色、土黄、淡红或黑灰等颜色。粘土被水润湿后具 有粘土和塑性,烘干后有一定的干强度;它的耐火度较 高、复用性好、资源丰富、价格低廉,在铸造生产中获 得广泛的应用。
人工硅砂是将硅石岩或硅砂岩经过采矿、清洗、粗碎、细啐、筛选等加 工而成。硅石岩(又名石英岩)的二氧化硅含量很高,但岩石坚硬,破碎 后所得砂粒为尖角形。硅砂岩由砂粒天然胶结成团块状,结构较松散, 比较容易破碎,胶结的砂粒经加工后仍然保持原来的形状,因此粒形大 多呈钝角形。
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第2章 湿型砂用原材料
面的一些污染物一般都需要通过水洗或擦洗予以清除。
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第2章 湿型砂用原材料
2.1 硅砂
2.1.8 标准砂 根据国家专业标准《检定铸造粘结剂用标准砂》(JB/T92241999)的规定,检定铸造粘结剂用的标准砂由内蒙古自治区哲里 木盟通辽大林型砂厂生产,其性能应符合以下要求:
二氧化硅质量分数不小于90%,泥分及水的质量分都不大
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第2章 湿型砂用原材料
2.2 膨润土
2.2.2 铸造用膨润土品质的评定
1. 膨润土的湿态粘结力
2)膨润土的吸蓝量法
图4 吸蓝量测定滴定管
a) 仪器;
b) 滤纸及滴定圆环
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第2章 湿型砂用原材料
2.2 膨润土
2.2.2 铸造用膨润土品质的评定 2. 膨润土的热湿态粘结力
2.2 膨润土
2.2.2 铸造用膨润土品质的评定
1. 膨润土的湿态粘结力
1)型砂工艺试样湿强度法
膨润土能使型砂具有强度,因此,检测湿型 砂试样湿态抗压强度成为判断膨润土湿态粘结力 的最直接方法。
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第2章 湿型砂用原材料
2.2 膨润土
2.2.2 铸造用膨润土品质的评定
1. 膨润土的湿态粘结力
所以,在生产过程中,型砂均应进行砂处理,检测并控制型砂的各项指标, 以降低铸件由型砂而产生废品率。
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第2章 湿型砂用原材料
2.2 膨润土
2.2.3 膨润土的选用
表9 膨润土的工艺试样湿压强度和吸蓝量及适用范围
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第2章 湿型砂用原材料
2.2 膨润土
2.2.2 铸造用膨润土品质的评定
1. 膨润土的湿态粘结力
2)膨润土的吸蓝量法
膨润土的纯度(即蒙托石含量)与其粘结能力有极为密切 的关系,一般情况下,膨润土的纯度越高,其粘结力也越大。 可以采用X射线衍射等方法测定出膨润土中蒙托石含量,但需 要特殊的仪器设备和专门的检测技术。在实际生产中可以采 用测定膨润土的吸蓝量的方法大致推算出其纯度。
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第2章 湿型砂用原材料
2.2 膨润土
2.2.1 概述
表8 铸造用膨润土按热湿拉强度值分级(JB/T9227-1999) 等级代号
工艺试样热湿拉强度/kPa
25 >2.5
20 2.0-2.5
15 1.5-2.0
5 0.5-1.5
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第2章 湿型砂用原材料
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第2章 湿型砂用原材料
2.1 硅砂
2.1.2 石英的结构转变特性
图2 硅砂加热时石英各种变体的转变
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第2章 湿型砂用原材料
2.1 硅砂
2.1.3 矿物组成和杂质成分的影响 硅砂中除石英外还含有长石、云母、铁的氧化物、硅
酸盐以及粘土等矿物。这些矿物的存在降低了硅砂的耐火
表2 硅砂含泥量分级(GB/T9442-1998)
分级代号 最大含泥量(%)
0.2 0.2
0.3 0.3
0.5 0.5
1.0 1.0
2.0 2.0
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2.1 硅砂
2.1.5 硅砂的粒度和表示方法
表3 铸造用实验筛筛号与筛孔尺寸的关系(GB/T9442-1998)
筛停留量不少于85%,即视此三筛或四筛为该砂的主
要粒度组成,然后以其首尾筛号表示,如40/70或 50/140。
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2.1 硅砂
2.1.6 硅砂的表面状态和颗粒形状
硅砂的实际比表面积与理论比表面积(即同样体积的 圆球形砂粒的比表面积)之比称为硅砂的角形因数S,即:
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2.2 膨润土
2.2.1 概述
表6 钠基膨润土和钙基膨润土工艺性能比较 性 能 钠基膨润土 大 中等 中等 好 高或稍低 钙基膨润土 中等 快 好 中等 高 性 能 钠基膨润土 高 好 好 较差 钙基膨润土 较低 较低 较差 好
吸水膨胀、 胶体分散性 混砂时强度 增长率 型砂流动性 型砂韧性 湿压强度
度,因此皆称为杂质矿物。
表1 硅砂按SiO2含量分级
分级代号
最小SiO2含量(质量分数,%)
98 98
96 96
93 93
90 90
85 85
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第2章 湿型砂用原材料
2.1 硅砂
2.1.4 硅砂的含泥量 原砂中含有的直径小于0.020mm的颗粒其质量分数称
为原砂的含泥量。铸造用硅砂中含泥量见表2。
角形因数
≤1.15 ≤1.30 ≤1.45
形 状 方角形 尖角形
分级代号 □-△ △
角形因数
≤1.63 >1.63
颗粒较圆(角形因数小)的砂粒,型砂的流动性好,紧实密度 较高,透气性好。
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2.1 硅砂
2.1.7 硅砂的加工 水洗和擦洗 硅砂原矿中颗粒直接小于0.020mm的泥分以及砂粒表
于0.3%,角形因数不大于1.30,粒度组成应符合表5的要求。
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2.1 硅砂
2.1.8 标准砂
表5 检定铸造粘结剂用标准砂的粒度组成》(JB/T9224-1999)
筛 号
停留量(质量分 数,%)
6~30 <2
40 <3
50 18~23
70 40~46
100 13~17
2.1 硅砂
2.1.1 硅砂的种类及其SiO2含量
硅砂的SiO2含量及不同用途
铸铁用砂SiO2≥ 85%;
铸钢用砂SiO2≥ 95%
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第2章 湿型砂用原材料
2.1 硅砂
2.1.2 石英的结构转变特性
石英为硅氧四面体 相变温度:573℃时产生体积膨胀,易夹砂。 870℃时也产生相变,故烧过此温度后,用于复膜砂。
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第2章 湿型砂用原材料
2.2 膨润土
2.2.1 概述 和普通粘土相比,膨润土具有较大的吸水膨胀性、胶体 分散性、吸附性、离子交换性和湿态粘结性能。故多用于湿 型砂。 膨润土在500-700℃时失去结构水,加热到800℃以上时, 晶格破坏,失去粘结作用。 膨润土分钙基膨润土和钠基膨润土,钠基膨润土在水分 较高时仍有较好的强度,即具有较高的热湿拉强度和抗夹砂 能力。
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第2章 湿型砂用原材料
2.2 膨润土
2.2.1 概述
粘土的主要成份是水化硅酸铝(mAl2O3· nSiO2· xH2O)。粘 土矿物的结晶结构有两层型(如高岭石)、三层型(如蒙托石), 还有其他规则混和层型和链状构型。
铸造用膨润土主要由蒙托石矿物所组成。蒙托石是一种 SiO2与R2O3(3价金属氧化物)的摩尔比值在4左右,并含有少 量碱金属和碱土金属的水化硅铝酸,其简化的化学式为 Al2O3· 4SiO2· nH2O。
1)型砂工艺试样湿强度法 图3 水分对型砂湿压强度、 透气性和试样质量的影响 型砂配方:七棵树砂100%, 黑山膨润土6%;混砂:干混 3min,湿混10min
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第2章 湿型砂用原材料
2.2 膨润土
2.2.2 铸造用膨润土品质的评定
1. 膨润土的湿态粘结力
1)型砂工艺试样湿强度法 由图3可以看出,随着型砂水分的增加,湿压强度开始增加,然后达 到最大值。这以后,随着水分含量的增加,湿压强度下降。型砂透气性 的变化趋势和湿压强度的变化趋势基本一致,只是达到最大值时含水量 稍多一些,更接近型砂的最适宜湿度。型砂标准试样重量的变化与透气 性的变化恰好相反,原因是如果型砂中的空隙大,则透气性好,同时试 样质量也就相应较小。
不论是天然的或是人工钠化的膨润土,其所含交换性钠、钾离子越 多,型砂的热湿拉强度就越高,抗夹砂能力就越强。此外,膨润土的纯 度也影响其热湿拉强度。 在实际铸造生产中并不是都要求使用钠基膨润土或者达到极限强度 的钠化膨润土配臵型砂。因为使用这样膨润土在混砂时会产生团块,而 且型砂的流动性、落砂性较差。国外的汽车铸件通常选用钠基和钙基两 种膨润土或不完全钠化膨润土,这样不但可以避免上述缺点,还可以降 低生产成本,而且对于防止夹砂类缺陷已经足够。
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第1章 绪论
图1 粘土湿型砂结构示意图
1— 原砂砂粒;2、3— 水、粘土及其他附加物;4— 微孔(孔隙)
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第1章 绪论
通常使用的硅砂,来源广,便宜,耐火度高。另一 方面,原砂砂粒能为砂型(芯)提供众多孔隙,保证
型、芯具有一定的透气性,在浇注时,使型内产生的
大量气体顺利逸出。 湿型砂按在造型时的情况,可分为面砂、背砂和 单一砂。
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第2章 湿型砂用原材料
2.1 硅砂
2.1.1 硅砂的种类及其SiO2含量
天然硅砂是由火成岩经过风化或变质作用,逐渐剥裂、细化,坚硬的石 英颗粒于其他矿物颗粒部分分离,然后再经水流或风力搬运沉积形成砂 矿。这些砂矿按其成矿条件和特点,可以分为河砂、湖砂、海砂、风积 砂等几种。
10
7
5
3
工艺试样湿压强度/kPa
>100
70-100
50-70
30-50
【注】混合料配制:标准砂2000g,膨润土100g,干混2min然后加水40ml再混8min后测定紧 实率。当紧实率小于43%时,可加少量水(外加水量可按每毫升水提高紧实率1.5%估算),湿 碾2min,再检查紧实率,若紧实率大于47%,将试样过筛1-2次再检查紧实率,紧实率在4347%的范围内即可。
筛 号
筛孔尺寸/mm
6
12
20
30
40
50
70
100
140
200
270
3.350
1.700
0.850
0.600
0.425
0.300
0.212
0.150
0.106
0.075
0.053
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第2章 湿型砂用原材料
2.1 硅砂
2.1.5 硅砂的粒度和表示方法 按照筛分后各筛上的停留量占砂样总量的质量分数, 其中相邻三筛停留量的质量分数不小于75%或相邻四
SW S ST
式中:Sw-硅砂的实际比表面积(cm2/g); Sw-硅砂的实际比表面积(cm2/g);
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2.1 硅砂
2.1.6 硅砂的表面状态和颗粒形状
表4 硅砂颗粒形状与角形因数的关系(GB/T9442-1998)
形 状 圆 形 椭圆形 钝角形
分级代号 ○ ○-□ □
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2.2 膨润土
2.2.3 膨润土的选用
不论各种牌号的铸造用膨润土,其吸附亚甲基蓝量每100g至少应在20g以上; 水分不大于12%,膨润土的95%应通过200号铸造用试验筛。 使用优质膨润土,加入量少,含泥量少,降低型砂中的含水量,型砂的强度 好,铸件由此产生废品少。 使用劣质膨润土,加入量大,含泥量多,型砂的粘结力不足,起模性差,易 掉砂,产生砂眼、冲砂等缺陷;含泥量多,水分大,易产生气孔缺陷。
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