5.-第1章-濕型砂解析

1、第一章第一章 濕砂型鑄造濕砂型鑄造第一節(jié)第一節(jié) 濕型鑄造特點(diǎn)濕型鑄造特點(diǎn)1. 1. 粘土型砂粘土型砂可分為：可分為：濕型（潮型）濕型（潮型）砂型不烘干，直接澆砂型不烘干，直接澆 干型干型合型和澆注前送窯烘干合型和澆注前送窯烘干。 表面烘干型表面烘干型型腔表層烘干一定深度型腔表層烘干一定深度。2.2. 按造型可分為：按造型可分為：背砂背砂填在面砂背面起填充作用的型砂。填在面砂背面起填充作用的型砂。單一砂單一砂 不分面砂和背砂，只一種造型砂。不分面砂和背砂，只一種造型砂。面砂面砂造型時(shí)鋪覆在模樣表面，構(gòu)成型腔表面層的型砂。造型時(shí)鋪覆在模樣表面，構(gòu)成型腔表面層的型砂。 3.3.濕型鑄造法濕型鑄造法基

2、本特點(diǎn)：型（芯）無(wú)需烘干，不存在硬化過(guò)程?；咎攸c(diǎn)：型（芯）無(wú)需烘干，不存在硬化過(guò)程。主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)： 生產(chǎn)靈活，效率高，生產(chǎn)靈活，效率高，成本低，周期短；成本低，周期短； 易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化； 省烘干設(shè)備、燃料、電力及省烘干設(shè)備、燃料、電力及空間空間； 砂箱使用壽命長(zhǎng)；砂箱使用壽命長(zhǎng)； 容易落砂。容易落砂。主要缺點(diǎn)：易夾砂結(jié)疤、粘砂、氣孔、砂眼、脹砂等。主要缺點(diǎn)：易夾砂結(jié)疤、粘砂、氣孔、砂眼、脹砂等。 應(yīng)用范圍：流水生產(chǎn)和手工造型應(yīng)用范圍：流水生產(chǎn)和手工造型 500Kg以下的鑄件以下的鑄件。4.4.表干型鑄造法表干型鑄造法基本特點(diǎn)：表面層強(qiáng)度高、濕度小，澆注質(zhì)大鑄

3、件時(shí)基本特點(diǎn)：表面層強(qiáng)度高、濕度小，澆注質(zhì)大鑄件時(shí)不易產(chǎn)不易產(chǎn) 生氣孔、粘砂、夾砂、沖砂等缺陷。生氣孔、粘砂、夾砂、沖砂等缺陷。 工藝規(guī)范：砂型表層烘干工藝規(guī)范：砂型表層烘干520，或自然干燥。，或自然干燥。 技術(shù)要求：采用粗砂，型砂水分要嚴(yán)格控制，在造型、技術(shù)要求：采用粗砂，型砂水分要嚴(yán)格控制，在造型、制芯、合型、澆注等嚴(yán)格。制芯、合型、澆注等嚴(yán)格。5.5.干型鑄造法干型鑄造法基本特點(diǎn)基本特點(diǎn): 粘土砂濕型烘干粘土砂濕型烘干 。主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)：提高強(qiáng)度、透氣性、降發(fā)氣量，減少氣孔提高強(qiáng)度、透氣性、降發(fā)氣量，減少氣孔、砂眼、粘砂、夾砂等缺陷，涂料、砂眼、粘砂、夾砂等缺陷，涂料改善改善鑄件表

4、面。鑄件表面。 主要缺點(diǎn)：主要缺點(diǎn)：需烘干設(shè)備，燃料，吊車周期，砂箱壽命，需烘干設(shè)備，燃料，吊車周期，砂箱壽命，成本增加，生產(chǎn)率降低，落砂比較困難，灰塵。成本增加，生產(chǎn)率降低，落砂比較困難，灰塵。 應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍：表面質(zhì)量要求高，或結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜的單件表面質(zhì)量要求高，或結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜的單件或小批生產(chǎn)及大型、重型鑄件?；蛐∨a(chǎn)及大型、重型鑄件。 一、型（芯）砂應(yīng)具備的性能一、型（芯）砂應(yīng)具備的性能（1 1）造型、制）造型、制芯和合型階段對(duì)型砂性能的要求。芯和合型階段對(duì)型砂性能的要求。 1.1.濕度：濕度：濕態(tài)強(qiáng)度和韌性，粘土砂須含適量水分。濕態(tài)強(qiáng)度和韌性，粘土砂須含適量水分。 2.2.流動(dòng)性：

5、流動(dòng)性：型（芯）砂沿模樣（或芯盒表面）和砂粒型（芯）砂沿模樣（或芯盒表面）和砂粒間相對(duì)移動(dòng)的能力。間相對(duì)移動(dòng)的能力。 3.3.強(qiáng)度：強(qiáng)度：型砂、芯砂抵抗外力破壞的能力。型砂、芯砂抵抗外力破壞的能力。 4.4.可塑性：可塑性：型（芯）砂在外力作用下變形并保持形狀型（芯）砂在外力作用下變形并保持形狀的能力。的能力。 第二節(jié)第二節(jié) 濕型砂性能、檢測(cè)及方法濕型砂性能、檢測(cè)及方法5.5.韌性：韌性：韌性是指型砂抵抗外力破壞的性能。韌性是指型砂抵抗外力破壞的性能。 6. 6.不粘模性：不粘模性：型（芯）砂粘附模樣或芯盒表面的性質(zhì)。型（芯）砂粘附模樣或芯盒表面的性質(zhì)。 （2 2）鑄件澆注、冷卻、落砂、清理要

6、求。）鑄件澆注、冷卻、落砂、清理要求。 1.1.耐火度：耐火度：型（芯）砂抵抗高溫作用的性能。型（芯）砂抵抗高溫作用的性能。 2.2.透氣性透氣性：砂砂型讓氣體通過(guò)而逸出的能力。型讓氣體通過(guò)而逸出的能力。 3.3.發(fā)氣量和有效煤粉含量：發(fā)氣量和有效煤粉含量：型砂中煤粉或有機(jī)物（如型砂中煤粉或有機(jī)物（如重油、瀝青等）受熱重油、瀝青等）受熱揮發(fā)揮發(fā)氣體量稱發(fā)氣量；氣體量稱發(fā)氣量；4.4.退退讓性：讓性：型砂隨鑄件收縮而型砂隨鑄件收縮而體積體積減小的能力減小的能力5.5.潰散潰散性：性：型芯砂在清理時(shí)型芯砂在清理時(shí)的的潰散性能。潰散性能。 2.1 2.1 水分、最適宜干濕程度和緊實(shí)率水分、最適宜干濕

7、程度和緊實(shí)率 （1 1）水分：）水分： 型砂中含水質(zhì)量百分?jǐn)?shù)型砂中含水質(zhì)量百分?jǐn)?shù) 測(cè)定：稱測(cè)定：稱50g50g型砂，紅外烘干型砂，紅外烘干105-110105-110，4-8min4-8min至恒重，稱至恒重，稱量質(zhì)量變化。量質(zhì)量變化。 X=X=（G-GG-G1 1）/G/G100%100% 局限性：只表達(dá)水的絕對(duì)數(shù)量，不代表型砂的干濕程度。局限性：只表達(dá)水的絕對(duì)數(shù)量，不代表型砂的干濕程度。 （2 2） 手捏感覺手捏感覺 型砂是否容易成團(tuán)、是否沾手。型砂是否容易成團(tuán)、是否沾手。 易成團(tuán)，不沾手，有柔和感覺，砂團(tuán)上的手指痕跡清晰。易成團(tuán)，不沾手，有柔和感覺，砂團(tuán)上的手指痕跡清晰。 局限性：憑經(jīng)驗(yàn)

8、、不夠準(zhǔn)確穩(wěn)定，不能定量，欠科學(xué)。局限性：憑經(jīng)驗(yàn)、不夠準(zhǔn)確穩(wěn)定，不能定量，欠科學(xué)。(在線老工人經(jīng)常用，如若掌握，則比水分在線老工人經(jīng)常用，如若掌握，則比水分定量要準(zhǔn)確定量要準(zhǔn)確) （3 3）緊實(shí)率：用）緊實(shí)率：用1MPa1MPa的壓力緊實(shí)，測(cè)量緊實(shí)前后高度的的壓力緊實(shí)，測(cè)量緊實(shí)前后高度的變化率。變化率。GB2684-81GB2684-81。 緊實(shí)率緊實(shí)率= =（筒高（筒高- -緊實(shí)距離）緊實(shí)距離）/ /筒高筒高100%100% 依據(jù)：依據(jù)：較干的型砂堆得密實(shí)，相同緊實(shí)力下的緊實(shí)率高，較干的型砂堆得密實(shí)，相同緊實(shí)力下的緊實(shí)率高，韌性差，起模易損破；較濕的型砂流動(dòng)性差，緊實(shí)率低，韌性差，起模易損破

9、；較濕的型砂流動(dòng)性差，緊實(shí)率低，鑄件易產(chǎn)生氣孔、脹砂、夾砂、表面粗糙。鑄件易產(chǎn)生氣孔、脹砂、夾砂、表面粗糙。 因此，根據(jù)緊實(shí)率的大小，可以檢查出型砂水分是否因此，根據(jù)緊實(shí)率的大小，可以檢查出型砂水分是否合適，并規(guī)定在一定范圍內(nèi)浮動(dòng)合適，并規(guī)定在一定范圍內(nèi)浮動(dòng)。 應(yīng)用：應(yīng)用：根據(jù)緊實(shí)率范圍控制的加水量，稱為最適宜水分。根據(jù)緊實(shí)率范圍控制的加水量，稱為最適宜水分。如：手工造型用型砂，最適宜的緊實(shí)率如：手工造型用型砂，最適宜的緊實(shí)率50%50%左右，高壓造左右，高壓造型為型為35-45%35-45%，擠壓造型為，擠壓造型為35-40%35-40%。 2.2 2.2 透氣性透氣性 （1 1）概念：緊實(shí)

10、的型砂能讓氣體通過(guò)而逸出的能力，用）概念：緊實(shí)的型砂能讓氣體通過(guò)而逸出的能力，用透氣率表示。透氣率表示。 對(duì)鑄造的影響：過(guò)低會(huì)產(chǎn)生氣孔、嗆火、澆不足；過(guò)高對(duì)鑄造的影響：過(guò)低會(huì)產(chǎn)生氣孔、嗆火、澆不足；過(guò)高表明砂粒間空隙較大，金屬液易滲入，造成表面粗糙、粘表明砂粒間空隙較大，金屬液易滲入，造成表面粗糙、粘砂。砂。 影響透氣性的因素：砂粒大小、分布、粒形、含泥量、影響透氣性的因素：砂粒大小、分布、粒形、含泥量、粘結(jié)劑及加入量、緊實(shí)度。粘結(jié)劑及加入量、緊實(shí)度。 （2 2） 測(cè)量方法測(cè)量方法 原理：通過(guò)在一定條件下氣體流過(guò)試樣時(shí)所受到的阻力原理：通過(guò)在一定條件下氣體流過(guò)試樣時(shí)所受到的阻力的大小來(lái)間接反映

11、的大小來(lái)間接反映。用在單位壓力下通過(guò)單位面積和單位用在單位壓力下通過(guò)單位面積和單位長(zhǎng)度試樣的氣體量來(lái)度量長(zhǎng)度試樣的氣體量來(lái)度量。 測(cè)量方法測(cè)量方法 標(biāo)準(zhǔn)法：如圖標(biāo)準(zhǔn)法：如圖2-1-22-1-2，在，在水封鐘罩內(nèi)吸入水封鐘罩內(nèi)吸入2000cm2000cm3 3空氣，造成空氣，造成10g/cm10g/cm2 2的壓的壓力條件，用秒表測(cè)出在該力條件，用秒表測(cè)出在該壓力下壓力下2000cm2000cm3 3空氣通過(guò)空氣通過(guò)試樣流出的時(shí)間試樣流出的時(shí)間t t，并記，并記下氣壓計(jì)讀數(shù)（下氣壓計(jì)讀數(shù)（p p） 透氣率透氣率 k=VH/Sptk=VH/Spt 式中式中: V-: V-通過(guò)試樣的空氣體積通過(guò)試樣

12、的空氣體積，2000cm2000cm3 3； p-p-試樣前壓力（試樣前壓力（1 1mmHmmH2 2O O=9.806Pa=9.806Pa）；）； H-H-試樣高度（試樣高度（cmcm）； S-S-試樣截面積（試樣截面積（cmcm2 2）； t-2000cmt-2000cm3 3空氣通過(guò)試樣的時(shí)間（空氣通過(guò)試樣的時(shí)間（minmin）。 2.3 2.3 濕態(tài)強(qiáng)度濕態(tài)強(qiáng)度 （1 1） 對(duì)鑄造過(guò)程的影響：承受工序中的機(jī)械力、澆注時(shí)對(duì)鑄造過(guò)程的影響：承受工序中的機(jī)械力、澆注時(shí)的沖刷、靜壓力。的沖刷、靜壓力。 過(guò)低：塌箱、砂眼、脹砂、跑火。過(guò)低：塌箱、砂眼、脹砂、跑火。 過(guò)高：增加粘土和最適宜含水量，

13、降低透氣性；提高成過(guò)高：增加粘土和最適宜含水量，降低透氣性；提高成本；增加混砂、緊實(shí)、落砂困難。本；增加混砂、緊實(shí)、落砂困難。 （2 2） 測(cè)量：用標(biāo)準(zhǔn)試樣在外力作用下遭到破壞時(shí)的應(yīng)力測(cè)量：用標(biāo)準(zhǔn)試樣在外力作用下遭到破壞時(shí)的應(yīng)力值表示。值表示。MPaMPa、KPaKPa。 指標(biāo)：濕態(tài)抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度指標(biāo)：濕態(tài)抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度 濕壓強(qiáng)濕壓強(qiáng)度表示起模后砂型（芯）自身及受外力作用時(shí)能保持度表示起模后砂型（芯）自身及受外力作用時(shí)能保持型腔（或砂芯）形狀的能力。型腔（或砂芯）形狀的能力。 普通機(jī)器造型控制在普通機(jī)器造型控制在0.06-0.12MPa0.06-

14、0.12MPa， 高密度造型控制在高密度造型控制在0.09-0.20MPa0.09-0.20MPa。 許多情況下，砂型破壞是由拉應(yīng)力引起的。當(dāng)型砂中粉塵和許多情況下，砂型破壞是由拉應(yīng)力引起的。當(dāng)型砂中粉塵和死粘土含量高時(shí)，雖然濕態(tài)抗壓強(qiáng)度高，但是濕拉強(qiáng)度和變死粘土含量高時(shí)，雖然濕態(tài)抗壓強(qiáng)度高，但是濕拉強(qiáng)度和變形量很低，可塑性差，很容易破壞，使造型操作困難，并引形量很低，可塑性差，很容易破壞，使造型操作困難，并引起鑄造缺陷。起鑄造缺陷。 單純地用濕態(tài)抗壓強(qiáng)度衡量型砂性能并不太合適，引入劈裂單純地用濕態(tài)抗壓強(qiáng)度衡量型砂性能并不太合適，引入劈裂強(qiáng)度的概念。強(qiáng)度的概念。 劈裂強(qiáng)度（如圖劈裂強(qiáng)度（如圖2

15、-1-32-1-3所示）所示） 在標(biāo)準(zhǔn)圓柱試樣的徑向加栽，使在標(biāo)準(zhǔn)圓柱試樣的徑向加栽，使試樣沿其軸向平面斷裂。劈裂強(qiáng)試樣沿其軸向平面斷裂。劈裂強(qiáng)度可以按照下式計(jì)算：度可以按照下式計(jì)算： sFsF=2F/=2F/dLdL sFsF型砂濕態(tài)劈裂強(qiáng)度（型砂濕態(tài)劈裂強(qiáng)度（MPaMPa） FF劈裂載荷（劈裂載荷（N N）；）； dd試樣直徑，為試樣直徑，為50mm50mm； LL試樣高，為試樣高，為50mm50mm。 劈裂強(qiáng)度可以更正確、更可靠地劈裂強(qiáng)度可以更正確、更可靠地說(shuō)明型砂中粘土的粘結(jié)作用。說(shuō)明型砂中粘土的粘結(jié)作用。注意：型砂強(qiáng)度是指整體強(qiáng)度，反映表面強(qiáng)度常用表面硬注意：型砂強(qiáng)度是指整體強(qiáng)度，反

16、映表面強(qiáng)度常用表面硬度計(jì)。度計(jì)。 2.4 2.4 流動(dòng)性流動(dòng)性 （1 1） 概念：型砂在自重或外力作用下，沿模樣或砂概念：型砂在自重或外力作用下，沿模樣或砂粒間移動(dòng)的能力。粒間移動(dòng)的能力。 （2 2） 對(duì)造型（芯）的影響：均勻性、光滑性、緊實(shí)對(duì)造型（芯）的影響：均勻性、光滑性、緊實(shí)力、生產(chǎn)率。力、生產(chǎn)率。 （3 3） 測(cè)量（無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)）測(cè)量（無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)） l（4 4）影響流動(dòng)性的因素：原砂的形狀、大小、表面狀）影響流動(dòng)性的因素：原砂的形狀、大小、表面狀態(tài)，粘結(jié)劑的性質(zhì)、混砂質(zhì)量。形態(tài)圓、粒度大而集態(tài)，粘結(jié)劑的性質(zhì)、混砂質(zhì)量。形態(tài)圓、粒度大而集中的砂粒流動(dòng)性好。中的砂粒流動(dòng)性好。 階梯試樣硬度差

17、法階梯試樣硬度差法 測(cè)量測(cè)量A A、B B點(diǎn)的硬度，對(duì)比點(diǎn)的硬度，對(duì)比兩點(diǎn)的硬度差。差值小說(shuō)兩點(diǎn)的硬度差。差值小說(shuō)明型砂的流動(dòng)性好，差值明型砂的流動(dòng)性好，差值大說(shuō)明流動(dòng)性差。大說(shuō)明流動(dòng)性差。 思考：思考：流動(dòng)性對(duì)緊實(shí)度的流動(dòng)性對(duì)緊實(shí)度的影響影響 側(cè)孔法側(cè)孔法： 拔出柱塞，頂出試樣，稱量被擠出的型砂多少，數(shù)量越拔出柱塞，頂出試樣，稱量被擠出的型砂多少，數(shù)量越大流動(dòng)性越好。大流動(dòng)性越好。 環(huán)形空腔法：環(huán)形空腔法： 沖擊沖擊3 3次后看次后看h h的大小，的大小， h h越小進(jìn)入圓環(huán)中的型越小進(jìn)入圓環(huán)中的型砂越多，流動(dòng)性越好。砂越多，流動(dòng)性越好。 檢測(cè)有凹槽、窄縫模檢測(cè)有凹槽、窄縫模樣，及要求輪廓非

18、常樣，及要求輪廓非常清晰的砂型（芯）。清晰的砂型（芯）。 2.5 2.5 起模性、變形量、韌性和破碎指數(shù)起模性、變形量、韌性和破碎指數(shù) 起模性起模性：表示起模時(shí)模樣或模板與砂型分離時(shí)是否容易：表示起模時(shí)模樣或模板與砂型分離時(shí)是否容易損壞（開裂、掉砂）。起模性的好壞與型砂的濕態(tài)抗壓損壞（開裂、掉砂）。起模性的好壞與型砂的濕態(tài)抗壓強(qiáng)度是兩種絕然不同的特性。強(qiáng)度是兩種絕然不同的特性。 影響因素：拉應(yīng)力、受力破碎前的變形量。影響因素：拉應(yīng)力、受力破碎前的變形量。 變形量變形量：在測(cè)定型砂抗拉強(qiáng)度時(shí)，試樣破碎前的變形，：在測(cè)定型砂抗拉強(qiáng)度時(shí)，試樣破碎前的變形，一般很小。一般很小。 韌性韌性：型砂的濕壓強(qiáng)

19、度（：型砂的濕壓強(qiáng)度（MPaMPa）變形量（變形量（cmcm）乘乘10001000。它表示了型砂由于塑性變形而能吸收能量的性質(zhì)。它表示了型砂由于塑性變形而能吸收能量的性質(zhì)。 韌性的測(cè)定韌性的測(cè)定 落球法：落球法：標(biāo)準(zhǔn)抗壓試樣、50mm，510克鋼球，12.7mm的篩。 破碎指數(shù)：留在篩網(wǎng)上的型砂質(zhì)量占試樣質(zhì)量的比值。 表示在沖擊條件下的韌性 高，表示型砂的起模性好，過(guò)高，流動(dòng)性差，不夠致密。 跌碎法：跌碎法：試樣從1.8米的高度直接墜落到鐵砧上。其它新方法其它新方法 我國(guó)新研制的型我國(guó)新研制的型砂壓力砂壓力變形曲變形曲線測(cè)試儀。線測(cè)試儀。 2.6 2.6 抗夾砂結(jié)疤缺陷的能力抗夾砂結(jié)疤缺陷的能

20、力 （1 1） 夾砂類缺陷產(chǎn)生的原因夾砂類缺陷產(chǎn)生的原因 水分遷移水分遷移：使凝聚區(qū)的熱濕拉強(qiáng)度降低，控制熱濕拉強(qiáng)度：使凝聚區(qū)的熱濕拉強(qiáng)度降低，控制熱濕拉強(qiáng)度是控制夾砂結(jié)疤類缺陷的關(guān)鍵。是控制夾砂結(jié)疤類缺陷的關(guān)鍵。 熱壓應(yīng)力熱壓應(yīng)力：石英：石英573573急熱相變出現(xiàn)較大的熱膨脹受到阻急熱相變出現(xiàn)較大的熱膨脹受到阻抑后產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致膨脹變形、破裂，控制熱應(yīng)力。抑后產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致膨脹變形、破裂，控制熱應(yīng)力。（2 2）測(cè)量）測(cè)量測(cè)熱濕拉強(qiáng)度測(cè)熱濕拉強(qiáng)度見圖見圖2-1-92-1-9。模擬金屬澆入。模擬金屬澆入鑄型后型砂的受熱情況。鑄型后型砂的受熱情況。濕型砂試樣濕型砂試樣50mm50mm50mm50

21、mm，加熱板溫度加熱板溫度3203201010，緊，緊貼貼20-30s20-30s，形成，形成5mm5mm左右的左右的干砂層及水分凝聚區(qū)，測(cè)干砂層及水分凝聚區(qū)，測(cè)定熱濕拉強(qiáng)度。定熱濕拉強(qiáng)度。 （3 3）其它方法）其它方法 激熱性能試驗(yàn)法：激熱性能試驗(yàn)法： 圓餅形型砂試樣，開圓餅形型砂試樣，開V V形槽，在形槽，在130013000 0C C，的，的高溫下烘烤。觀測(cè)型高溫下烘烤。觀測(cè)型砂表面開始脫落的時(shí)砂表面開始脫落的時(shí)間，當(dāng)時(shí)間脫落或者間，當(dāng)時(shí)間脫落或者開裂下垂開裂下垂1mm1mm的時(shí)間越的時(shí)間越長(zhǎng)，說(shuō)明抗夾砂結(jié)疤長(zhǎng)，說(shuō)明抗夾砂結(jié)疤能力越好。能力越好。 2.7 2.7 發(fā)氣量和有效煤粉含量（鑄

22、鐵用濕型砂）發(fā)氣量和有效煤粉含量（鑄鐵用濕型砂） （1 1）目的：防止機(jī)械粘砂）目的：防止機(jī)械粘砂 （2 2）煤粉及附加物可防止機(jī)械粘砂的機(jī)理：）煤粉及附加物可防止機(jī)械粘砂的機(jī)理： 澆注烘烤澆注烘烤大量揮發(fā)分大量揮發(fā)分分解反應(yīng)分解反應(yīng)砂粒表面沉積形成光砂粒表面沉積形成光澤碳澤碳防止機(jī)械粘砂，提高表面光潔度防止機(jī)械粘砂，提高表面光潔度。方法二：稱取經(jīng)過(guò)干燥的型砂，盛入小舟方法二：稱取經(jīng)過(guò)干燥的型砂，盛入小舟推入推入850850管式加熱爐加熱管式加熱爐加熱產(chǎn)生的氣體經(jīng)冷凝進(jìn)入帶刻產(chǎn)生的氣體經(jīng)冷凝進(jìn)入帶刻度的玻璃管中度的玻璃管中測(cè)量大氣壓力下型砂的發(fā)氣體積。測(cè)量大氣壓力下型砂的發(fā)氣體積。（3 3）測(cè)

23、量）測(cè)量方法一：采用測(cè)定型砂發(fā)氣性的辦法，將定量待測(cè)樣方法一：采用測(cè)定型砂發(fā)氣性的辦法，將定量待測(cè)樣品在密閉系統(tǒng)中加熱，測(cè)定氣體的容積或壓力，或稱品在密閉系統(tǒng)中加熱，測(cè)定氣體的容積或壓力，或稱量殘留物的質(zhì)量，判斷發(fā)氣量大小。量殘留物的質(zhì)量，判斷發(fā)氣量大小。 小小 結(jié)結(jié) 1 1 了解濕型鑄造的特點(diǎn)；了解濕型鑄造的特點(diǎn)； 2 2 掌握型砂的七個(gè)方面的性能；掌握型砂的七個(gè)方面的性能； 3 3 熟悉型砂性能對(duì)鑄造質(zhì)量的影響；熟悉型砂性能對(duì)鑄造質(zhì)量的影響； 4 4 了解型砂性能的測(cè)試方法。了解型砂性能的測(cè)試方法。一、鑄造用原砂一、鑄造用原砂1.1.石英石英質(zhì)原砂及應(yīng)用質(zhì)原砂及應(yīng)用石英砂石英砂以石英為主要

24、礦物成分的天然硅砂。以石英為主要礦物成分的天然硅砂。特點(diǎn)特點(diǎn)：資源豐富，分布廣易開采，價(jià)低，滿足要求。：資源豐富，分布廣易開采，價(jià)低，滿足要求。天然硅砂形成天然硅砂形成：由火成巖風(fēng)化形成。：由火成巖風(fēng)化形成。 第三節(jié)第三節(jié) 濕型砂用原料及質(zhì)量要求濕型砂用原料及質(zhì)量要求 火成巖組成及風(fēng)化火成巖組成及風(fēng)化：火成巖重的花崗巖是由石英、長(zhǎng)石、：火成巖重的花崗巖是由石英、長(zhǎng)石、黑云母等礦物顆粒組成?；鸪蓭r經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期風(fēng)化作用后，花黑云母等礦物顆粒組成?；鸪蓭r經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期風(fēng)化作用后，花崗巖中的石英由于化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和較堅(jiān)硬，風(fēng)化時(shí)成分不崗巖中的石英由于化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和較堅(jiān)硬，風(fēng)化時(shí)成分不變，僅被破碎成細(xì)粒；花崗巖中的

25、長(zhǎng)石、云母，一部分通變，僅被破碎成細(xì)粒；花崗巖中的長(zhǎng)石、云母，一部分通過(guò)化學(xué)風(fēng)化變成粘土，另一部分未被化學(xué)風(fēng)化，混在砂子過(guò)化學(xué)風(fēng)化變成粘土，另一部分未被化學(xué)風(fēng)化，混在砂子中。中。 山砂山砂風(fēng)化后的產(chǎn)物或就地貯集的砂礦稱為山砂，含泥分較多風(fēng)化后的產(chǎn)物或就地貯集的砂礦稱為山砂，含泥分較多， 粒形不規(guī)則，如江蘇六合紅砂、河北唐山紅砂等。粒形不規(guī)則，如江蘇六合紅砂、河北唐山紅砂等。 河砂、湖砂、海砂河砂、湖砂、海砂經(jīng)過(guò)水力搬運(yùn)，含泥量少，顆粒較圓，經(jīng)過(guò)水力搬運(yùn)，含泥量少，顆粒較圓，粒度均勻，粒度均勻，海砂海砂如北戴河砂、新會(huì)砂、福建東山砂；如北戴河砂、新會(huì)砂、福建東山砂；湖砂湖砂如江西都如江西都昌砂、

26、星子砂；昌砂、星子砂；河砂河砂如上海吳淞砂、河南鄭庵如上海吳淞砂、河南鄭庵 砂；砂； 風(fēng)風(fēng)砂砂經(jīng)風(fēng)力搬運(yùn)的砂稱為風(fēng)積砂。內(nèi)蒙古通遼市大林、哲里木經(jīng)風(fēng)力搬運(yùn)的砂稱為風(fēng)積砂。內(nèi)蒙古通遼市大林、哲里木盟的伊胡塔、甘旗卡等處的砂子為風(fēng)積砂，其顆粒形狀更圓整而均盟的伊胡塔、甘旗卡等處的砂子為風(fēng)積砂，其顆粒形狀更圓整而均勻。勻。石英砂巖石英砂巖 沉積的石英顆粒被膠體的二氧化硅或氧沉積的石英顆粒被膠體的二氧化硅或氧化鐵、碳酸鈣等物膠結(jié)成塊狀，稱為石英砂巖。石英化鐵、碳酸鈣等物膠結(jié)成塊狀，稱為石英砂巖。石英砂巖的質(zhì)地比較松散，易加工破碎，顆粒大多呈多角砂巖的質(zhì)地比較松散，易加工破碎，顆粒大多呈多角形，例如湖南

27、湘潭的石英砂巖。形，例如湖南湘潭的石英砂巖。 石英巖石英巖 沉積的石英砂粒在地殼高溫高壓作用下，經(jīng)沉積的石英砂粒在地殼高溫高壓作用下，經(jīng)過(guò)變質(zhì)而形成堅(jiān)固整體的巖石則稱為石英巖。這種石英過(guò)變質(zhì)而形成堅(jiān)固整體的巖石則稱為石英巖。這種石英巖通常含有很高的巖通常含有很高的SiO2，質(zhì)地極為堅(jiān)硬。經(jīng)過(guò)人工破碎，質(zhì)地極為堅(jiān)硬。經(jīng)過(guò)人工破碎、篩分后就可得到人造硅砂（或稱為人造石英砂）。、篩分后就可得到人造硅砂（或稱為人造石英砂）。 對(duì)鑄造用原砂質(zhì)量要求對(duì)鑄造用原砂質(zhì)量要求（1）含泥量）含泥量含泥量指原砂中直徑小于含泥量指原砂中直徑小于0.02mm（20m）的細(xì)顆粒的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），其中既有粘土）的細(xì)顆粒的

28、含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），其中既有粘土，也包括細(xì)的砂子和其它非粘土質(zhì)點(diǎn)。，也包括細(xì)的砂子和其它非粘土質(zhì)點(diǎn)。 檢測(cè)方法：利用不同顆粒尺寸的砂粒在水中下降速度檢測(cè)方法：利用不同顆粒尺寸的砂粒在水中下降速度不同，可將原砂中顆粒直徑不同，可將原砂中顆粒直徑20m 與直徑與直徑20m的顆的顆粒分開。稱量烘干的原砂并置入燒杯中，加入水及分粒分開。稱量烘干的原砂并置入燒杯中，加入水及分散劑，煮沸及攪拌使其充分分散；然后反復(fù)按規(guī)定時(shí)散劑，煮沸及攪拌使其充分分散；然后反復(fù)按規(guī)定時(shí)間沉淀，虹吸排除渾水和沖入清水。直到水清后，由間沉淀，虹吸排除渾水和沖入清水。直到水清后，由烘干的殘留砂樣質(zhì)量即可計(jì)算出原砂含泥量。烘干的殘留

29、砂樣質(zhì)量即可計(jì)算出原砂含泥量。 鑄造用硅砂分級(jí)：鑄造用硅砂分級(jí)： 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T94421998的規(guī)定，鑄造用硅砂的規(guī)定，鑄造用硅砂按按SiO2含量可分為五級(jí)。含量可分為五級(jí)。表表1-1 鑄造用硅砂按鑄造用硅砂按SiO2含量分級(jí)含量分級(jí)分級(jí)代號(hào)9896939085w(SiO2)(%)9896939085分級(jí)代號(hào)0.20.30.51.02.0w泥分(%)0.20.30.51.02.0（2）原砂的顆粒組成）原砂的顆粒組成原砂的顆粒組成（粒度）原砂的顆粒組成（粒度）砂粒的粗細(xì)程度和分布砂粒的粗細(xì)程度和分布測(cè)定方法：篩分法，用一套（測(cè)定方法：篩分法，用一套（11 個(gè)）篩孔尺寸自大而小

30、個(gè)）篩孔尺寸自大而小的鑄造用試驗(yàn)篩來(lái)篩分已洗去泥分的干砂樣。的鑄造用試驗(yàn)篩來(lái)篩分已洗去泥分的干砂樣。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鑄造用試驗(yàn)篩篩子序號(hào)和篩孔尺寸：鑄造用試驗(yàn)篩篩子序號(hào)和篩孔尺寸： 篩子序號(hào)篩子序號(hào)0102030405060708091011篩孔尺寸篩孔尺寸3.351.700.8500.6000.4250.3000.2120.1500.1060.0750.053相當(dāng)相當(dāng)篩號(hào)篩號(hào)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T915619996122030405070100140200270原機(jī)標(biāo)原機(jī)標(biāo)JB2488816122428455575100150200260表表1-2 1-2 鑄造用試驗(yàn)篩篩子序

31、號(hào)和篩孔尺寸鑄造用試驗(yàn)篩篩子序號(hào)和篩孔尺寸(單位：?jiǎn)挝唬簃m)原砂粗細(xì)和顆粒分布特征的表示方法原砂粗細(xì)和顆粒分布特征的表示方法 1）符號(hào)表示法。將鑄造用試驗(yàn)篩篩分后所得到的各篩）符號(hào)表示法。將鑄造用試驗(yàn)篩篩分后所得到的各篩子上砂子質(zhì)量，選出余留量之和為最大值的相鄰三篩，即子上砂子質(zhì)量，選出余留量之和為最大值的相鄰三篩，即得該砂樣的主要粒度組成部分，用相鄰三篩的中間篩孔尺得該砂樣的主要粒度組成部分，用相鄰三篩的中間篩孔尺寸寸(單位為單位為mm)小數(shù)點(diǎn)后的兩位數(shù)作為粒度分組代號(hào)。小數(shù)點(diǎn)后的兩位數(shù)作為粒度分組代號(hào)。 表表1-3 1-3 鑄造用硅砂按粒度鑄造用硅砂按粒度分組分組 分組代號(hào)主要粒度組成部

32、分篩孔尺寸/mm分組代號(hào)主要粒度組成部分篩孔尺寸/mm85604230211.70, 0.850, 0.6000.850, 0.600, 0.4250.600, 0.425, 0.3000.425, 0.300, 0.212,0.300, 0.212, 0.150151007050.212, 0.150, 0.1060.150, 0.106, 0.0750.106, 0.075, 0.0530.075, 0.053, 底盤2）列表法。列表法是用表格列出各篩上砂粒余留量，以）列表法。列表法是用表格列出各篩上砂粒余留量，以表示粒度組成。表示粒度組成。 表表1-4 1-4 江西湖口砂的顆粒組成（質(zhì)量

33、分?jǐn)?shù)）江西湖口砂的顆粒組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 篩孔尺寸/mm3.351.700.8500.6000.4250.3000.2120.1500.1060.0750.053底盤底盤含泥量含泥量總量總量余留量（%）112.146.269.9624.740.8411.582.80.260.060.061.2299.88 （3）原砂的顆粒形狀）原砂的顆粒形狀 ：用光學(xué)顯微鏡或掃描電鏡觀察，：用光學(xué)顯微鏡或掃描電鏡觀察，可清楚看出砂粒的輪廓形狀（即可清楚看出砂粒的輪廓形狀（即“粒形粒形”）。）。 鑄造常用原砂的主要顆粒分類法鑄造常用原砂的主要顆粒分類法 ：按粒形：尖角、角、半角、半圓、圓、很圓形六種；按粒形：尖角

34、、角、半角、半圓、圓、很圓形六種； 按圓球度：高球形、半球形、少球形三級(jí)；按圓球度：高球形、半球形、少球形三級(jí)；按粒形：圓形、鈍角形、尖角形三種，用符號(hào)按粒形：圓形、鈍角形、尖角形三種，用符號(hào)“”、“”、“”表示表示 。 圖圖1-2 1-2 原砂粒形分類原砂粒形分類 角形因數(shù)分類角形因數(shù)分類角形因數(shù)角形因數(shù)E硅砂實(shí)際比表面積與理論計(jì)算（球形）硅砂實(shí)際比表面積與理論計(jì)算（球形）比表面積的比值。比表面積的比值。 圓形圓形1.01.3，多角形，多角形1.31.6，尖角形，尖角形1.6。 濕型砂原砂越圓，越易緊實(shí)，透氣越低；砂粒更靠近，濕型砂原砂越圓，越易緊實(shí)，透氣越低；砂粒更靠近，粘結(jié)橋較多且完善，

35、因而強(qiáng)度更高。粘結(jié)橋較多且完善，因而強(qiáng)度更高。 在粘結(jié)劑加入量相同的情況下，用圓粒砂的試樣緊在粘結(jié)劑加入量相同的情況下，用圓粒砂的試樣緊實(shí)程度高，而且砂粒實(shí)際比表面積小，所以比尖角形砂實(shí)程度高，而且砂粒實(shí)際比表面積小，所以比尖角形砂強(qiáng)度高很多。強(qiáng)度高很多。表表1-5 1-5 鑄造用硅砂按角形因數(shù)分類鑄造用硅砂按角形因數(shù)分類鑄造用硅砂牌號(hào)表示方法為：鑄造用硅砂牌號(hào)表示方法為：例：例：ZGS93-40/100ZGS93-40/100（5353）分類代號(hào)1530456390角形因數(shù)E1.151.301.451.631.63粒形符號(hào)-（4）硅砂的選用硅砂的選用 根據(jù)鑄件質(zhì)量、壁厚、合金、鑄型（濕、干、

36、表干型）、根據(jù)鑄件質(zhì)量、壁厚、合金、鑄型（濕、干、表干型）、造型方法（手工或機(jī)器造型）來(lái)考慮，及來(lái)源和成本。造型方法（手工或機(jī)器造型）來(lái)考慮，及來(lái)源和成本。鑄鐵件用原砂選用鑄鐵件用原砂選用澆溫澆溫1400左右，對(duì)原砂耐火度要求較低。左右，對(duì)原砂耐火度要求較低。 大件可用表大件可用表1-1中的中的93、90號(hào)硅砂，小件可用號(hào)硅砂，小件可用85號(hào)硅砂。號(hào)硅砂。刷涂料的干型和表干型多用粗砂，表干型可用表刷涂料的干型和表干型多用粗砂，表干型可用表1-3中的中的85、60、42號(hào)原砂，干型可用號(hào)原砂，干型可用60、42、30號(hào)原砂。號(hào)原砂。 濕型用較細(xì)原砂，表面要求高的不加工小件，應(yīng)選用特細(xì)濕型用較細(xì)原

37、砂，表面要求高的不加工小件，應(yīng)選用特細(xì)原砂，可選用原砂，可選用21、15、10號(hào)原砂。號(hào)原砂。 鑄鋼件原砂選用鑄鋼件原砂選用澆溫澆溫1500左右，含碳低缺還原氣氛，易氧化而化學(xué)粘左右，含碳低缺還原氣氛，易氧化而化學(xué)粘砂。要求原砂砂。要求原砂SiO2含量高，有害雜質(zhì)應(yīng)嚴(yán)格控制。含量高，有害雜質(zhì)應(yīng)嚴(yán)格控制。 有色金屬鑄件原砂選用有色金屬鑄件原砂選用鑄銅澆溫鑄銅澆溫1200左右，對(duì)原砂化學(xué)成分要求不高，銅合金左右，對(duì)原砂化學(xué)成分要求不高，銅合金流動(dòng)性好易鉆入砂粒間孔隙內(nèi)粘砂，用較細(xì)的原砂，可選流動(dòng)性好易鉆入砂粒間孔隙內(nèi)粘砂，用較細(xì)的原砂，可選用表用表1-3中的中的07、10、15號(hào)原砂，并要求粒度比

38、較均勻。號(hào)原砂，并要求粒度比較均勻。 鋁鋁700800，對(duì)原砂化學(xué)成分無(wú)特殊要求，但這類鑄件，對(duì)原砂化學(xué)成分無(wú)特殊要求，但這類鑄件要求表面光潔，常選用要求表面光潔，常選用10、15號(hào)的細(xì)粒砂和特細(xì)砂。號(hào)的細(xì)粒砂和特細(xì)砂。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：來(lái)源廣，價(jià)格低，能滿足鑄鐵、鑄鋼和非鐵合金來(lái)源廣，價(jià)格低，能滿足鑄鐵、鑄鋼和非鐵合金 要求要求硅砂的優(yōu)缺點(diǎn)硅砂的優(yōu)缺點(diǎn) 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1. 熱膨脹系數(shù)大，熱膨脹系數(shù)大，573相變膨脹；相變膨脹； 2. 熱擴(kuò)熱擴(kuò)散散率（物體使其內(nèi)部溫度趨于一致的能力。其值率（物體使其內(nèi)部溫度趨于一致的能力。其值大，則物體內(nèi)各點(diǎn)的溫差?。┍容^低；大，則物體內(nèi)各點(diǎn)的溫差?。┍容^低； 3.

39、 蓄熱系數(shù)（冷卻能力，其值大，加快鑄件凝固速度）蓄熱系數(shù)（冷卻能力，其值大，加快鑄件凝固速度）比較低；比較低； 4. 易與鐵的氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對(duì)鑄型與金屬的界面易與鐵的氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對(duì)鑄型與金屬的界面反應(yīng)起不良影響反應(yīng)起不良影響 ； 5. 合金鋼或大型鑄鋼件合金鋼或大型鑄鋼件，易粘砂，清砂十分困難；易粘砂，清砂十分困難； 6. 清砂清砂工工長(zhǎng)期吸入硅石粉塵易患矽長(zhǎng)期吸入硅石粉塵易患矽肺病肺病。2. 非石英質(zhì)原砂非石英質(zhì)原砂 為提高鑄件質(zhì)量為提高鑄件質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，預(yù)防矽肺病，鑄鋼改善勞動(dòng)條件，預(yù)防矽肺病，鑄鋼可可用非石英砂配制型砂、芯砂或涂料。用非石英砂配制型砂、芯砂或涂料。 優(yōu)

40、點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 高耐火度、熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散率和蓄熱系數(shù)，高耐火度、熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散率和蓄熱系數(shù)，熱膨脹系數(shù)低而且膨脹均勻，無(wú)體積突變，與金屬氧化熱膨脹系數(shù)低而且膨脹均勻，無(wú)體積突變，與金屬氧化物的反應(yīng)能力低物的反應(yīng)能力低 。 鑄件表面質(zhì)量高并改善清砂勞動(dòng)鑄件表面質(zhì)量高并改善清砂勞動(dòng)條件。條件。 缺點(diǎn)：價(jià)格較高，比較稀缺缺點(diǎn)：價(jià)格較高，比較稀缺。 原砂：橄欖石砂、鉻鐵礦砂、鋯砂、石灰石砂、鎂砂、原砂：橄欖石砂、鉻鐵礦砂、鋯砂、石灰石砂、鎂砂、 剛玉砂、碳質(zhì)材料、耐火熟料等。剛玉砂、碳質(zhì)材料、耐火熟料等。 1 1）橄欖石）橄欖石砂砂2MgOSiO22MgOSiO2不低于不低于90%90%，熔點(diǎn)，熔點(diǎn)179

41、01790，不與，不與MnO作用。作用。用于高錳鋼鑄件，可獲得較好表面質(zhì)量。用于高錳鋼鑄件，可獲得較好表面質(zhì)量。 2 2）鉻鐵礦砂）鉻鐵礦砂 Cr2O3Fe2O3，熔點(diǎn)，熔點(diǎn)14501480，密度，密度44.8，熱導(dǎo)率，熱導(dǎo)率比硅砂高幾倍，熱膨脹率小，不與氧化鐵起化學(xué)作用。比硅砂高幾倍，熱膨脹率小，不與氧化鐵起化學(xué)作用。 用作大型鑄鋼件或合金鋼鑄件的面砂、芯砂或涂料。用作大型鑄鋼件或合金鋼鑄件的面砂、芯砂或涂料。 3 3）鋯砂）鋯砂 ZrSiO4，熔點(diǎn)，熔點(diǎn)2400，莫氏硬度，莫氏硬度78級(jí)，密度級(jí)，密度4.54.7， 熱膨脹率為硅砂熱膨脹率為硅砂1/61/3，可減夾砂。導(dǎo)熱性極好，可加速，可

42、減夾砂。導(dǎo)熱性極好，可加速凝固，防止大型鑄件粘砂。凝固，防止大型鑄件粘砂。 4 4）石灰石）石灰石砂砂CaCO3，游離，游離SiO2不大于不大于5%，鑄鋼件不粘砂，易清理。，鑄鋼件不粘砂，易清理。 5 5）剛玉）剛玉 -Al2O3，耐火度，耐火度18502050，硬度高，熱導(dǎo)率高，熱，硬度高，熱導(dǎo)率高，熱膨脹率小。結(jié)構(gòu)致密，能抗酸和堿的浸蝕。膨脹率小。結(jié)構(gòu)致密，能抗酸和堿的浸蝕。用于鑄造精度高、表面粗糙度低的合金鋼鑄件。用于鑄造精度高、表面粗糙度低的合金鋼鑄件。 6 6）鎂砂）鎂砂MgO，熔點(diǎn)，熔點(diǎn)1840，熱膨脹率小，蓄熱系數(shù)大，密度，熱膨脹率小，蓄熱系數(shù)大，密度3.5。不與氧化鐵或氧化錳作

43、用，鑄件不易產(chǎn)生粘砂缺陷。不與氧化鐵或氧化錳作用，鑄件不易產(chǎn)生粘砂缺陷。用于錳鋼等高熔點(diǎn)合金鑄件，及表面要求高的鑄鋼件。用于錳鋼等高熔點(diǎn)合金鑄件，及表面要求高的鑄鋼件。 7 7）耐火熟料）耐火熟料多孔材料，密度多孔材料，密度1.45，熱膨脹率小，耐火度高，鐵及其氧化，熱膨脹率小，耐火度高，鐵及其氧化物浸潤(rùn)性小。物浸潤(rùn)性小。用作大型碳素鋼鑄件涂料和熔模鑄造的制殼材料。用作大型碳素鋼鑄件涂料和熔模鑄造的制殼材料。 8 8）碳質(zhì)材料）碳質(zhì)材料化學(xué)活性很低，不被金屬液和氧化物浸潤(rùn)，耐火度高，導(dǎo)熱化學(xué)活性很低，不被金屬液和氧化物浸潤(rùn)，耐火度高，導(dǎo)熱性好，熱容量大，熱膨脹率很低。性好，熱容量大，熱膨脹率很

44、低。用作面砂代替冷鐵。用作面砂代替冷鐵。 粘土礦物組成粘土礦物組成由細(xì)小結(jié)晶質(zhì)的由細(xì)小結(jié)晶質(zhì)的鋁硅酸鹽鋁硅酸鹽組成。組成。 mAl2O3nSiO2xH2O。 形成機(jī)理：含鋁硅酸鹽巖石長(zhǎng)形成機(jī)理：含鋁硅酸鹽巖石長(zhǎng)期風(fēng)化期風(fēng)化生成生成 粘土的性能特點(diǎn)粘土的性能特點(diǎn)鑄造用粘土是型砂的一種主要粘結(jié)劑。鑄造用粘土是型砂的一種主要粘結(jié)劑。 被水濕潤(rùn)后具有粘結(jié)性和可塑性；被水濕潤(rùn)后具有粘結(jié)性和可塑性； 烘干后硬結(jié)具干強(qiáng)度，加水恢復(fù)粘結(jié)性和可塑性；烘干后硬結(jié)具干強(qiáng)度，加水恢復(fù)粘結(jié)性和可塑性； 資源豐富，價(jià)格低廉，應(yīng)用廣泛。資源豐富，價(jià)格低廉，應(yīng)用廣泛。二、鑄造用粘土及應(yīng)用二、鑄造用粘土及應(yīng)用1.粘土的礦物組成

45、、性能及分類粘土的礦物組成、性能及分類 粘土的分類粘土的分類鑄造用粘土鑄造用粘土 膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土 普通粘土普通粘土 化學(xué)式為化學(xué)式為AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2O O 主要成分為高嶺石類粘土礦物主要成分為高嶺石類粘土礦物 化學(xué)式為化學(xué)式為AlAl2 2O O3 34SiO4SiO2 2HH2 2O nHO nH2 2O O 主要成分為蒙脫石類粘土礦物主要成分為蒙脫石類粘土礦物 膨潤(rùn)土用符號(hào)膨潤(rùn)土用符號(hào)P P表示表示 普通粘土用符號(hào)普通粘土用符號(hào)N表示表示 高嶺石和蒙脫石的晶體基本結(jié)構(gòu)單位高嶺石和蒙脫石的晶體基本結(jié)構(gòu)單位 普通粘土和膨潤(rùn)土性能比較普通粘土和膨潤(rùn)土性

46、能比較 （1）高嶺石類粘土礦物）高嶺石類粘土礦物 1）晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 單位晶層由一層硅氧四面體和一層鋁氧、氫氧八面體構(gòu)成單位晶層由一層硅氧四面體和一層鋁氧、氫氧八面體構(gòu)成 四面體頂端都指向八面體層，并共用頂端氧原子四面體頂端都指向八面體層，并共用頂端氧原子 單位晶層沿一個(gè)方向一層層重疊，在另兩個(gè)方向無(wú)限展開單位晶層沿一個(gè)方向一層層重疊，在另兩個(gè)方向無(wú)限展開 2）性能特點(diǎn)）性能特點(diǎn) 相鄰晶層結(jié)合牢固，晶體比較粗大，比表面積較小相鄰晶層結(jié)合牢固，晶體比較粗大，比表面積較小 水僅能進(jìn)入晶層間被吸附在晶體邊緣，吸水膨脹性小水僅能進(jìn)入晶層間被吸附在晶體邊緣，吸水膨脹性?。?）蒙脫石類粘土礦物

47、）蒙脫石類粘土礦物 1）晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 單位晶層由兩層硅氧四面體夾層鋁氧八面體構(gòu)成單位晶層由兩層硅氧四面體夾層鋁氧八面體構(gòu)成 兩層四面體頂端都指向八面體層且共用頂端氧原子兩層四面體頂端都指向八面體層且共用頂端氧原子 單位晶層沿一個(gè)方向一層層重疊，在另兩個(gè)方向展開單位晶層沿一個(gè)方向一層層重疊，在另兩個(gè)方向展開 2）性能特點(diǎn)）性能特點(diǎn) 晶層間結(jié)合力弱，晶粒細(xì)小，比表面積大；晶層間結(jié)合力弱，晶粒細(xì)小，比表面積大； 水能進(jìn)入晶層間及晶體表面，吸水膨脹大，粘結(jié)性好。水能進(jìn)入晶層間及晶體表面，吸水膨脹大，粘結(jié)性好。 2. 粘土的粘結(jié)性能粘土的粘結(jié)性能膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土 鈉膨潤(rùn)土鈉膨潤(rùn)土 鈣膨潤(rùn)土鈣膨

48、潤(rùn)土 主要交換性陽(yáng)離子為鈣離子主要交換性陽(yáng)離子為鈣離子主要交換性陽(yáng)離子為鈉離子主要交換性陽(yáng)離子為鈉離子鈉膨潤(rùn)土用符號(hào)鈉膨潤(rùn)土用符號(hào)PNa表示表示 鈣膨潤(rùn)土用符號(hào)鈣膨潤(rùn)土用符號(hào)PCa表示表示 酸性膨潤(rùn)土酸性膨潤(rùn)土堿性膨潤(rùn)土堿性膨潤(rùn)土用符號(hào)用符號(hào)S表示表示用符號(hào)用符號(hào)J表示表示 膨潤(rùn)土分類膨潤(rùn)土分類 膨潤(rùn)土理化特性膨潤(rùn)土理化特性 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：a. 吸水率和膨脹倍數(shù)大，在介質(zhì)中分散性好吸水率和膨脹倍數(shù)大，在介質(zhì)中分散性好 c. 較好可塑性，較高強(qiáng)度及抗加砂能力較好可塑性，較高強(qiáng)度及抗加砂能力 b.熱穩(wěn)定性好，較高溫度仍保持膨脹性熱穩(wěn)定性好，較高溫度仍保持膨脹性缺點(diǎn)：吸水速度較慢缺點(diǎn)：吸水速度較慢d.

49、 資源較豐富，開采和供應(yīng)比較方便。資源較豐富，開采和供應(yīng)比較方便。 根據(jù)陽(yáng)離子交換特性，根據(jù)陽(yáng)離子交換特性，處理處理鈣基膨潤(rùn)土為鈉基膨潤(rùn)土。鈣基膨潤(rùn)土為鈉基膨潤(rùn)土?；罨瘎樘妓徕c，加入量活化劑為碳酸鈉，加入量45% ；機(jī)理：機(jī)理：Ca2+蒙脫石蒙脫石 + Na2CO3Na+蒙脫石蒙脫石 + CaCO3 膨潤(rùn)土的活化處理膨潤(rùn)土的活化處理 粘土的粘結(jié)機(jī)理粘土的粘結(jié)機(jī)理 水化現(xiàn)象水化現(xiàn)象: 粘土質(zhì)點(diǎn)帶負(fù)電荷，水分子定向地排列在粘土粘土質(zhì)點(diǎn)帶負(fù)電荷，水分子定向地排列在粘土質(zhì)點(diǎn)的周圍和粘土中陽(yáng)離子的周圍，形成水化殼層；質(zhì)點(diǎn)的周圍和粘土中陽(yáng)離子的周圍，形成水化殼層； a. 水化陽(yáng)離子水化陽(yáng)離子吸附了水分子

50、的陽(yáng)離子吸附了水分子的陽(yáng)離子b. 粘土膠團(tuán)粘土膠團(tuán)粘土質(zhì)點(diǎn)水化后形成粘土質(zhì)點(diǎn)水化后形成 a) a) 粘土膠團(tuán)粘土膠團(tuán) b)b)水化陽(yáng)離子水化陽(yáng)離子粘土膠團(tuán)與水化陽(yáng)離子接近時(shí)，相互吸引，于是水化陽(yáng)粘土膠團(tuán)與水化陽(yáng)離子接近時(shí)，相互吸引，于是水化陽(yáng)離子就在粘土膠團(tuán)之間起離子就在粘土膠團(tuán)之間起“橋橋”或鍵的作用，形成粘結(jié)或鍵的作用，形成粘結(jié)力，使粘土顆粒相互結(jié)合起來(lái)。力，使粘土顆粒相互結(jié)合起來(lái)。粘土粘結(jié)機(jī)理粘土粘結(jié)機(jī)理粘土型砂的粘結(jié)粘土型砂的粘結(jié)a. 砂粒破碎表面帶微弱負(fù)電，能使極性水分子定向排列在砂粒破碎表面帶微弱負(fù)電，能使極性水分子定向排列在砂粒周圍。砂粒周圍。b. 當(dāng)砂、粘土和水混合后，粘土膠團(tuán)

51、與砂粒之間具有公共當(dāng)砂、粘土和水混合后，粘土膠團(tuán)與砂粒之間具有公共水化膜，通過(guò)水化陽(yáng)離子的橋梁作用結(jié)合，緊實(shí)具強(qiáng)度。水化膜，通過(guò)水化陽(yáng)離子的橋梁作用結(jié)合，緊實(shí)具強(qiáng)度。 影響粘土影響粘土粘結(jié)性的因素粘結(jié)性的因素 過(guò)低不能形成完整水化膜；過(guò)高會(huì)出現(xiàn)自由水，濕態(tài)過(guò)低不能形成完整水化膜；過(guò)高會(huì)出現(xiàn)自由水，濕態(tài)粘結(jié)力都不大。粘結(jié)力都不大。（1 1）水分）水分 一般說(shuō)來(lái)，粘土顆粒所帶電荷越多或粘土顆粒越細(xì)一般說(shuō)來(lái)，粘土顆粒所帶電荷越多或粘土顆粒越細(xì)小，比表面積越大，則濕粘結(jié)力越大。小，比表面積越大，則濕粘結(jié)力越大。（2 2）粘土顆粒所帶電荷）粘土顆粒所帶電荷（3 3）粘土本身的吸水性）粘土本身的吸水性 粘

52、土吸附水性與粘土的種類有關(guān)。膨潤(rùn)土的吸水能力粘土吸附水性與粘土的種類有關(guān)。膨潤(rùn)土的吸水能力大于普通粘土，故膨潤(rùn)土的濕態(tài)粘結(jié)能力比普通粘土好。大于普通粘土，故膨潤(rùn)土的濕態(tài)粘結(jié)能力比普通粘土好。高嶺石熔點(diǎn)高嶺石熔點(diǎn)1650177516501775，蒙脫石，蒙脫石1200130012001300，粘土熔化，粘土熔化，鑄型的強(qiáng)度顯著降低。鑄型的強(qiáng)度顯著降低。 1. 1.高溫長(zhǎng)時(shí)間烘烤，粘土層間水完全除去，顆粒不再呈電高溫長(zhǎng)時(shí)間烘烤，粘土層間水完全除去，顆粒不再呈電性，靜電斥力消失；使粘土和砂粒聯(lián)結(jié)力僅分子間引力。性，靜電斥力消失；使粘土和砂粒聯(lián)結(jié)力僅分子間引力。 2. 2.蒙脫石蒙脫石60060080

53、0800，高嶺石，高嶺石400400600600失結(jié)構(gòu)水，導(dǎo)致失結(jié)構(gòu)水，導(dǎo)致礦物結(jié)構(gòu)破壞，成不具粘結(jié)能力的失效粘土（死粘土。礦物結(jié)構(gòu)破壞，成不具粘結(jié)能力的失效粘土（死粘土。影響粘土失效原因影響粘土失效原因 （2 2）粘土本身的熔點(diǎn)）粘土本身的熔點(diǎn)（1 1） 粘土之間水分和粘土本身結(jié)構(gòu)水消失粘土之間水分和粘土本身結(jié)構(gòu)水消失3.3.粘土的應(yīng)用粘土的應(yīng)用（1 1）粘土的選用）粘土的選用 粘土砂濕型和表面烘干型一般選用膨潤(rùn)土粘土砂濕型和表面烘干型一般選用膨潤(rùn)土 濕型砂用鈉基膨潤(rùn)土可提高熱濕粘結(jié)力和焙燒粘結(jié)力濕型砂用鈉基膨潤(rùn)土可提高熱濕粘結(jié)力和焙燒粘結(jié)力 大平面的鑄件，為減少件夾砂，應(yīng)選用鈉基膨潤(rùn)土大平

54、面的鑄件，為減少件夾砂，應(yīng)選用鈉基膨潤(rùn)土 中小鑄鐵件，中小鑄鐵件，可可用鈣基膨潤(rùn)土，必要時(shí)可將鈉基膨潤(rùn)用鈣基膨潤(rùn)土，必要時(shí)可將鈉基膨潤(rùn)土和鈣基膨潤(rùn)土混合使用，或與普通粘土混合使用土和鈣基膨潤(rùn)土混合使用，或與普通粘土混合使用 手工造型生產(chǎn)大型鑄綱件，干型應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)普通粘土。手工造型生產(chǎn)大型鑄綱件，干型應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)普通粘土。（2 2）普通粘土的性能指標(biāo)）普通粘土的性能指標(biāo) 1 1）普通粘土按耐火度、濕亞強(qiáng)度、干強(qiáng)度分級(jí)）普通粘土按耐火度、濕亞強(qiáng)度、干強(qiáng)度分級(jí)表表1-6 1-6 鑄造用普通粘土按耐火度分級(jí)鑄造用普通粘土按耐火度分級(jí)等級(jí)耐火度高的耐火度低的等級(jí)代號(hào)GD耐火度158015301580表表1

55、-7 1-7 鑄造用普通粘土按濕壓強(qiáng)度值分級(jí)鑄造用普通粘土按濕壓強(qiáng)度值分級(jí)等級(jí)代號(hào)532工藝試樣濕壓強(qiáng)度/kPa5030502030表表1-8 1-8 鑄造用普通粘土按干壓強(qiáng)度值分級(jí)鑄造用普通粘土按干壓強(qiáng)度值分級(jí)等級(jí)代號(hào)503020工藝試樣干壓強(qiáng)度/kPa5003005002003002 2）普通粘土的牌號(hào)）普通粘土的牌號(hào) 以耐火度等級(jí)和強(qiáng)度等級(jí)表示。以耐火度等級(jí)和強(qiáng)度等級(jí)表示。 3 3）各牌號(hào)普通粘土，其含水量不大于）各牌號(hào)普通粘土，其含水量不大于10%10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），其質(zhì)量的其質(zhì)量的95%95%以上通過(guò)以上通過(guò)0.106mm0.106mm的鑄造用試驗(yàn)篩。的鑄造用試驗(yàn)篩。（

56、3 3）膨潤(rùn)土的性能指標(biāo)）膨潤(rùn)土的性能指標(biāo)膨潤(rùn)土按熱濕拉強(qiáng)度值分級(jí)膨潤(rùn)土按熱濕拉強(qiáng)度值分級(jí) 表表1-9 1-9 膨潤(rùn)土按濕壓強(qiáng)度值分級(jí)膨潤(rùn)土按濕壓強(qiáng)度值分級(jí)等級(jí)代號(hào)10753工藝試樣濕壓強(qiáng)度/kPa1007010050703050等級(jí)代號(hào)2520155工藝試樣熱濕拉強(qiáng)度/kPa2.52.02.51.52.00.51.5三、附加物三、附加物常用：煤粉、渣油、淀粉、鋸末等常用：煤粉、渣油、淀粉、鋸末等目的：使型砂具特定性能，并改善鑄件表面質(zhì)量。目的：使型砂具特定性能，并改善鑄件表面質(zhì)量。 （1 1）煤粉）煤粉 ：成批、大量濕型鑄鐵件用防粘砂；：成批、大量濕型鑄鐵件用防粘砂； 煤粉是用煙煤磨細(xì)制成的

57、；煤粉是用煙煤磨細(xì)制成的； 煤粉加入量一般為原砂的煤粉加入量一般為原砂的6 68%8%。 防止金屬液被氧化，減少金屬氧化物和造型材料防止金屬液被氧化，減少金屬氧化物和造型材料化學(xué)反應(yīng)；化學(xué)反應(yīng)； 可減少砂型受熱膨脹而產(chǎn)生的鑄造缺陷；可減少砂型受熱膨脹而產(chǎn)生的鑄造缺陷； 可防止機(jī)械粘砂?？煞乐箼C(jī)械粘砂。 （2 2）淀粉）淀粉 鑄鐵面砂中淀粉含量一般為鑄鐵面砂中淀粉含量一般為0.5%0.5%1.0%1.0%1 1）淀粉的作用）淀粉的作用減少鑄件夾砂結(jié)疤和沖砂缺陷；減少鑄件夾砂結(jié)疤和沖砂缺陷；增加型砂變形量，提高型砂韌性和可塑性；增加型砂變形量，提高型砂韌性和可塑性；降低起模時(shí)模樣與砂型間的摩擦阻力

58、；降低起模時(shí)模樣與砂型間的摩擦阻力；減少因砂型表面風(fēng)干和強(qiáng)度下降而引起的砂孔缺陷。減少因砂型表面風(fēng)干和強(qiáng)度下降而引起的砂孔缺陷。2 2）淀粉的加入量）淀粉的加入量（3 3）渣油）渣油1 1）渣油的作用）渣油的作用 防止化學(xué)粘砂防止化學(xué)粘砂 降低鑄件的表面粗糙度；降低鑄件的表面粗糙度； 有利于保持型砂中的水分；有利于保持型砂中的水分； 改善型砂的流動(dòng)性；改善型砂的流動(dòng)性； 避免混砂時(shí)型砂結(jié)團(tuán)，使型砂松散。避免混砂時(shí)型砂結(jié)團(tuán)，使型砂松散。 2 2）渣油加入量）渣油加入量 鑄鐵面砂中渣油的加入量一般為鑄鐵面砂中渣油的加入量一般為0.01%0.01%0.02%0.02%。（4 4）鋸末）鋸末1 1）鋸

59、末的作用）鋸末的作用 增加型砂的透氣性增加型砂的透氣性 防止化學(xué)粘砂防止化學(xué)粘砂 改善型砂的流動(dòng)性；改善型砂的流動(dòng)性； 避免混砂時(shí)型砂結(jié)團(tuán)，使型砂松散。避免混砂時(shí)型砂結(jié)團(tuán)，使型砂松散。 2 2）鋸末的加入量）鋸末的加入量鑄鐵面砂中渣油的加入量一般為鑄鐵面砂中渣油的加入量一般為0.01%0.01%0.02%0.02%。四、新砂和舊砂的處理四、新砂和舊砂的處理1 1原砂的處理原砂的處理 處理的目的：清草根、貝殼和石子等雜物，降低含水量處理的目的：清草根、貝殼和石子等雜物，降低含水量常用的方法常用的方法: :篩分、水漂洗、酸浸洗、精選篩分、水漂洗、酸浸洗、精選 、烘干等、烘干等 篩分：去除粗粒或粉粒

60、，得到合適的粒度；篩分：去除粗?；蚍哿?，得到合適的粒度； 水漂洗：將原砂用清水漂洗并攪動(dòng)，除去泥分水漂洗：將原砂用清水漂洗并攪動(dòng)，除去泥分； 酸浸洗：清潔砂粒表面，提高粘結(jié)劑的粘結(jié)力；酸浸洗：清潔砂粒表面，提高粘結(jié)劑的粘結(jié)力； 精選：將原砂中石英與長(zhǎng)石分離，除掉磁性雜質(zhì)精選：將原砂中石英與長(zhǎng)石分離，除掉磁性雜質(zhì)；烘干：降低原砂中的含水量烘干：降低原砂中的含水量。2 2舊砂的處理舊砂的處理 目的：改善型砂性能，提高鑄件質(zhì)量；環(huán)境，降低成本目的：改善型砂性能，提高鑄件質(zhì)量；環(huán)境，降低成本特性：特性： 經(jīng)高溫強(qiáng)烈作用，成分和性能發(fā)生很大變化；經(jīng)高溫強(qiáng)烈作用，成分和性能發(fā)生很大變化； 粘土失去結(jié)晶水，