鑄造工藝學(xué)第二章濕型

1、砂型和砂芯的制造濕型13鑄造 劉昕捷 201300150102概述:一、物理固結(jié) 磁性鑄造法 負(fù)壓造型二、化學(xué)粘結(jié) 化學(xué)粘結(jié)是指型砂、芯砂在造型、造芯過程中，依靠其粘結(jié)劑本身發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)達(dá)到硬化，建立強(qiáng)度，使砂粒牢固地粘結(jié)成為一個(gè)整體。三、機(jī)械粘結(jié) 機(jī)械粘結(jié)指粘土作粘結(jié)劑的粘土型砂產(chǎn)生的粘結(jié)。由于自然界中粘土資源豐富，價(jià)格低廉（開采后只需稍作加工即可供生產(chǎn)使用），砂型制造工藝簡單，舊砂回用處理容易等，因此廣泛用來配制型砂制造砂型（芯）。第一章 濕型第一節(jié) 濕型鑄造特點(diǎn)一、粘土砂型類別 粘土砂干型濕型濕型表干型面砂面砂背砂背砂單一砂單一砂第一節(jié) 濕型鑄造特點(diǎn)二、濕型鑄造特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 與干砂型相

2、比，便于組織流水線,易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化等，延長砂箱適用壽命，工序簡單，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)率高，無需烤干，可節(jié)省烤干設(shè)備和燃料。第一節(jié) 濕型鑄造特點(diǎn) 缺點(diǎn) 鑄型的金屬界面作用反應(yīng)較激烈，鑄件容易出現(xiàn)一些缺陷。a) 水分高，易形成氣孔。b) 水遷移形成水分凝聚層，易造成件表面夾砂、結(jié)疤和鼠尾。c) 強(qiáng)度低，是干型砂1/51/10，易掉落。d) 剛度，硬度低，變形、型壁移動(dòng)使鑄件尺寸公差增大、縮松、縮孔。第二節(jié) 濕型砂性能要求、檢測原理及檢測方法 濕型砂性能要求 根據(jù)合金種類、造型方法、鑄件大小等條件的不同，對(duì)型砂的性能要求也有所不同。主要有：水分、透氣性、強(qiáng)度、緊實(shí)率、變形量、破碎指數(shù)、流動(dòng)性、含泥

3、量、有效粘土含量、顆粒組成、鮞化物、砂溫、發(fā)氣性、有效煤粉含量、灼燒減量、抗夾砂性、抗粘砂性等。 檢測原理及檢測方法 在線控制：向混砂控制系統(tǒng)發(fā)出調(diào)節(jié)指令來確保型砂質(zhì)量。 線性控制：實(shí)驗(yàn)室儀器檢測方法第二節(jié) 濕型砂性能要求、檢測原理及檢測方法一、水分、最適宜干濕度和緊實(shí)率 判斷型砂的干濕程度的幾種方法1. 水分（含水量或濕度）-最常用2. 手捏感覺-經(jīng)驗(yàn)3. 緊實(shí)率-很多工廠列其為最經(jīng)常性檢 驗(yàn)性能的項(xiàng)目之一 緊實(shí)率:錘擊后試樣體積的壓縮程度緊實(shí)率=（筒高-緊實(shí)距離）/筒高 100%第二節(jié) 濕型砂性能要求、檢測原理及檢測方法 造型方法與緊實(shí)率的關(guān)系：a. 手工和機(jī)器造型用型砂最適宜干濕程度下的

4、緊實(shí)率為50%b. 高壓造型和沖擊造型最適宜干濕程度下的緊實(shí)率為4050%c. 擠壓造型最適宜干濕程度下的緊實(shí)率為3540% 不管型砂中有效膨潤土、煤粉和灰粉的含量有多少，只要將緊實(shí)率控制在上述范圍內(nèi)，手感的干濕程度就處于最適宜狀態(tài)，這時(shí)水分可稱為最適宜水分（optimum moisture content)。第二節(jié) 濕型砂性能要求、檢測原理及檢測方法 二、透氣性 透氣性：緊實(shí)的型砂能讓氣體透過而逸出的能力。 測定原理：測出氣鐘內(nèi)的空氣在壓力下通過試樣 的時(shí)間，計(jì)算其透氣性。V通過試樣的空氣體積；H試樣高度；S試樣截面積；p試樣前壓力（mmH2O)；t2000cm3空氣通過試樣的時(shí)間第二節(jié) 濕

5、型砂性能要求、檢測原理及檢測方法三、濕態(tài)強(qiáng)度 型砂為什么要有足夠的強(qiáng)度？a. 鑄型有可能破損塌落；沖刷，沖擊而造成砂眼，脹砂，跑火。b. 強(qiáng)度不宜過高因需加入更多粘土，影響水分，透氣性，成本高，混砂、緊實(shí)和落砂困難。第二節(jié) 濕型砂性能要求、檢測原理及檢測方法 表示和測定實(shí)驗(yàn) 表示型砂標(biāo)準(zhǔn)試樣在受外力作用下遭到破壞時(shí)的應(yīng)力值。 濕態(tài)抗壓強(qiáng)度 抗拉 抗剪 抗彎 劈裂強(qiáng)度第二節(jié) 濕型砂性能要求、檢測原理及檢測方法四、流動(dòng)性 型砂在外力或自身重力作用下，砂粒間相互移動(dòng)的能力稱為流動(dòng)性。 流動(dòng)性好的型砂的特點(diǎn)可形成緊實(shí)作用下，砂粒間相互移動(dòng)的能力。 測定方法5種1.測定標(biāo)準(zhǔn)試樣兩個(gè)端面硬度值的差別。2.

6、測定階梯試樣兩平面的硬度值差。3.測定在底側(cè)有環(huán)形空腔試樣筒中沖擊成的試樣的高度。4.測定在沖擊型砂試樣時(shí)自圓柱形試樣筒側(cè)面小孔中擠出的型砂質(zhì)量。5.對(duì)比測定緊實(shí)率后試樣的質(zhì)量，容積密度越大，流動(dòng)性越好。第二節(jié) 濕型砂性能要求、檢測原理及檢測方法第二節(jié) 濕型砂性能要求、檢測原理及檢測方法五、起模型、變形量、韌性和破碎指數(shù)起模性：起模時(shí)模樣或模板與砂型分離是否容易損壞，是否產(chǎn)生砂型開裂或掉 落的性能。變形量：在用強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)測定型砂抗壓強(qiáng)度的同時(shí)，用一個(gè)百分?jǐn)?shù)測出試樣破 碎前的變形量（高度減小量）。韌性：將型砂濕壓強(qiáng)度（MPa）乘變形量（cm）再乘1000的乘積來表示韌性 （MPa cm）。破碎指

7、數(shù)：濕型砂標(biāo)準(zhǔn)抗壓試樣放在鐵砧上受一個(gè)自1m高度自由落下的直徑 50mm、510g鋼球沖擊，破碎的型砂通過網(wǎng)眼為12.7mm(0.5in)的篩網(wǎng)，留在篩 網(wǎng)上的大塊型砂占試樣原質(zhì)量的比值。第二節(jié) 濕型砂性能要求、檢測原理及檢測方法六、抗夾砂結(jié)疤類缺陷的能力20世紀(jì)，50年代國外使用高溫抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)來檢驗(yàn)濕型砂的抗夾砂結(jié)疤缺陷性能。未考慮濕型受熱產(chǎn)生水分凝聚層現(xiàn)象。 測定方法1. 測定型砂試樣在各種高溫下受壓破碎時(shí)的變形量和在該溫度下試樣受熱的自由線膨脹量，由膨脹量超過變形量的程度來反映型砂產(chǎn)生這類缺陷傾向的大小。2. 將試樣在982下保溫，同時(shí)施加載荷防止試樣膨脹以保持試樣尺寸不變，由所加載

8、荷的大小表示型砂的抗缺陷性能。第二節(jié) 濕型砂性能要求、檢測原理及檢測方法 20世紀(jì)，60年代初國外有人提出型砂的熱濕拉強(qiáng)度是控制鑄件表面夾砂結(jié)疤類缺陷的關(guān)鍵，可根據(jù)熱濕拉強(qiáng)度和熱壓應(yīng)力的關(guān)系，進(jìn)行綜合分析判斷。 測定方法： 1.熱濕拉強(qiáng)度的測定方法圖2-1-9測出試樣在水分凝聚區(qū) 的熱濕拉強(qiáng)度。 2.熱壓應(yīng)力的測定試驗(yàn)圖2-1-10型砂受熱膨脹收到阻抑后 產(chǎn)生的熱應(yīng)力大小。 3.型砂激熱性能試驗(yàn)法高溫烘烤觀察試樣溝槽尖角的開 始脫皮時(shí)間，即可代表型砂的抗夾結(jié)疤類缺陷的能力。 帶“V”槽的圓餅試樣 圖2-1-11 型砂激熱試驗(yàn)儀 圖2-1-12第二節(jié) 濕型砂性能要求、檢測原理及檢測方法七、發(fā)氣量

9、和有效煤粉量 受熱后，產(chǎn)生大量揮發(fā)分，在高溫下進(jìn)行氣相分解，在砂粒表面沉積“光澤碳”防止鑄鐵件表面機(jī)械粘砂，提高鑄件表面光潔度。 煤粉等附加物的光澤碳含量的測定可用特殊裝置測出，但濕型砂的光澤碳形成能力較低，很難直接測量。 發(fā)氣量測定法可檢查鑄鐵用濕型砂的抗機(jī)械粘砂能力和推算出型砂中有效煤粉含量。 發(fā)起量測定原理：稱取經(jīng)過干燥的型砂盛入小瓷舟中推入850管式爐加熱，產(chǎn)生的氣體經(jīng)含冷凝管進(jìn)入帶刻度的玻璃管中，可測出在大氣壓下型砂所發(fā)出的氣體體積。第二節(jié) 濕型砂性能要求、檢測原理及檢測方法 測量步驟：1. 測出1g型砂的發(fā)氣量。2. 用吸藍(lán)量法測定出型砂中有效膨潤土含量， 并且用發(fā)氣量測定儀測出1

10、g膨潤土的發(fā)氣量。3. 用發(fā)氣量測定儀測出0.01g煤粉的發(fā)氣量。 即可推算出型砂中有效煤粉的含量。第二節(jié) 濕型砂性能要求、檢測原理及檢測方法 型砂的有效煤粉含量要適當(dāng) 過高，發(fā)氣量過大，同時(shí)透氣性又差，則會(huì)產(chǎn)生氣孔、冷隔、澆不足等缺陷。u總結(jié) 綜合以上7方面性能，可以看出：對(duì)各種性能要求必須適量。由于各性能之間有很多聯(lián)系，對(duì)某一性能要求過分就有可能使其它性能更差。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求 濕型砂是由原砂、粘土、附加物及水按一定配比組成的。 為了制得性能合乎要求的型砂，必須考慮三方面因素：a) 原材料b) 型砂配方c) 混制工藝第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求一、石英質(zhì)原砂 原砂的

11、分類： 山砂；海砂；湖砂；河砂；風(fēng)積砂。 成份及形成過程： 天然硅砂小顆粒，是由巖石風(fēng)化形成的。 石英砂巖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。 石英巖經(jīng)過變質(zhì)而形成的堅(jiān)固整體的巖石。 人造石英砂堅(jiān)固巖石經(jīng)過人工破碎、篩分。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求原砂的質(zhì)量要求 1. 含泥量 原砂的含泥量指原砂中直徑小于0.02mm的細(xì)小顆粒的含量。 含泥量對(duì)濕型砂的性能的影響原砂中泥分增多，孔隙半徑減小，透氣性降低。原砂中泥分增多，濕態(tài)抗壓強(qiáng)度提高，達(dá)到最適宜干濕狀態(tài)的型砂含水量也提高。若原砂的泥分中不含粘土礦物，則 原砂中含泥量增多會(huì)使型砂變脆，起模性能變壞。第三節(jié) 濕型

12、砂用原材料及其質(zhì)量要求2.原砂的顆粒組成 包括：砂粒的粗細(xì)程度和砂粒粗細(xì)分布的集中程度。 國家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：ZBJ31004-88 原砂顆粒組成的測定 測定方法 通常是用一套篩孔直徑自大而小的標(biāo)準(zhǔn)篩來篩分已洗去泥分的干砂樣。 “目”（篩號(hào)）援引美國的叫法，指1英寸長的篩網(wǎng)上的篩孔數(shù)。 相鄰網(wǎng)孔尺寸之比約為 1.414。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求 表示方法（1）符號(hào)表示法：a)用砂粒集中的相鄰三篩的頭尾篩號(hào)加總停留量表示。b)用砂粒集中的相鄰三篩的中間篩孔尺寸毫米后的兩位數(shù)作為粒度符號(hào)表示。 例：100/200-67.76 % 表示 100、140、200目三個(gè)篩號(hào)的停留占總的67.76%。

13、 60Q Q表示前篩余量大于后篩。（表示 20、30、40目三個(gè)篩號(hào)的停留較多） 60H H表示后篩余量大于前篩。 第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求（2）累積曲線表示法 德國鑄造學(xué)會(huì)的方法是以 各篩和底盤的余留砂的質(zhì) 量為100%，計(jì)算出各篩的 累積通過量。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求（3）美國鑄造協(xié)會(huì)平均細(xì)度 AFS細(xì)度=各篩停留量與相應(yīng)的乘數(shù)的乘積總和 / 砂粒部分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總和第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求（4）用砂粒平均尺寸表示 稱100g干砂，振動(dòng)15min.各篩預(yù)留質(zhì)量乘數(shù)的乘積相加除以余留各篩砂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總和，P81表2-1-6，計(jì)算實(shí)例。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)

14、量要求3.原砂的顆粒形狀及表面狀況（1）原砂的顆粒形狀用光學(xué)顯微鏡或掃描電子顯微鏡觀察原砂的顆粒形狀分類： 圓形砂 多角形砂 尖角形砂第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求 粒形測定方法（最常用的方法）計(jì)算原砂的角形系數(shù)。 1）原理等體積的各種幾何體中，球形的表面積最小。 角形系數(shù)=單位質(zhì)量原砂的實(shí)測表面積（即實(shí)際比表面積SW）/ 單位質(zhì)量同樣粗細(xì) 等直徑假想圓球的表面積（即：理論比表面積Sth） 2）比表面積的測定與計(jì)算方法實(shí)際比表面積通氣法測定 原理空氣通過砂柱時(shí)受到的阻力不僅與砂柱緊實(shí)程度有關(guān)，而且與砂粒的實(shí)際表面積有關(guān)。 即砂粒的實(shí)際比表面積是砂柱孔隙率和透氣率的函數(shù)。第三節(jié) 濕型砂用原材

15、料及其質(zhì)量要求理論比表面積的計(jì)算 單顆砂粒的重量和體積已知時(shí)，計(jì)算出與其體積相等的球形表面積是很容易的。 但是，原砂是眾多形狀和重量各異的砂粒組成的集合，要確定出與其相對(duì)應(yīng)的假想圓球的直徑就成為計(jì)算原砂理論比表面積的關(guān)鍵。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求a、目前，應(yīng)用較普遍的方法是“篩孔直徑平均值法” 即：對(duì)于單篩砂，取 d m=(dp+dr)/2作為假想球體的直徑。 式中： dm假想球體的直徑 dp通過篩的篩孔直徑 dr停留篩的篩孔直徑 特點(diǎn)較簡單，但不夠準(zhǔn)確第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求b、等粒數(shù)圓球直徑法 稱量一定的單篩砂，數(shù)出砂粒個(gè)數(shù)。然后按P84頁式2-1-7計(jì)算出Sth2 。

16、 角形系數(shù)的計(jì)算按篩孔直徑平均值法的角形系數(shù)： E1=Sw/Sth1按等粒數(shù)圓球直徑法的角形系數(shù)： E2=Sw/Sth2 第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求（2）粒形對(duì)型砂性能的影響 形狀越圓型砂就越易緊實(shí)，標(biāo)準(zhǔn)型砂試樣的重量就越大，透氣性也就越低；對(duì)于使用樹脂等化學(xué)粘結(jié)劑的型砂和芯砂而言，粒形對(duì)強(qiáng)度的影響尤為顯著；粘結(jié)劑加入量相同的條件下，用圓粒砂的試樣緊實(shí)程度高，而且砂粒實(shí)際比表面小，比尖角砂強(qiáng)度高很多。（3）原砂的表面狀況 若有侵蝕溝痕，裂縫和孔洞存在，粘劑消耗量增大。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求4.原砂的礦物組成和化學(xué)成份（1）砂的礦物組成 石英SiO2 長石鋁硅酸鹽 云母：含水

17、硅酸鹽 鐵的氧化物 硫化物 碳酸鹽類第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求（2）硅砂的化學(xué)成份 一般工廠只化驗(yàn)原砂的化學(xué)成份，根據(jù)化學(xué)成分，可間接的大致估計(jì)出硅砂中各種主要礦物所占比例。 注意： 化學(xué)分析得出的原砂二氧化硅含量并不等于原砂中石英礦物的含量。因?yàn)樵颇负烷L石的化學(xué)成份中也都含有二氧化硅。 在實(shí)際中仍可把原砂中二氧化硅含量作為衡量和控制原砂質(zhì)量的一個(gè)主要指標(biāo)。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求（3）原砂的燒結(jié)點(diǎn) 燒結(jié)點(diǎn)是原砂顆粒表面或砂粒間的混雜物開始熔化的溫度。它是原砂各種組合成分耐火性能的綜合反應(yīng)。 作用推測原砂中二氧化硅含量高低和雜質(zhì)多少。 試驗(yàn)方法將盛有砂樣的小瓷舟在加熱至規(guī)定溫

18、度的管式電爐中保溫5分鐘后，從爐中拉出，用小針撥動(dòng)砂粒并用放大鏡進(jìn)行觀察，顆粒開始粘連的溫度即為該砂樣的燒結(jié)點(diǎn)。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求（4）硅砂的化學(xué)成分對(duì)鑄件質(zhì)量的影響 原砂中二氧化硅百分含量每降低5%燒結(jié)點(diǎn)約下降50。對(duì)于生產(chǎn)一般鑄鐵件，使用低二氧化硅原砂時(shí)結(jié)殼問題不明顯。但是，鑄鐵件較厚或澆溫較高時(shí)型砂易燒結(jié)成砂殼?；烊牖赜蒙爸锌赡芤鹦蜕靶阅軔夯５谌?jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求二、非石英質(zhì)原砂 指礦物組成中不含或只含少量游離二氧化硅的原砂。 目前可用的非石英質(zhì)原砂有橄欖石砂、鋯砂、鉻鐵礦砂、石灰石砂、鎂砂、剛玉砂、鈦鐵礦砂、鋁礬土砂等等。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要

19、求（1）鎂砂 主要成份MgO 來源：由菱鎂礦碳酸鎂在高溫下煅燒再經(jīng)破碎分選而獲得的。 特性：碳酸鎂：800950煅燒的MgO化學(xué)活性很大，不能用于鑄造生產(chǎn)。 15001650煅燒，使MgO重新結(jié)晶及燒結(jié)，生成結(jié)晶很好的鎂砂。 純MgO：熔點(diǎn)2800。 由于鎂砂中含有二氧化硅、氧化鈣、三氧化二鐵等雜質(zhì)，故其熔點(diǎn)一般低于2000，約在1840左右。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求 熱膨脹率比石英小，無因相變而引起的體積突然變化。 化學(xué)性質(zhì)鎂砂屬堿性耐火材料，不與氧化鐵或氧化錳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因而常用做高錳鋼型砂或涂料。 高錳鋼大型鑄件在應(yīng)用普通砂時(shí)，由于砂中的二氧化硅可能與鑄件中的MnO發(fā)生化學(xué)作

20、用，生成一系列的低熔點(diǎn)化合物，如： 熔點(diǎn)1270的MnOSiO2 熔點(diǎn)1320的2MnOSiO2 熔點(diǎn)1200的3MnOSiO2 從而使鑄件表面發(fā)生嚴(yán)重粘砂。 菱鎂礦的資源我國東北地區(qū)大石橋，有豐富的高品位礦，聞名中外，技術(shù)條件見P87表2-1-10 第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求（2）鎂橄欖石砂 成份Mg2SiO4 特性： 通常與鐵橄欖石組成固溶體。通常情況，希望 Mg2SiO4%80% 蛇紋石（含水硅酸鎂）：橄欖石的巖石中經(jīng)常含有蝕變的次生產(chǎn)物。其含13%的結(jié)構(gòu)水，受熱時(shí)失水，分解和再結(jié)晶。用蛇紋石化的鎂橄欖石砂制出的鑄件，表面易產(chǎn)生針孔、麻點(diǎn)缺陷。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求從

21、50熔化溫度均無晶形轉(zhuǎn)變，膨脹比石英砂低，而且膨脹緩慢均勻。因此在高溫澆注時(shí)不易產(chǎn)生夾砂結(jié)疤等鑄造缺陷。熔點(diǎn)：純1870 含鐵橄欖石等成分16001760代替石英砂高錳鋼件，防粘砂，防硅粉塵。 分布我國陜西商南地區(qū)出產(chǎn)的水洗橄欖石砂。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求（3）鋯砂 組成：鋯英石（ ZrSiO4 ）,結(jié)晶結(jié)構(gòu)呈四方晶系。 雜質(zhì)：花崗石、正長石和霞石。 純鋯英石：含67.27% ZrO2 ，32.73% SiO2無色。 商品鋯砂：含5766% ZrO2 ，4334% SiO2棕色、黃褐色或淡黃色， 還含有少量 Fe2O3、CaO、Al2O3等雜質(zhì)。 熔點(diǎn)：21902420內(nèi)波動(dòng)。第三

22、節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求 主要優(yōu)點(diǎn)： 熱膨脹比硅砂、鎂橄欖石砂、鉻鐵礦砂等都小，能避免鑄件產(chǎn)生夾砂結(jié)疤類缺陷。導(dǎo)熱率、蓄熱系數(shù)都比石英砂高很多，因此鑄件冷卻凝固速度快，可細(xì)化金屬組織，提高鑄件的機(jī)械性能。幾乎不被熔融金屬或金屬物浸潤，有利于阻止金屬液滲入，可減少機(jī)械粘砂缺陷。 分解溫度高，復(fù)用性好。鋯砂顆粒表面光滑潔凈，呈完整的橢圓形，粘結(jié)劑消耗量少。熱化學(xué)穩(wěn)定性高，可防止化學(xué)粘砂缺陷。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求 缺點(diǎn)： 放射性 含有獨(dú)居石，獨(dú)居石中含放射性物質(zhì)二氧化釷。 克服：提高鋯砂純度。 價(jià)格貴 分布： 澳大利亞約占全世界需求量的一半多 ，我國海南、廣東、山東、福建等沿海地

23、區(qū)，尤以海南資源最為豐富。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求（4）鉻鐵礦砂屬尖晶石類礦物 主要組成： 鉻鐵礦FeCrO4 鎂鉻鐵礦 (Mg,Fe)Cr 2O4 鋁鎂鉻鐵礦(Fe,Mg)(Cr,Al)2O4 化學(xué)成分： Cr 2O3 不少于45% 其他： MgO、FeO、Al2O3和少量SiO2 。 最有害的雜質(zhì)碳酸鹽，它與高溫金屬液接觸時(shí)分解出二氧化碳，使鑄件表面產(chǎn)生氣孔第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求 特性 優(yōu)點(diǎn)：a) 熔點(diǎn)：16001900 ,隨三氧化二鉻與氧化鐵含量的比值變化，比值增大 ，耐火度增大。b) 化學(xué)穩(wěn)定性高：不與氧化鐵等起化學(xué)作用，比鎂砂更為優(yōu)越，加熱到1700以前無相變，

24、體積基本上穩(wěn)定。c) 導(dǎo)熱率：比石英砂大數(shù)倍，有良好的激冷作用，抗鋼液滲透能力高于鋯砂，鎂砂或細(xì)硅砂，具有不潤濕性第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求 缺點(diǎn):a)熱膨脹率：是鋯砂的2倍，粒形不如鋯砂圓。b) 需經(jīng)焙燒：由于含水雜質(zhì)可能會(huì)導(dǎo)致鑄件氣孔和針孔缺陷，必須經(jīng)900左右焙燒。 資源 我國產(chǎn)量不多，主要靠進(jìn)口。 用途 主要用于厚大鑄件的熱節(jié)處或制成涂料第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求（5）石灰石砂 是將天然石灰石經(jīng)過機(jī)械破碎、篩分后配制而成的。自然界分布很廣。 主要成分碳酸鈣。 主要用途配制水玻璃砂，也可用于濕型砂和干型砂。 優(yōu)點(diǎn)：a)無硅塵危害。b)鑄件表面光潔、不粘砂、清砂容易。c)鋼

25、水流動(dòng)性好。d)鑄件組織致密，碳酸鈣分解為吸熱反應(yīng)，使冷速增大。e)資源豐富。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求（6）熟料 在高溫下（12001500）焙燒過的硬質(zhì)粘土稱為熟料。 成分：莫來石（3Al2 O3 2SiO2) ,其耐火度隨Al2 O3和焙燒溫度的增高而提高。 Al2 O3含量達(dá)71.8%時(shí)，耐火度1800。 優(yōu)點(diǎn)：熱膨脹系數(shù)小，耐火度高，與鐵及其氧化物的浸潤性都比石英低，且成本 比上述都低。 分布：我國山東、河南、貴州均有豐富礦藏。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求（7）碳素砂 焦炭渣（沖天爐打爐后未燒掉的焦炭）、廢電極石墨、廢坩堝破碎篩選出的顆粒以及石墨等材料。 特性：呈中性，

26、化學(xué)活性很低，不為鐵水所浸潤，耐火度高，熱導(dǎo)性好，熱容度高，熱膨脹系數(shù)低（約為石英的1/3）。有利于防止鑄鐵件夾砂結(jié)疤和粘砂等缺陷。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求（8）剛玉（corundum） 主要礦物成分六方晶系的- Al2 O3 。 制成多用工業(yè)氧化鋁（ - Al2 O3 ）經(jīng)電弧爐20002400熔融再結(jié)晶而成，又稱電熔剛玉。通常含Al2 O3 99%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），為白色結(jié)晶。 耐火度：2050 熱膨脹系數(shù)很小，體積穩(wěn)定。 化學(xué)穩(wěn)定性對(duì)酸和堿性材料都具有很高的化學(xué)抵抗性。 缺點(diǎn)價(jià)格昂貴。只用于配制質(zhì)量要求極高的鑄件用砂型涂料或熔模涂料。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求（9）鈦鐵礦砂

27、 主要成分為FeOTiO2,外觀為鐵黑色或棕黑色細(xì)顆粒，它儲(chǔ)藏于沿海的海砂中，與硅砂、鋯砂獨(dú)居石等伴生。 廣西北海、廣東海豐縣有產(chǎn)品供應(yīng)，價(jià)格比鋯砂便宜。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求三、粘土 粘土是濕型砂的主要粘結(jié)劑。它被水濕潤后具有粘結(jié)性和可塑性；烘干后硬結(jié)，具有干強(qiáng)度，而硬結(jié)的粘土加水后又能恢復(fù)粘結(jié)性和可塑性，因而具有較好的復(fù)用性。但如果烘烤溫度過高，粘土被燒死或燒枯，就不能再加水恢復(fù)塑性。粘土在自然界中儲(chǔ)量豐富，成本低廉，應(yīng)用廣泛。1、粘土的礦物成分 含水的鋁硅酸鹽化學(xué)式簡寫mAl2O3nSiO2 xH2O第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求 按晶體結(jié)構(gòu)分：高嶺石組包括高嶺石、珍珠陶

28、土、地開石、埃洛石等。蒙脫石組包括蒙脫石、貝得石、綠脫石、皂石等。伊利石組包括依利石、海綠石等 形成：由各種含有鋁硅酸鹽礦物的巖石經(jīng)過長期的風(fēng)化、熱液蝕變或沉積變質(zhì)作用等生成。 據(jù)礦物種類不同將粘土分為兩類：膨潤土：主要由蒙脫石組礦物組成。普通粘土：高嶺石或伊利石類礦物組成。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求2、粘土的結(jié)晶特征 各種粘土之所以具有不同的性能，其基本原因是粘土礦物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)不同。通過x射線衍射法，可得知按粘土礦物的晶層排列，有兩層型、三層型等不同形式。（1）粘土礦物的晶格中都包含有兩種基本結(jié)構(gòu)單位。 硅氧四面體晶片 鋁氧八面體晶片 第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求（2）高嶺石結(jié)

29、晶結(jié)構(gòu)屬典型的兩層結(jié)構(gòu)粘土礦物。 單位晶層是由一層硅氧四面體和一層鋁氧八面體組成。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求（3）蒙脫面結(jié)晶結(jié)構(gòu)屬典型的三層結(jié)構(gòu)的粘土礦物。 單位晶層是有兩層硅氧四面體 ，中間夾著一層鋁氧八面體組成，顯微外觀形狀為不規(guī)則的薄片狀或鵝毛狀。（4）伊利石結(jié)晶結(jié)構(gòu)三層型，大致于蒙脫石類似。 第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求3、粘土的表面電荷和交換性陽離子粘土顆粒表面帶有負(fù)電荷 破鍵粘土片狀結(jié)晶受到破壞，邊緣處的Al-O、Si-O離子鍵斷裂而造成不飽和鍵。主要在高嶺石中發(fā)生。 晶體內(nèi)部離子置換。 粘土顆粒表面外露的氫氧基上氫的置換由于破鍵和外露氫氧基而吸附的陽離子有可能被其它

30、陽離子交換出來。粘土中能被交換出來的吸附的陽離子被稱為交換性陽離子。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求 膨潤土的活化處理及方法 根據(jù)粘土的陽離子交換特性，對(duì)鈣土進(jìn)行處理，使之轉(zhuǎn)變?yōu)殁c基膨潤土。這種離子交換過程，通常稱為膨潤土的活化處理，最常用的活化劑為碳酸鈉。 化學(xué)反應(yīng)機(jī)理 鈣離子-蒙脫石+碳酸鈉鈉離子-蒙脫石+碳酸鈣 活化處理的三種方法在混制濕型砂時(shí)，加入干粉狀碳酸鈉（干法）。預(yù)先將碳酸鈉按適當(dāng)濃度溶于水中，混砂時(shí)加入。用濕法或干法預(yù)先將鈣基膨潤土處理成人工鈉基膨潤土，磨粉后作為商品供應(yīng)。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求4、粘土的吸附水分 粘土在濕潤狀態(tài)下含有三種水分a) 自由水在組成粘土

31、礦物的單獨(dú)礦物顆粒表面上的液態(tài)自由水；b) 層間吸附水在單位晶層底面的取向排列的偶極水和交換性陽離子吸附的陽離子水化膜；c) 晶格水或結(jié)構(gòu)水參與構(gòu)成粘土礦物晶格的OH水。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求5、粘土的粘結(jié)機(jī)理 水化陽離子橋說（濕態(tài)粘結(jié)機(jī)理） 帶負(fù)電的粘土顆粒將極性水分子吸引在自己周圍，形成膠團(tuán)水化膜，依靠粘土顆粒間的公共水化膜，通過其中的水化陽離子所起的橋或鍵的作用，使粘土顆粒相互聯(lián)結(jié)起來。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求6、粘土受熱后的變化脫水、體積收縮、礦物分解等 1）脫水：第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求2）熱膨脹與收縮 高嶺石類粘土的收縮出現(xiàn)在較高溫度，而膨潤土在100200低溫下便出現(xiàn)急劇的收縮。第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求7、粘土類別的鑒別方法（5種） 1）x射線衍射分析層間距 鈣蒙脫石 d=1.55nm 鈉蒙脫石 d=1.25nm 2）差熱分析 3）陽離子交換容量分析判斷膨潤土是鈉基或鈣基的最基本方法 4）吸水率和吸水比 吸水率=指粘土吸收水分后質(zhì)量增加的百分?jǐn)?shù)。5）粘土漿的粘度比較法第三節(jié) 濕型砂用原材料及其質(zhì)量要求8、粘土對(duì)型砂性能的