粘土湿型砂及其质量控制55908687

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1、粘土湿型砂及其质量控制目 录 第1章 绪论 第2章 湿型砂用原材料 第3章 湿型砂性能及其检测 第4章 粘土湿型砂的制备 第5章 铸件常见缺陷及其防止第1章 绪论粘土湿型砂的特点湿型砂主要由原砂、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。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)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。

2、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。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。第2章 湿型砂用原材料2.1 硅砂2.1.1 硅砂的种类

3、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%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。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度，因此皆称为杂质矿物。8590939698最小SiO2含量(质量分数，%

4、)8590939698分级代号表1 硅砂按SiO2含量分级第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。表2 硅砂含泥量分级(GB/T9442-1998)2.01.00.50.30.2最大含泥量(%)2.01.00.50.30.2分级代号第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0.0530.0750.1060.1500.2120.3000.4250.6000.8501.7003.350筛孔尺寸/mm2702001401007050403020126筛 号表3 铸造

5、用实验筛筛号与筛孔尺寸的关系(GB/T9442-1998)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。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 ：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);第2章

6、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1.45钝角形1.63尖角形1.30椭圆形1.63方角形1.15圆 形角形因数分级代号形 状角形因数分级代号 形 状 表4 硅砂颗粒形状与角形因数的关系(GB/T9442-1998)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。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的泥分以及砂粒表面的一些污染物一般都需要通过水洗或擦洗予以清除。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/T9224-199

7、9)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于0.3%，角形因数不大于1.30，粒度组成应符合表5的要求。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)100工艺试样湿压强度/kPa35710等级代号表7 铸造用膨润土按湿压强度值分级(JB/T9227-1999)第2章 湿型砂用原材料2.2 膨润土2.2.1 概述0.5-1.51.5-2.02.0-2.52.5工艺试样热湿拉强度/kPa5152025等级代号表8

8、铸造用膨润土按热湿拉强度值分级(JB/T9227- 1999)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。1）型砂工艺试样湿强度法第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.

9、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。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 。

10、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。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

11、润土或者达到极限强度的钠化膨润土配置型砂。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。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

12、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。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。第2章 湿型砂用原材料2.2 膨润土2.2.3 膨润土的选用无要求手工造型25 50 4一般要求机器造型和手工造型30 70 3要求严格机器造型32 90 2要求极严气冲、高压、挤压造型35 110 1铸件气孔砂眼 缺陷造型方法吸蓝量 /(g/100g)湿压强度 /kPa序 号表9 膨润土的工艺试样湿压强度和吸蓝量及适用范围第2章 湿型砂用原材料2.3 煤粉湿型用煤粉通常是将烟煤里的肥煤和焦煤根据铸造煤粉性能（主要是灰分和挥发分）

13、要求，按一定比例进行混配，粉碎而成。140目0.3-0.65-6级30-361-46-1014-16粒度(目 )硫分/%焦渣特征挥发分/%水分/%灰分/%光亮碳/%表10 高效煤粉性能指标2.3.1 概述第2章 湿型砂用原材料2.3 煤粉1. 在铁液的高温作用下，煤粉产生大量的还原性气体，防止铁液被氧化，并可使铁液表面的氧化铁还原，以防止铸铁件产生化学粘砂。2. 煤粉在受热后开始软化，可缓和石英砂粒受热后产生的膨胀，减少铸铁件产生的夹砂缺陷。2.3.1 概述煤粉的作用：第2章 湿型砂用原材料2.3 煤粉3. 煤粉在受热后，产生气、液、固三相的胶质体，可部分堵塞砂型表面砂粒间的孔隙，以减少铸铁件

14、产生机械粘砂。4. 煤粉在受热后，在金属液和铸型的界面析出一层带有光泽的微细结晶碳（光亮碳），这层光亮碳使砂型不受铁液润湿，铁液难以向砂粒的孔隙间渗透，从而得到表面光洁的铸件。2.3.1 概述煤粉的作用：第2章 湿型砂用原材料2.3 煤粉2.3.2 湿型用煤粉的品质评定1. 灰分煤粉完全燃烧后残留物的质量分数。JB/T9222-1999标准规定湿型铸造用煤粉的灰分应不大于10%(质量分数)。2. 挥发分JB/T9222-1999标准规定煤粉中除水以外的挥发物所占的质量分数即煤粉的挥发分。第2章 湿型砂用原材料2.3 煤粉2.3.2 湿型用煤粉的品质评定3. 发气性发气性是衡量煤粉燃烧时产生的气

15、体量多少和速度快慢的性能指标。4. 焦渣特征焦渣特征反映煤在干馏过程中软化、熔融形成胶质体，并固化粘结成焦的特性。是煤粉在干馏条件下熔融、析气、固化的结果。5. 光亮碳光亮碳是煤粉中富碳材料在高温下气相热解性成的沉积微晶碳膜，因其光亮平滑，故称之为光亮碳。第2章 湿型砂用原材料2.3 煤粉2.3.2 湿型用煤粉的品质评定一般严格极为严格对铸件表面品质要求程度6 2 1 1硫分(%)54-88-1212-20光亮碳量(%)41、82-73-64-5焦渣特征/级313 1310 7灰分(%)1差中优 良特 级煤粉品质等级品质项目序 号表11 湿型铸造用煤粉等级建议第2章 湿型砂用原材料2.4 淀粉

16、淀粉经处理可获得各种产品：如淀粉、糊精、糖浆、氢化淀粉水溶液等。在湿型砂中加入0.5%的淀粉就可以使型砂韧性得到显著改善。在高密度造型中，也需要加入少量的淀粉或糊精。第3章 湿型砂性能及其检测3.1 紧实率粘土砂的紧实率是指湿态型芯砂在一定紧实力的作用下，其体积变化的百分比，用试样紧实前后高度变化的百分数来表示，是专门用来表示型砂干湿程度的一个指标。紧实率=紧实距离 筒 高100%手工造型，震击或压实：45-50%；气冲及多触头高压造型：40-45%；第3章 湿型砂性能及其检测3.1 紧实率湿型砂不可太干，否则膨润土未被充分润湿，期末困难，砂型亦碎，表面的耐磨强度低，铸件容易生成砂眼和冲蚀缺陷。型砂不可太湿，否则易使铸件产生针孔、气孔、呛火、水爆