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1、关于型砂学生：XXX 学号：07141041一、关于型砂性能上的要求高密度造型方法对湿型砂性能的要求较普通的机器造型更高。作者在文章中分别说明 了高密度型砂的紧实率、含水量、透气率、湿态强度、含泥量、粒度、有效膨润土量、有 效煤粉量、韧性、起模性、流动性、可紧实性等性能对铸件品质的影响和控制范围。为此， 作者还用附表中的工厂实际情况作为例证。在本文的最后还提出获得品质优良型砂的条件1、紧实率和含水量湿型砂不可太干，否则膨润土未被充分润湿，起模困难，砂型易碎，表面的耐磨强度 低，铸件容易生成砂孔和冲蚀缺陷。型砂也不可太湿，过湿型砂易使铸件产生针孔、气孔、 呛火、水爆炸、夹砂、粘砂等缺陷，而且型砂
2、太粘、型砂在砂斗中搭桥、造型流动性降低， 砂型的型腔表面松紧不均，还可能导致造型紧实距离过大和压头陷入砂箱边缘以内而损伤 模具和砂型吃砂量过小。表明型砂干湿状态的参数有两种：紧实率和含水量。附表中国内 各厂的紧实率和含水量除特别注明外，取样地点可能都在混砂机处。但是型砂紧实率和含 水量的控制应以造型处取样测定为准。从混砂机运送到造型机时紧实率和含水量下降幅度 因气候温度和湿度状况、运输距离、型砂温度等因素而异。如果只根据混砂机处取样检测 结果控制型砂的湿度，就要增多少许以补偿紧实率和水分的损失。多年前的观点认为手工造型和震压式机器造型造型机处最适宜干湿状态的紧实率约在 4550%高压造型和气冲
3、造型为4045% ；挤压造型要求流动性好紧实率为3540%。由表中可以看出铸件品质较好的工厂的高密度造型的型砂紧实率通常在2545%范围内， 比起当年有明显降低。这是由于高密度造型设备的起模精度提高，而且砂型各部位硬度均 匀分布的要求使型砂的流动性成为重要因素。工厂的控制原则大多是只要能够保证起模， 就尽量降低紧实率。比较理想的造型机处型砂紧实率集中于3438%之间不可高于40% , 也避免低于32%。从减少铸件气孔缺陷的角度出发，要求最适宜干湿状态下型砂的含水量尽可能低。高 强度型砂的膨润土加入量多，型砂中含有多量灰分，所购入煤粉和膨润土的品质低劣而需 要增大加入量，混砂机的加料顺序不良、揉
4、捻作用不强、刮砂板磨损、混砂时间太短，以 致型砂中存在多量不起粘结作用的小粘土团块，都会提高型砂的含水量。根据资料，世界 各国高密度造型工厂造型机处的型砂含水量基本上都是分布在2.54.2%之间，比较集中 于2.83.5%。如果生产的铸件具有大量树脂砂芯（如发动机铸件）型砂含水量大多偏于 下限，这是由于大量树脂砂芯溃散后混入型砂使含泥量下降和型砂吸水量降低。我国有些铸造工厂的型砂含水量很高：如表中C-8厂实测高达5.0%，可能与旧砂含 泥量高达16.718.0%有关。型砂的（紧实率）/ （含水量）比值可表示每1%型砂含水量能够形成多少紧实率，最 好在1012。由几家外商独资或合资企业的检验结果
5、计算比值大多在1012.7范围内。 曾测定三家乡镇铸造厂的比值只有5.08.5之间，说明型砂中吸水物质过多。2、透气率砂型的透气率不可过低以免浇注过程中发生呛火和铸件产生气孔缺陷。但是绝对不可 理解为型砂的透气性能“越高越好”。因为透气率过高表明砂粒间孔隙较大，金属液易于渗入而造成铸件表面粗糙，还可能产生机械粘砂。所以湿型用面砂和单一砂的透气性能应 控制在一个适当的范围内。对湿型砂透气率的要求需根据浇注金属的种类和温度、铸件的 大小和厚薄、造型方法、是否分面砂与背砂、型砂的发气量大小、有无排气孔和排气冒口、 是否上涂料和是否表面烘干等等各种因素而异。用单一砂生产中小铸件时，型砂透气性能 的选择
6、必须兼顾防止气孔与防止表面粗糙或机械粘砂两个方面。高密度造型的砂型排气较 为困难，要求型砂的透气率通常稍高些。从附表可以看出较为适当的高密度造型型砂透气率大多在100140之间。如果型砂 透气率在160以上或更高，除非在砂型表面喷涂料，否则铸件表面会出现粗糙甚至有局部 机械粘砂。附表中A-2的透气率实测结果竟达250,上、下型都需喷醇基涂料。另一外资 工厂的透气率不作为控制项目，偶尔测得透气率大约为200280。观察其铸件表面相当 粗糙，原因是型砂中混入大量20/40目粗粒溃碎砂芯。实际上，有很多生产发动机的铸造 厂都遇到溃碎砂芯混入旧砂而使型砂透气率偏高的问题。C-13的铸件表面并不粗糙，而
7、测 得的透气率高达230240,是仪器的通气塞孔洞尺寸过大所致。3、湿态强度如果型砂湿态强度不足,在起模、搬运砂型、下芯、合型等过程中,砂型有可能破损 和塌落；浇注时砂型可能承受不住金属液的冲刷和冲击,而造成砂孔缺陷甚至跑火（漏铁水）； 浇注铁水后石墨析出会造成型壁移动而导致铸件出现疏松和胀砂缺陷。生产较大铸件的高 密度砂型所用砂箱没有箱带,高强度型砂可以避免塌箱、胀箱和漏箱。无箱造型的砂型在 造型后缺少砂箱支撑也需要具有一定的强度。挤压造型时顶出的砂型要推动其它造好砂型 向前移动,更对型砂的强度提出了较高要求。但是,强度也不宜过高。因为高强度的型砂 需要加入更多的膨润土,不但影响型砂的水分和
8、透气性能,还会使铸件生产成本增加,而 且给混砂、紧实和落砂等工序带来困难。以下文章中各种型砂强度的单位均为kPa，不再逐个标明。3.1 湿压强度一般而言，欧洲铸造行业对铸铁用高密度造型型砂的的湿压强度值要求较高。欧洲造 型机供应商推荐的湿压强度值范围在130250之间，集中于180220。有些日本铸造 工厂对型砂湿压强度的要求偏低。除表上所列的丰田上乡和三菱川崎强度较高以外，很多 工厂只有80180。北美铸造行业的型砂强度似乎介于欧洲于日本之间。例如福特汽车厂 Cleveland铸造厂排气管高压造型型砂为172，万国收割机公司Loisville铸造厂生产拖拉 机缸体高压型砂为134156。有人
9、认为欧洲铸造工厂的型砂湿压强度比美、日两国工厂 高的原因之一是由于欧洲铸铁用原砂含SiO2较高，型砂中必须加入大量膨润土才能避免 铸件产生夹砂结疤缺陷。我国工厂高密度造型的型砂湿压强度比较接近美洲和日本工厂， 对于铸铁件而言，除个别铸造厂以外，高密度造型的湿压强度大多在120200范围内， 比较集中在140180。湿压强度控制值较低的优点之一是即使所使用的振动落砂机破碎 效果不好，也不致有大砂块随铸件跑掉。而且很多铸造工厂所选用膨润土的品质较差，宁 愿型砂的湿压强度稍低些，就无需加入大量膨润土，型砂含水量也可低些。高密度湿型铸 钢需要防止铸件生成热裂缺陷，因而所用型砂的湿压强度大多在70130
10、之间，以降低对 铸件收缩阻力。3.2 湿拉强度和湿劈强度从材料力学角度来看，抗压强度除代表型砂粘结强度以外，也还受砂粒之间摩擦阻力 的影响，而抗拉强度无此缺点。通常要求湿拉强度20kPa。但是测定型砂的湿态抗拉强度 必须使用特制的试样筒和试验机，所以很多中小铸造工厂不测定型砂的抗拉强度。有人按 照混凝土试验中曾使用过的办法将圆柱形标准试样横放，使它在直径方向受压应力，就可 以得出近似抗拉强度的湿态劈裂强度值。我国几家工厂的要求在3050范围内。DISA公 司推荐的湿劈强度是3034还给出了用劈裂强度估算抗拉强度的近似公式湿拉强度二 湿劈强度x0.65o3.3 湿剪强度湿剪强度比湿压强度较能表明
11、型砂的粘结力而且容易测定。国夕卜设备公司建议的高密 度造型线型砂的湿剪强度值为3050 （剪切力作用在标准试样的两端平面上）A-5实测 为52 , B-1实测为3855。另一种较新的测试方法，剪切力作用在试样圆周面上。这种 仪器可以同时测出抗剪强度和剪切断裂时的变形量。两种湿剪强度数值是一致的。通常生 产用型砂的变形量多在0.400.70mm范围内。例如A-6测得挤压造型型砂的剪切强度约 为60kPa，变形量约在0.50mm。3.4 表面强度（表面耐磨性）湿砂型应当具有足够高的表面强度，能够经受起模、清吹、下芯、浇注金属液等过程 的擦磨作用。否则型腔表面砂粒受夕力作用下容易脱落，可能造成铸件的
12、表面粗糙、砂孔、 粘砂等缺陷。在有些铸造工厂中，从起模到合箱之间砂型敞开放置较长时间，以致铸型表 面水分不断蒸发，即“风干现象”，可能会导致表面耐磨性急剧下降。间隔时间长，天气 干燥，型砂温度较高时，风干现象尤其严重。美国Dietert公司推荐利用测定造型性的圆 筒筛，将两只圆柱标准试样并列放置其中，转动1mi n后称量掉落的砂量，用来代表型砂 表面耐磨性。日本较多使用的方法是将标准试样放置在6目筛上，在震摆式筛砂机上震动 60s，以震摆前、后试样重量的比率称为“表面安定度（SSI）”。例如东久公司推荐水平分 型无箱射压线的型砂试样湿态即时表面安定度为88%。该公司调查6家铸造厂的表面安 定度
13、都在88.991.0%范围内。土芳公司调查8家静压和气冲线在77.686.6%范围内， 平均82.5%。我国A-1实测结果在7089范围内；A-4实测结果是89.990.6%。在湿 砂型喷涂表面稳定剂或涂料和在型砂中加入淀粉材料都能提高表面耐磨性。为了避免表面 安定度试验的试样在筛上出现不规则的颠簸翻滚，而使掉落砂量波动。清华大学研制出的 耐磨性测定装置使用钢丝针布对试样施加100g正压力刷磨表面，称量1 min的磨下量即 可代表湿型砂试样的表面耐磨性。用内蒙精选砂100% ，天然钠基膨润土或钙基膨润土8% ， a淀粉量01%配制型砂，紧实率按45%控制。不加a淀粉的钠基膨润土空白试样，即 时
14、磨损量约为8g ,风干2h后磨损量即已增加到40g以上。加入a淀粉1%的钠基膨润土 试样即时磨损量降为0.37g，风干2h后磨损量仅约为2g左右。钙基膨润土试样即时磨损 量高达16g，加入a淀粉后即时磨损量降为1.8go4、型砂含泥量型砂和旧砂的泥分是由有效的膨润土、煤粉以及无效的灰分组成的。一般型砂比旧砂 的泥分含量多出0.53.0%。型砂的含泥量直接地影响型砂的各种性能的因素，旧砂的含 泥量只是供参考之用。所以应当以型砂含泥量的检测和控制为主。附表中含泥量除专门注 明外大概都是指旧砂而言。大多数铸造厂的型砂和旧砂含泥量过高的原因可能是所使用的原砂、膨润土和煤粉品 质不良，旧砂缺乏有效地除尘
15、处理造成的。还有些发动机铸造工厂的型砂出现含泥量过低 的现象，是旧砂中混入大量溃碎树脂砂芯造成的，以致型砂适宜含水量太低，透气率太高， 性能难以控制。一些国外生产铸铁件工厂型砂含泥量的情况举例如下：美国的汽车制造厂 型砂含泥量大多较低例如In ter natio nal Harvester生产拖拉机缸体的型砂含泥量为9 10% ; GMC生产雪佛兰缸体型砂为911%。德国Me in heim的John Deere工厂的三 种型砂含泥量的控制指标分别为10.012.5%、11.013.0%和 11.013.5% ; Luitpold 铸造厂生产大众汽缸体用型砂为1213.5%o日本三菱自动车川崎
16、工厂的SPO线型砂管 理标准规定含泥量为1214%，五十铃汽车厂型砂含泥量为9.6%。几家国外铸造设备公 司推荐型砂含泥量在1013.5%范围内。我国几家外资和合资工厂的含泥量（估计均为旧 砂）在9.513%。但有些本国工厂的旧砂含泥量偏高。例如C-8的B&P线一16.7% ;北 京和山东两乡镇企业的气冲线和挤压线分别为25.8%和28%。山西某纺织机厂Hunter线 达1619%。归纳以上的数据可以得出：高密度造型最理想的铸铁用型砂（含煤粉）含泥量为10 13%，不应14%和9%;理想的旧砂含泥量为811%，不应“2%和S7%。关于型砂 泥分中无效的灰分含量，德国 Mettman 铸造厂要求灰分不超过 3.0%，国外也有人主张应 当不超过3.55.0%。如果含泥量过高，应当加强各种原材料的选用和检验，改善旧砂除 尘装置的工作效果。如果含泥量过低，就应该将除尘系统的排出物部
