粘土湿型砂及其质量控制

合集下载
  1. 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. 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. 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)。
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
山东大学材料科学与工程学院
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
山东大学材料科学与工程学院
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。
山东大学材料科学与工程学院
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
山东大学材料科学与工程学院
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。
山东大学材料科学与工程学院
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。
山东大学材料科学与工程学院
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
山东大学材料科学与工程学院
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
山东大学材料科学与工程学院
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。
山东大学材料科学与工程学院
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。
山东大学材料科学与工程学院
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
山东大学材料科学与工程学院
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。
山东大学材料科学与工程学院
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
山东大学材料科学与工程学院
第2章 湿型砂用原材料
山东大学材料科学与工程学院
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
山东大学材料科学与工程学院
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
山东大学材料科学与工程学院
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
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。
山东大学材料科学与工程学院
第2章 湿型砂用原材料
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:
山东大学材料科学与工程学院
第2章 湿型砂用原材料
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
山东大学材料科学与工程学院
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。
山东大学材料科学与工程学院
第2章 湿型砂用原材料
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。
山东大学材料科学与工程学院
第2章 湿型砂用原材料
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%
山东大学材料科学与工程学院
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。
山东大学材料科学与工程学院
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。
山东大学材料科学与工程学院
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
山东大学材料科学与工程学院
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。
山东大学材料科学与工程学院
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)
山东大学材料科学与工程学院
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。
山东大学材料科学与工程学院
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
山东大学材料科学与工程学院
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);
山东大学材料科学与工程学院
第2章 湿型砂用原材料
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 ○ ○-□ □
山东大学材料科学与工程学院
第2章 湿型砂用原材料
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。
相关文档
最新文档