《砂型鑄造-濕型鑄造》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《砂型鑄造-濕型鑄造（14頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 | 時(shí)間：2021.03. 09 砂型鑄造■濕型鑄造 創(chuàng)作：歐陽法 1概述 粘士砂型可分為濕型、干砂型和表面烘干砂型。三者之間的主要差別在于：濕型是造好的砂型不經(jīng)烘干，宜接澆入高溫金屬液體；干砂型是在合箱和澆注前將整個(gè)砂型送入窯中烘干；表面烘干砂型只在澆注前對(duì)型腔表層用適當(dāng)方法烘干一定深度（一般5?10mm,大件20mm以上）° 目前，濕型砂是使用最廣泛的、最方便的造型方法，大約占所有砂型使用M的60?70%,但是這種方法還不適合很大或很厚實(shí)的鑄件。 表面烘干型與干型比，可節(jié)省烘爐，節(jié)約燃料和電力，縮短生產(chǎn)周期， 所以曾在中型和較大型鑄鐵件的生

2、產(chǎn)中推廣過。通常采用較粗砂粒（使 有高的透氣性），加入較多粘士和水分，有時(shí)還在型砂中加’I?2%的木屑（提高抗夾砂結(jié)疤能力），其型腔表面必須涂敷涂料。 干型主要用于重型鑄鐵件和莫些鑄鋼件，為了防止烘干時(shí)鑄型開 裂，一般在加入膨潤士的同時(shí)還加入普通粘士。干型主要靠涂料保證鑄 件表面質(zhì)具型砂和砂型的質(zhì)M比較容易控制，但是砂型生產(chǎn)周期 長，需要專門的烘干設(shè)備，鑄件尺寸精度較差，因此，近些年的干型， 包括表面烘干的粘士政型已大部分被化學(xué)粘結(jié)的自硬砂型所取代。 2濕型鑄造 2.1 濕型鑄造特點(diǎn) 濕型鑄造法的基本特點(diǎn)是砂型（芯）無需烘干，不存在硬化過程。 其主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)靈活性大，生產(chǎn)

3、率高，生產(chǎn)周期短，便于組織流水生 產(chǎn)，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的機(jī)械化和自動(dòng)化；材料成本低；節(jié)省了烘干設(shè) 備、燃料、電力及車間生產(chǎn)面積；延長了砂箱使用壽命等。但是，采用 濕型鑄造，也容易使鑄件產(chǎn)生一些鑄造缺陷，如：夾砂、結(jié)疤、鼠尾、 粘沙、氣孔、砂眼、脹砂等。隨著鑄造科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)金屬與鑄型 相互作用原理的理解更加深刻；對(duì)型砂質(zhì)量的控制更為有效：加上現(xiàn) 代化砂處理設(shè)備使型砂質(zhì)量得到了-定保證：先進(jìn)的造型機(jī)械使型砂緊 實(shí)均勻，起模平穩(wěn)，鑄型的質(zhì)量較高，促進(jìn)了濕型鑄造方法應(yīng)用范圉的 擴(kuò)大。例如汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)等工業(yè)中，質(zhì)量在300?500kg以下 的薄壁鑄鐵件，現(xiàn)都己成功地采用濕

4、型鑄造?，F(xiàn)代化造型方法有：普通 機(jī)器造型、微震壓實(shí)造型、多觸頭高壓造型、射壓造型、沖擊造型及靜 壓造型等。各種造型方法的特點(diǎn)及所生產(chǎn)的鑄件尺寸精度和表面粗糙度 值見表K 2.2 濕型砂用原材料（鑄造用砂數(shù)據(jù)查詢） 濕型砂是由原砂、粘士、附加物及水按■定配比組成的。常用 的加料順序是先將回用砂和新砂、粘土粉、煤粉等干料混勻， 再加水混至要求的水分。型砂的配方應(yīng)根據(jù)澆注合金種類、鑄件特 征和要求、造型方法和工藝、消理方法等因素確定型砂應(yīng)具有的性 能范圉，然后再根據(jù)各種造型原材料的品種和規(guī)格、砂處理方法利 設(shè)備性能、砂鐵比等因素?cái)M定。 （1）石英質(zhì)原砂（具體參數(shù)請(qǐng)查詢鑄造技術(shù)數(shù)

5、據(jù)-鑄造技術(shù)-鑄造 工藝參數(shù)-鑄造造型材料-鑄造用砂） 鑄造生產(chǎn)中使用量最大的原砂是以石英為主要礦物成分的天然硅砂。天然硅砂資源豐富，分布極廣，易于開采，價(jià)格低廉，能滿足鑄造上多數(shù)情況的要求。生產(chǎn)中通常根據(jù)鑄件的合金種類、質(zhì)M、 壁厚的不同來選定原砂的化學(xué)成分和礦物組成。例如鑄鋼的澆注溫 度高達(dá)1500°C左右,鋼液含碳量較低，型腔中缺乏能防止金屬氧化 的強(qiáng)還原性氣氛，與鑄型相接觸的界面上金屬容易氧化生成FeO和其他金屬氧化物，因而較易與型砂中雜質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而造成化學(xué)粘砂。所以要求原砂中SiO2含量應(yīng)較高，有害雜質(zhì)亦應(yīng)嚴(yán)格控制。鑄鋼件的澆注溫度 越高，壁厚越厚，則對(duì)原砂中SiO

6、2含M的要求就越高 表1各種造型方法的特點(diǎn)及所生產(chǎn)的鑄件尺寸精度和 表面粗糙度 造型方 法 比壓 /MPa 硬度 ① 砂型平 均密度 (g.cm -3) 鑄件基本尺寸/mm和尺寸公差等 級(jí)CT 鑄件表面粗糙度 Ra/um >7 63 >63 100 >100 -160 >160 ?250 0.13 低壓造 ~0?4 型；例如 普通機(jī)器 造型 60 80 1.2 1.3 1?4~ 1.5 8? 9 8~9 8~9 9?10 8?10 50?400 0.4?中壓造 0.7型：例如 微震壓實(shí) 70 90

7、 7? 9 7~9 6~7 7~9 50?400 高壓造型 射壓 造型 >0.7 90左 右 1.5 1.6 6? 7 6~7 7?8 6.3 50(12.5 ~25) 多觸頭高壓造型 >0.7 90左 右 1.5 1.6 5? 6 6~7 6~7 7?8 6.3 50(12.5 ~25) 2021.03.09 沖擊造型 氣流沖擊造型 90左15-提高了砂型的尺寸精度、鑄件的 右16尺寸精度低于高壓造型 1―11.6 6.3-50 動(dòng)力 (機(jī) 械 )沖 擊造 型 90左 右 1

8、.5 1.6 提高了砂型的尺寸精度、鑄件的 尺寸精度相當(dāng)或略優(yōu)于高壓造型 6.3-50 ⑵非石英質(zhì)原砂 非石英質(zhì)原砂是指礦物組成中不含或只會(huì)少量游離 Si()2的原砂。雖然硅砂來源廣，價(jià)格低，能滿足一般鑄 鐵、鑄鋼和非鐵合金鑄件生產(chǎn)的要求而得到廣泛應(yīng)用， 但是硅砂還有一些缺點(diǎn)：熱膨脹系數(shù)比較大，熱擴(kuò)散率 比較低，蓄熱系數(shù)比較低，容易與鐵的氧化物起作用 等。這些都會(huì)對(duì)鑄型與金屬的界面反應(yīng)起不良影響。在 生產(chǎn)高合金銅鑄件或大型鑄鋼件時(shí)，使用硅砂配制的型 砂，鑄件容易發(fā)生粘砂缺陷，使鑄件的清理十分困難。 清砂過程中，工人長期吸入硅石粉塵易患矽肺。為了提高鑄件表面質(zhì)量

9、，改善勞動(dòng)條 件，在鑄鋼生產(chǎn)中已逐漸采用一些非石英質(zhì)原砂來配制無 機(jī)和有機(jī)化學(xué)粘結(jié)劑型砂、芯砂或涂料。這些材料與硅砂 相比，大多數(shù)都具有較高的耐火度、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，與金屬氧化物的 反應(yīng)能力低等優(yōu)點(diǎn)，能得到表面質(zhì)量高的鑄件并改善清砂 勞動(dòng)條件。但這些材料中有的價(jià)格較高，比較稀缺，故應(yīng) 當(dāng)合理選用。目前可用的非石英質(zhì)原砂有橄欖石破、 砂、^鐵礦砂、石灰石砂、鎂砂、剛玉砂、鈦鐵礦砂、鋁 磯土砂等等。 ⑶粘土(粘結(jié)劑數(shù)據(jù)查詢) 粘土是濕型砂的主要粘結(jié)劑。粘土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

10、能恢復(fù)粘結(jié)性和可塑性，因而具有較好的復(fù)用性。 粘土資源豐富，價(jià)格低廉，所以應(yīng)用廣泛。粘土主要是由 細(xì)小結(jié)晶質(zhì)的粘土礦物所組成的土狀材料。按晶體結(jié)構(gòu)可 分為高嶺石(kaolinite)組，包括高嶺石、珍珠陶土、地開石、 埃洛石等；蒙脫石 (montrillonitc)組，包括蒙脫石、貝得石、綠脫石、皂石 等；伊利石(illiw)組，包括依利石、海綠石等。鑄造工作者通常根據(jù)所含粘土礦物種類不同將所采用的粘土分為鑄造用粘土(flwclay)和鑄造用膨潤 土兩類。膨潤土主要是由蒙脫石組礦物組成的，主要用于 濕型鑄造的型砂粘結(jié)劑。鑄造用粘土主要含有高嶺石或依 利石類礦物。 ⑷附加物（

11、輔助材料數(shù)據(jù)查詢） 型砂中除了含有原砂、粘土和水等材料以外，通常還 加入一些附加物如煤粉、渣油、淀粉等，目的是使型砂具 有特定的性能，并改善鑄件的表面質(zhì)量。在 鑄鐵及有色合金用濕型砂中加入煤粉，可以防止鑄件表面 產(chǎn)生粘砂缺陷，并能改善鑄件的表面光潔程度。濕型鑄鐵 件所用型砂中煤粉的含量常在3?8%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）范圍 內(nèi)，根據(jù)鑄件大小和厚薄而異。煤粉 的代用材料，包括固體瀝青或其乳化液，渣油或煤焦油或 其乳合液，膨潤土與瀝青或其他石油衍生物的混合粉末或 漿液，固態(tài)或水中分散的合成聚合物和淀粉等。鑄鐵面砂 中淀粉含量（按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)）一般為0.5%左右,鑄鋼面砂 在0.5?1.

12、0%左右。 3濕型砂性能要求及檢測(cè)方法 高質(zhì)量型砂應(yīng)當(dāng)具有為鑄造出高質(zhì)量鑄件所必備的各 種性能。根據(jù)鑄件合金的種類，鑄件的大小、厚薄、澆注 溫度、金屬液壓頭、砂型緊實(shí)方法、緊實(shí)比壓、起模方 法、澆注系統(tǒng)的形狀、位置和出氣孔情況，以及砂型表面 風(fēng)干情況等的不同，對(duì)濕型砂性能提出不同的要求。最主 要的，即直接影響鑄件質(zhì)量和造型工藝的濕型性能有水 分、透氣性、強(qiáng)度、緊實(shí)率、變形量、破碎指數(shù)、流動(dòng) 性、含泥量、有效粘土含量、顆粒組成、緬化物、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。 3.1 水分、最適宜濕程度和緊實(shí)率 為了得到所需要的濕態(tài)強(qiáng)度和韌性，粘

13、土砂必須含有 適量水分，太干或太濕均不適于造型，也難鑄造出合格鑄 件。因此，型砂的干濕程度必須保持在一個(gè)適宜的范圍 內(nèi)。判斷型砂干濕程度有以下幾種方法：(1)水分也叫含 水量或濕度它是表示型砂中所含水分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，這是 一般工廠中確定型砂干濕程度最常用的傳統(tǒng)方法。測(cè)定的 原理是稱取定量的型砂，放入1()5?11()°C烘干裝置中使 之干燥，由烘干前后的質(zhì)量差異計(jì)算出型砂的水分。(2) 手捏感覺有實(shí)際操作的混砂或造型工人常根據(jù)用手捏型 砂時(shí)砂是否容易成團(tuán)和是否沾手來判斷型砂的干濕程度， 還根據(jù)捏緊動(dòng)作中砂圖否柔軟和變形情況來判斷型砂的可 塑性；根據(jù)手指掐碎砂團(tuán)時(shí)用力大小來

14、判斷型砂的強(qiáng)度是 否合適。(3)緊實(shí)率是指濕型砂用IMPa的壓力壓實(shí)或 者在鼓擊式制作機(jī)上打擊三次，其試樣體積在緊實(shí)前后的 變化百分率，用試樣緊實(shí)前后高度變化的百分?jǐn)?shù)來表示， 見圖1,即緊實(shí)率= [(筒高一緊實(shí)距離)筒高]X1()()%0手工和機(jī)器造型用型砂最適干濕狀態(tài)下的緊實(shí)率接近50%;高壓造型 和氣沖造型時(shí)為35?45%;擠壓造型時(shí)為35?40%;不管型砂中有效膨潤上、煤粉和灰分的含量有多少，只要將緊實(shí)率控制在上述范圍內(nèi)，手捏感覺的干濕程度就處于最適宜 狀態(tài)。這時(shí)型砂的水分可稱為最適宜水分。 圖1緊實(shí)率測(cè)定法示意圖 可填滿型砂b)刮去多余型砂c)緊實(shí) 3.2 透氣性

15、 緊實(shí)的型砂能讓氣體通過而逸出的能力稱為透氣性。透氣性的高低主要受砂粒的大小、粒度分布、粒形、含泥M、粘結(jié)劑種類、加入M利混砂時(shí)粘結(jié)劑在砂粒上的分布狀況以及型砂緊實(shí)度的影響。對(duì)于濕型的單？砂和面砂而言，透氣性不但要有下限，而且必須嚴(yán)格規(guī)定其上限。圖2為透氣性測(cè)定儀原理圖，它是測(cè)出氣鐘內(nèi)的空氣在壓力下通過試樣的時(shí)間來計(jì)算透氣性ko 圖2透氣性測(cè)定儀示意圖 1一氣鐘2一木簡3一三通閥4一試樣座5一試樣筒6一標(biāo)準(zhǔn)試樣 7—微壓表8—阻流孔 3.3 濕態(tài)強(qiáng)度 型砂必須具備一定的強(qiáng)度以承受各種外力的作用。型砂的強(qiáng)度用型 砂標(biāo)準(zhǔn)試樣在外力作用下遭到破壞時(shí)的應(yīng)力值來表示。常用計(jì)量單位為 兆

16、帕（MPa）或千帕（kPa）0濕型鑄造時(shí)，往往主要檢查型砂石的濕態(tài)抗壓 強(qiáng)度，有的也測(cè)濕態(tài)抗剪強(qiáng)度和濕態(tài)抗拉強(qiáng)度。對(duì)普通機(jī)器造型用濕型 砂，通?？刂茲駢簭?qiáng)度為0.06~0.12MPaZ間，高密度造型用濕型砂， 濕壓強(qiáng)度?？刂圃?.09?0.20MP&。在生產(chǎn)中常采用 表面硬度計(jì)測(cè)定硬度，以此反映型砂緊實(shí)的質(zhì)量，反映鑄型表面強(qiáng)度。 3.4 流動(dòng)性 型砂在外力或自重作用下，沿模樣和砂粒Z間相對(duì)移動(dòng)的能力稱為 流動(dòng)性。流動(dòng)性好的型砂可形成緊實(shí)度均勻、無局部疏松、輪廓清晰、 表面光潔的型腔，這有助于防止機(jī)械粘砂，獲得光潔的鑄件。此外，還能減輕造型緊實(shí)砂的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率和便于實(shí)現(xiàn)造

17、型、造芯過程的機(jī)械化。目前測(cè)流動(dòng)性的方法還未統(tǒng)一，較多采用以 下幾種方方法來判定型砂流動(dòng)性：①用濕型硬度計(jì)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)試樣兩個(gè)端 面硬度值的差別，硬度差別越小，指明型砂的流動(dòng)性越好；②在標(biāo)準(zhǔn)圓柱形試樣簡中放置-?塊高25mm的半圓形金屬塊，測(cè)定階梯試樣兩平面 的硬度差值；③測(cè)定在底側(cè)有環(huán)形空腔型砂試樣筒中沖擊成的試樣的高 度；④側(cè)孔法：測(cè)定在沖擊型砂試樣時(shí)圓柱形試樣簡側(cè)面 12mm小孔中擠出的型砂的質(zhì)⑤試樣質(zhì)M法：即對(duì)比測(cè)定緊實(shí)率后 的試樣質(zhì)量，容積密度愈大，則流動(dòng)性好。 3.5 起模性、變形量、韌性和破碎指數(shù) 型砂的起模性是表示起模時(shí)模樣或模板與砂型分離是否容易損壞， 是否產(chǎn)生

18、掉落的性能。型砂的變形量通常是在用強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)測(cè)定型砂抗 壓強(qiáng)度的同時(shí)，用一個(gè)百分表測(cè)出試樣破碎前的變形M （高度減小量）。由此也可計(jì)算出型砂韌性，即將型砂濕壓強(qiáng)度 （MPa）承變形量（cm）再乘1000的乘機(jī)來表示韌性（MPa.cm）.對(duì)濕 型砂而言，有人認(rèn)為韌性也可用破碎指數(shù)來代表，即測(cè)定在沖擊條件下 型砂的韌性。圖3為用落球法測(cè)定破碎指數(shù)示意圖。濕型砂標(biāo)準(zhǔn)抗壓試 樣放在鐵砧上受到一個(gè)自Im高度自由落下的（p50mm、510g鋼球的 沖擊，破碎的型砂，碎的通過網(wǎng)眼為I2.7mm（0.5in）的篩網(wǎng)，留在篩 網(wǎng)上的大塊型砂的質(zhì)量占試樣原質(zhì)量的比值即為破碎指數(shù)。通常震壓造 型的

19、破碎指數(shù)控制在68?75%,高壓造型型砂的破碎指數(shù)要求在68%左 圖3落球法測(cè)定破碎指數(shù)示盤圖 3.6 發(fā)氣鼠和有效煤粉含屋 為了檢查鑄鐵件用濕型砂的抗機(jī)械粘砂能力和推算出型砂中有效煤 粉含我國普遍采用的是測(cè)定型砂發(fā)氣性的辦法。發(fā)氣性（發(fā)氣i）測(cè)定大都是讓待測(cè)定M樣品在密閉體系中加熱氣化，或測(cè)定所產(chǎn)生氣體 的容積（用單位質(zhì)M析出的氣體體積表示，cm/g）:或測(cè)定氣體的壓力 （容積恒定，發(fā)氣M大，壓力大）；或稱M殘留物的質(zhì)M （灼燒堿M）,以確定發(fā)氣 4濕型砂制備 在擬定型砂的配方z前，必須首先根據(jù)澆注合金種類、鑄件特征和要求、造型方法和工藝、清理方法等因素確定型砂應(yīng)具

20、有的性能范Ho然后再根據(jù)各種造型原材料的品種和規(guī)格、砂處理方法利設(shè)備性能、砂鐵比 和各項(xiàng)材料燒棉比例等因素?cái)M定型砂的配方？個(gè)車間的型砂性能指標(biāo)和配方要經(jīng)長期生產(chǎn)考驗(yàn)才能確定。 4.1 濕型砂的性能和配方特點(diǎn) 表2是一些工廠用型砂性能的實(shí)例。 表2鑄鐵件濕型砂典型性能 造 水分 濕壓 熱濕強(qiáng) 緊實(shí) 透氣 有效 灼減 泥分 AF 型 (%) 強(qiáng)度 度 率(%) 性 粘土 揮發(fā) (%) (%) S細(xì) 方 法 (kPa) (kPa ) (%) 分(% ) 度 3~4 70~ 45 80 5?

21、0 2.5 7.0 約 壓 100 -5.5 55 造 52 100 7.5 型 高 2.5 150 38 80 6.0? 2.0 6.0 9.0 約 壓 10.0 55 造 3.2 200 40 100 15.0 型 氣 4.3 266.0 2.6 30.5 89 8.6 1.7 6.8 15.5 54 沖 4

22、.4 231 3.0 32 110 9.1 1.3 5.2 15.1 62 造 4.1 231 3.0 32 110 9.1 1.3 5.2 15.1 62 型 2.9 243.0 2.8 36.0 78 8.4 0.9 1.3 8.9 63 3.6 196.5 1.35 27.6 164 6.4 1.5 4.7 12.7 61 4.2 舊砂的特性及其處理 生產(chǎn)It濕型鑄件約需要5?10t型砂，在實(shí)際生產(chǎn)中，配制型砂時(shí)都盡M回用舊砂（即重復(fù)使用過的型砂）、這不僅是經(jīng)濟(jì)上的需要，而且 也是保護(hù)環(huán)境

23、、防止公害的需要。圖4為鑄鐵濕型單-砂循環(huán)過程的示意圖?？梢钥闯?，混砂時(shí)還需向舊砂中補(bǔ)充加入新砂、膨潤士、煤粉和水等材料，才能使混制出的型砂性能符合要求。鑄件打箱后，砂中常 有鐵塊、鐵豆和砂塊等雜物，因而I口砂要經(jīng)過多次磁選、破碎團(tuán)塊及過篩去除雜物。還應(yīng)該經(jīng)過除塵處理，降低舊砂中的粉塵含然后回 用。另外，還要采取一系列措施以降低I口砂溫度。 初射在一件 圖4鑄鐵濕型單一砂循環(huán)過程示意圖 4.3 濕型砂的混制工藝 生產(chǎn)中常用的混砂機(jī)有碾輪式、擺輪式、葉片式等。有些大M生產(chǎn)的鑄造工廠使用的雙碾盤碾輪式混砂機(jī)，是一種高生產(chǎn)率的連續(xù)式混砂機(jī)。常用的加料順序是先將回用砂和新砂、粘士粉.煤粉等干料混勻，再加水混至要求的水分。對(duì)濕型砂而言，混砂時(shí)嚴(yán)格控制加水M是必要的。 時(shí)間：2021.03.09倉I」作：歐陽法