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1、第三章第三章 材料准备材料准备 了解造型材料的分类、选择条件及对铸件质量的影响，懂得型砂及涂料的配制和使用。第三章第三章第三章第三章 材材材材 料料料料 准准准准 备备备备一、铸造用砂一、铸造用砂其牌号表示如下：表3-1铸造用硅砂分级标准1.铸造用硅砂第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料表3-2铸造用硅砂粒度标准第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料表3-3铸造用硅砂角形系数标准第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料表3-4新、旧标准对照表(1)铸造用硅砂的组成及性能1)矿物及化学成分。2)含泥量。第一节造型原材料
2、第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料图3-1原砂含泥量与型砂强度的关系a) 树脂砂b)水玻璃砂第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料3)颗粒的组成。4)热稳定性。(2)铸造用硅砂的选用选择原则主要是满足型砂性能要求，保证铸件质量，另外还要考虑来源丰富，取材方便，以及节约粘结剂等方面。铸钢件的浇注温度高达1500以上，因此要求原砂应有较高的耐火度和透气性，SiO2含量应较高，一般SiO2的质量分数94%，有害杂质含量应严格控制，同时要求硅砂颗粒较粗、均匀。第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料该类砂与硅砂相比，有高的耐火度、导热性、
3、热容量和热化学稳定性，与金属液及其氧化物的浸润性低，膨胀系数小和铸件抗粘砂效果好等特点。(1)石灰石砂将天然石灰石经人工破碎、筛选而成石灰石砂，其颗粒形状以近圆形或多角形为最佳，硬度较低，主要用于大、中型铸钢件。(2)镁砂是由菱镁矿在高温下煅烧再经破碎分选而制成的。(3)锆砂又称锆英砂。(4)铬铁矿砂经900左右高温焙烧，加工破碎而成。(5)刚玉砂其硬度、热导率高，高温时体积稳定。2.非硅石铸造用砂第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料(6)高铝钒土其为多孔性材料，密度小，热膨胀系数小，耐火度较高，铁及其氧化物对它的浸润性低。第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型
4、原材料第一节造型原材料二、铸造用粘结剂二、铸造用粘结剂铸造用膨润土是指矿物组成主要为蒙脱石的粘土；铸造用粘土是指矿物组成主要为高岭石的粘土。(1)铸造用膨润土铸造用膨润土按其主要交换性阳离子可分为四类，以膨润土代号“P”及主要交换性阳离子的化学元素符号来表示。表3-5铸造用膨润土分类1.铸造用膨润土和粘土第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料表3-6湿压强度值分级表第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料表3-7热湿拉强度值分级表(2)铸造用粘土铸造用粘土按耐火度的不同分为两级，见表3-8。第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料第一节
5、造型原材料表3-8耐火度分级表表3-9湿压强度值分级表第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料表3-10干压强度值分级表又称硅酸钠水溶液，纯的钠水玻璃外观为无色粘稠体，呈碱性。2.水玻璃第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料油类粘结剂包括天然植物油和矿物油加工品，其表面张力和粘度都较低，所以配制的型(芯)砂湿态强度低，流动性好，硬化后油膜强度高，浇注后型(芯)砂溃散性好。常用的有以下三种类型：(1)酚醛树脂是由苯酚与甲醛在酸性触媒下缩合而成的一种热塑性树脂。(2)糠醇改性尿醛树脂是由糠醇、尿素、甲醛在乌洛托品触媒剂下缩合而成的一种热固性树脂。3
6、.油类4.合成树脂第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料由于糠醇改性尿醛树脂含氮，用作球墨铸铁或铸钢件时易产生气孔。(3)糠醇改性酚醛树脂是由糠醇、苯酚、甲醛在酸性触媒剂下缩合而成的一种热固性树脂。第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料三、辅助材料三、辅助材料(1)改善透气性的材料有锯木屑、稻草、亚麻皮及其它纤维物质等。(2)防止铸件粘砂的材料有煤粉、石墨粉、硅石粉、滑石粉等，主要用于砂型(芯)敷料和涂料。(3)防止型(芯)砂粘模的材料当型(芯)砂对模样(芯盒)有较强的粘附倾向时，可将煤油、石松子粉、滑石粉等喷(刷)或撒在模样(或芯盒)的工作
7、表面上，从而防止粘模。第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料第一节造型原材料一、强度一、强度(1)原砂的粒度和形状在同样紧实条件下，粒度越细越分散，则强度越高。(2)粘土与含水量型砂中粘土含量增加，湿压强度最大值可随之增加，但粘土过多，湿压强度就不再提高，如图3-2所示。第二节型砂应具备的性能及影响因素第二节型砂应具备的性能及影响因素第二节型砂应具备的性能及影响因素第二节型砂应具备的性能及影响因素图3-2粘土、水分对湿压强度的影响第二节型砂应具备的性能及影响因素第二节型砂应具备的性能及影响因素第二节型砂应具备的性能及影响因素第二节型砂应具备的性能及影响因素图3-3三种不同膨润土对型砂
8、的湿压强度曲线1仇山2九台3黑山第二节型砂应具备的性能及影响因素第二节型砂应具备的性能及影响因素第二节型砂应具备的性能及影响因素第二节型砂应具备的性能及影响因素(3)混砂工艺当粘土砂混制不好时，型砂中会出现粘土团，使型砂的强度和其它性能都降低。(4)紧实度型砂的紧实度越高，其强度也越高。第二节型砂应具备的性能及影响因素第二节型砂应具备的性能及影响因素第二节型砂应具备的性能及影响因素第二节型砂应具备的性能及影响因素二、透气性二、透气性(1)原砂粒度粒度越粗越均匀，则型砂的透气性越好。(2)粘土含量当型砂含水量一定时，粘土加入量越多，则透气性越差。(3)水分合适的水分能保证型砂具有良好的透气性，但
9、水分不宜过多，否则会降低透气性。第二节型砂应具备的性能及影响因素第二节型砂应具备的性能及影响因素第二节型砂应具备的性能及影响因素第二节型砂应具备的性能及影响因素三、流动性三、流动性(1)原砂粒度和形状采用粒度大而集中的圆形砂，则型砂的流动性较好。(2)混砂工艺型砂混碾的时间太短或过长，加料次序不对，都可能使型砂的流动性降低。(3)粘土和水型砂的流动性随粘土与水的比例在一定范围内增大而降低。四、韧性四、韧性五、耐火度五、耐火度第二节型砂应具备的性能及影响因素第二节型砂应具备的性能及影响因素第二节型砂应具备的性能及影响因素第二节型砂应具备的性能及影响因素一、粘土砂的分类、工艺特性及配制方法一、粘土
10、砂的分类、工艺特性及配制方法粘土砂根据用途不同分为面砂、背砂和单一砂。(1)面砂指特殊配制的在造型时与模样接触的一层型砂。(2)背砂是指在模样上覆盖面砂后填充砂箱用的型砂。(3)单一砂是指不分面砂与背砂的型砂。采用面砂和背砂，不但便于保证铸件质量，还能降低原材料的消耗，减少舂砂、落砂和混砂的劳动量。1.根据用途分第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂粘土型砂按砂型种类的不同分为湿型砂、表面干型砂和干型砂。(1)湿型砂指以膨润土作粘结剂，所制的砂型不经烘干就可浇注金属液的型砂。1)原砂。2)粘土。3)煤粉和重油。湿型砂的配比与合金种类有关。2.按砂型种类分第三节型砂和芯
11、砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂表3-11铸铁件湿型砂的配比及性能第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂表3-12铸钢件湿型砂的配比及性能表3-13有色合金铸件湿型砂的配比及性能(2)表面干型砂是指砂型经自然风干、刷涂料和表层烘干至十几毫米深度即进行浇注的型砂。第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂表面干型砂是采用粗粒砂、活化膨润土、木屑等混制而成的。表3-14铸铁件表面干型砂的配比及性能(3)干型砂是指砂型经烘干后再进行浇注的型砂。干型砂一般用于单件、小批量生产的大型或重型铸件，或者用于表面要求高、受高压或结构特别复杂的铸
12、件。第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂表3-15铸铁件干型砂配比及性能表3-16铸钢件干型砂配比及性能第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂表3-17有色合金铸件干型砂配比及性能1)铸铁件干型砂。2)铸钢件干型砂。3)有色合金干型砂。有铸铁件用粘土型砂、铸钢件用粘土型砂、有色合金铸件用粘土型砂。3.根据所浇金属种类分第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂二、水玻璃砂的工艺特性及配制方法二、水玻璃砂的工艺特性及配制方法用CO2使水玻璃硬化的型砂称为二氧化碳硬化水玻璃砂。图3-4C硬化水玻璃方法a)、b)插入式硬化法
13、c)、d)盖罩式硬化法e)专用管硬化法f)局部硬化法1.二氧化碳硬化水玻璃砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂(1)二氧化碳硬化水玻璃砂的工艺特性1)强度。2)粘模性。防止粘模的措施有：模样或芯盒表面要光滑，并涂硝化纤维漆或环氧树脂漆；在型砂中加入05%10%的重油；在模样或芯盒上喷煤油等。3)发气量。4)溃散性。(2)二氧化碳硬化水玻璃砂的配制方法1)CO2硬化水玻璃砂的配方如下：第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂原砂。铸钢件用原砂应含有较高的SiO2，人造硅砂或天然砂均可，其粒度应根据铸件大小及壁厚确定；原砂水分必须严格控制；原砂
14、含泥的质量分数一般要求小于2%。粘土。膨润土加入的质量分数一般为原砂总重的1%3%，铸造用粘土的质量分数为原砂总重的3%6%。第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂水玻璃。小砂型(芯)为加速硬化，可采用模数较高的水玻璃，模数M=2.73.2；中等砂型(芯)，可选用模数M=2.32.6的水玻璃；生产周期长的大砂型(芯)，应选用低模数水玻璃，M=。水玻璃模数越高，密度应越小。CO2硬化水玻璃砂的配比见表318。表3-18C硬化水玻璃砂常用配比范围2)CO2硬化水玻璃砂的混制工艺原砂+干粉+重油+NaOH溶液+水玻璃出砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节
15、型砂和芯砂在水玻璃砂中加入硬化剂，使之能自行硬化的型砂称为水玻璃自硬砂，可省去吹CO2或加热等硬化工序。(1)硅酸二钙水玻璃自硬砂采用赤泥或熔炼铝、铬铁、镁或碱性炉炼钢的还原渣作硬化剂，它们的主要矿物成分都是硅酸二钙。硅酸二钙水玻璃自硬砂的工艺特点如下：1)强度。2)保存性。3)发气量。4)流动性。2.水玻璃自硬砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂硅酸二钙水玻璃自硬砂的配制方法如下：(2)硅铁粉水玻璃发热自硬砂在水玻璃中加入少量的硅铁粉作硬化剂，使其自行发热硬化的型砂，称为硅铁粉水玻璃发热自硬砂。1)硅铁粉水玻璃发热自硬砂的工艺特性为：由于型砂能发热，因而残留水分
16、少，造型(芯)后不需烘干即可进行浇注；型砂强度、透气性均较高；发气量低，适用于浇注中、大型铸件，尤其适用于铸造碳钢铸件。2)硅铁粉水玻璃发热自硬砂的配制方法如下：第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂控制附加物的加入量及混碾时间，从而控制型砂的发热时间及发热温度，使之与造型、制芯操作时间相适应。表3-19硅铁粉水玻璃发热自硬砂配比(用于铸钢件)(3)水玻璃流态自硬砂由砂、水玻璃、硬化剂、发泡第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂剂和适量的水混制成。1)水玻璃流态自硬砂的工艺特性如下：流动性。不加外力就能流动，这是流态砂和其它型砂最主要的区别。
17、但流动性太好也会出现许多小麻坑等，所以，在保证能够成形的前提下，不可追求过高的流动性。发气量。流态自硬砂发气量大。粘模性。流态自硬砂粘模较严重。2)水玻璃流态自硬砂的配制方法。第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂表3-20水玻璃流态自硬砂配比第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂三、树脂砂的工艺特性及配制方法三、树脂砂的工艺特性及配制方法酚醛树脂砂分为热芯盒和自硬砂两种。表3-21砂型(芯)用基本类型树脂性能比较1.酚醛树脂砂配制方法第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂表3-22酚醛树脂砂配比及性能(1)冷法覆膜
18、砂指用溶剂将树脂溶化，并在混砂的过程中使树脂包覆在砂粒表面的型砂。1)使用固体树脂时：第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂原砂+树脂+乌洛托品+硬脂酸钙酒精出砂破碎、过筛备用2)使用液体树脂时：原砂+乌洛托品+硬脂酸钙液体树脂出砂破碎、过筛备用(2)热法覆膜砂将砂预热到一定温度，加树脂混匀，使树脂包覆在砂粒表面的型砂，称为热法覆膜砂。原砂(140160)+树脂乌洛托品水溶液+硬脂酸钙出砂破碎、过筛冷却器/(至35以下)备用2.糠醇改性脲醛树脂砂的配制方法第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂糠醇改性脲醛树脂是以呋喃型树脂为最常用，特别在铸铁
19、件的生产中应用最广。表3-23呋喃型树脂砂配比及性能糠醇改性酚醛树脂砂即所谓“无氮”树脂砂，常用的呋喃型树脂砂即属此类，主要用于铸钢件和球墨铸铁件的生产。3.糠醇改性酚醛树脂砂的配制方法第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂第三节型砂和芯砂一、涂料的制备一、涂料的制备涂料的组成主要包括防粘砂的耐火材料、粘结剂、悬浮稳定剂和稀释剂等。(1)防粘砂的耐火材料合金种类不同，要求耐火材料的性能也不同。常用作铸铁件防粘砂材料的石墨粉，有鳞片状和粉状两种。(2)粘接材料为提高涂料层的强度和涂料层和砂型表面的接合强度，涂料中需加入粘结剂，最常用的粘结剂有粘土、糊精、纸浆残液、糖浆、干性植物油和聚乙
20、稀醇水溶液等，铸钢件还有用水柏油的。1.涂料的组成第四节涂料的配制和使用第四节涂料的配制和使用第四节涂料的配制和使用第四节涂料的配制和使用(3)悬浮稳定剂其作用是促使防粘砂材料在水中呈悬浮状态，使涂料呈均匀的悬浊液，防止沉淀，并易于涂刷均匀，一般常用膨润土作悬浮稳定剂。(4)稀释剂其用来使涂料保持一定的粘度和密度，便于涂刷和喷射。表3-24常用涂料的配比2.涂料的配制第四节涂料的配制和使用第四节涂料的配制和使用第四节涂料的配制和使用第四节涂料的配制和使用二、涂料应具备的性能二、涂料应具备的性能涂料能否起到良好的防粘砂效果，关键是选取合适的防粘砂材料，以及保证涂层的厚度。涂料应在一定时间内不发生沉淀，才能保证涂料性能稳定。涂料应能在砂型表面涂成均匀的薄层，不会在砂型表面流失或涂不开。涂料层在烘干和浇注时应不产生裂纹。1.抗粘砂性2.悬浮稳定性3.涂刷性4.抗裂纹性第四节涂料的配制和使用第四节涂料的配制和使用第四节涂料的配制和使用第四节涂料的配制和使用涂料层直接与高温金属液接触，因此必须具备一定的强度，以抵抗金属液的压力作用。5.涂料层的强度三、涂料的使用三、涂料的使用第四节涂料的配制和使用第四节涂料的配制和使用第四节涂料的配制和使用第四节涂料的配制和使用
