湿型砂分析PPT学习教案

1、会计学1 湿型砂分析湿型砂分析 第一节第一节 湿型铸造特点湿型铸造特点 1. 1. 粘土型砂粘土型砂可分为：可分为： 湿型（潮型）湿型（潮型）砂型不烘干，直接浇砂型不烘干，直接浇 干型干型合型和浇注前送窑烘干合型和浇注前送窑烘干。 表面烘干型表面烘干型型腔表层烘干一定深度型腔表层烘干一定深度。 2.2. 按造型可分为：按造型可分为： 背砂背砂填在面砂背面起填充作用的型砂。填在面砂背面起填充作用的型砂。 单一砂单一砂 不分面砂和背砂，只一种造型砂。不分面砂和背砂，只一种造型砂。 面砂面砂造型时铺覆在模样表面造型时铺覆在模样表面，构成型腔表面层的型砂。构成型腔表面层的型砂。 第1页/共92页 3.

2、3.湿型铸造法湿型铸造法 基本特点：型（芯）无需烘干，不存在硬化过程。基本特点：型（芯）无需烘干，不存在硬化过程。 主要优点：主要优点： 生产灵活，生产灵活，效率效率高，高，成本低，周期短；成本低，周期短； 易实现机械化和自动化；易实现机械化和自动化； 省烘干设备、燃料、电力及省烘干设备、燃料、电力及空间空间； 砂箱使用寿命长；砂箱使用寿命长； 容易落砂。容易落砂。 主要缺点：易夹砂结疤、粘砂、气孔、砂眼、胀砂等主要缺点：易夹砂结疤、粘砂、气孔、砂眼、胀砂等 。 应用范围：流水生产和手工造型应用范围：流水生产和手工造型 500Kg以下的铸件以下的铸件 。 第2页/共92页 4.4.表干型铸造法

3、表干型铸造法 基本特点：表面层强度高、湿度小，浇注质大铸件基本特点：表面层强度高、湿度小，浇注质大铸件 时不易产时不易产 生气孔、粘砂、夹砂、冲砂等缺陷。生气孔、粘砂、夹砂、冲砂等缺陷。 工艺规范：砂型表层烘干工艺规范：砂型表层烘干520，或自然干燥。，或自然干燥。 技术要求：采用粗砂，型砂水分要严格控制，在造型技术要求：采用粗砂，型砂水分要严格控制，在造型 、制芯、合型、浇注等严格。、制芯、合型、浇注等严格。 第3页/共92页 5.5.干型铸造法干型铸造法 基本特点基本特点: 粘土砂湿型烘干粘土砂湿型烘干 。 主要优点：主要优点：提高强度、透气性、降发气量，减少气孔提高强度、透气性、降发气量

4、，减少气孔 、砂眼、粘砂、夹砂等缺陷，涂料、砂眼、粘砂、夹砂等缺陷，涂料改善改善铸件表面。铸件表面。 主要缺点：主要缺点：需烘干设备，燃料，吊车周期，砂箱寿命需烘干设备，燃料，吊车周期，砂箱寿命 ，成本增加，生产率降低，落砂比较困难，灰尘。，成本增加，生产率降低，落砂比较困难，灰尘。 应用范围：应用范围：表面质量要求高，或结构特别复杂的单件表面质量要求高，或结构特别复杂的单件 或小批生产及大型、重型铸件。或小批生产及大型、重型铸件。 第4页/共92页 一、一、型（芯）砂应具备的性能型（芯）砂应具备的性能 （1 1）造型、制）造型、制芯和合型阶段对型砂性能的要求。芯和合型阶段对型砂性能的要求。

5、1.1.湿度：湿度：湿态强度和韧性，粘土砂须含适量水分。湿态强度和韧性，粘土砂须含适量水分。 2.2.流动性：流动性：型（芯）砂沿模样（或芯盒表面）和砂粒间相型（芯）砂沿模样（或芯盒表面）和砂粒间相 对移动的能力。对移动的能力。 3.3.强度：强度：型砂、芯砂抵抗外力破坏的能力。型砂、芯砂抵抗外力破坏的能力。 4.4.可塑性：可塑性：型（芯）砂在外力作用下变形型（芯）砂在外力作用下变形并并保持形状的保持形状的 能力。能力。 第二节第二节 湿型砂性能、检测及方法湿型砂性能、检测及方法 第5页/共92页 5.5.韧性：韧性：韧性是指型砂抵抗外力破坏的性能。韧性是指型砂抵抗外力破坏的性能。 6. 6

6、.不粘模性：不粘模性：型（芯）砂粘附模样或芯盒表面的性质。型（芯）砂粘附模样或芯盒表面的性质。 （2 2）铸件浇注、冷却、落砂、清理要求。）铸件浇注、冷却、落砂、清理要求。 1.1.耐火度：耐火度：型（芯）砂抵抗高温作用的性能。型（芯）砂抵抗高温作用的性能。 2.2.透气性透气性：砂砂型让气体通过而逸出型让气体通过而逸出的的能力。能力。 3.3.发气量和有效煤粉含量：发气量和有效煤粉含量：型砂中煤粉或有机物（如重油、型砂中煤粉或有机物（如重油、 沥青等）受热沥青等）受热挥发挥发气体量称发气量；气体量称发气量； 4.4.退退让性：让性：型砂随铸件收缩而型砂随铸件收缩而体积体积减小的能力减小的能力

7、 5.5.溃散溃散性：性：型芯砂在清理时型芯砂在清理时的的溃散性能。溃散性能。 第6页/共92页 第7页/共92页 (在线老工人经常用，如若掌握，则比水分在线老工人经常用，如若掌握，则比水分 定量要准确定量要准确) 第8页/共92页 第9页/共92页 第10页/共92页 第11页/共92页 第12页/共92页 第13页/共92页 第14页/共92页 第15页/共92页 第16页/共92页 注意：型砂强度是指整体强度，反映表面强度常用表面注意：型砂强度是指整体强度，反映表面强度常用表面 硬度计。硬度计。 第17页/共92页 l（4 4）影响流动性的因素：原砂的形状、大小、表面）影响流动性的因素：

8、原砂的形状、大小、表面 状态，粘结剂的性质、混砂质量。形态圆、粒度大而状态，粘结剂的性质、混砂质量。形态圆、粒度大而 集中的砂粒流动性好。集中的砂粒流动性好。 第18页/共92页 第19页/共92页 第20页/共92页 第21页/共92页 第22页/共92页 第23页/共92页 第24页/共92页 第25页/共92页 （2 2）测量）测量 测热湿拉强度测热湿拉强度 见图见图2-1-92-1-9。模拟金属浇。模拟金属浇 入铸型后型砂的受热情况入铸型后型砂的受热情况 。湿型砂试样。湿型砂试样 50mm50mm50mm50mm，加热板温，加热板温 度度3203201010，紧贴，紧贴20-20- 3

9、0s30s，形成，形成5mm5mm左右的干砂左右的干砂 层及水分凝聚区，测定热层及水分凝聚区，测定热 湿拉强度。湿拉强度。 第26页/共92页 第27页/共92页 第28页/共92页 方法二：称取经过干燥的型砂，盛入小舟方法二：称取经过干燥的型砂，盛入小舟推入推入 850850管式加热炉加热管式加热炉加热产生的气体经冷凝进入带刻产生的气体经冷凝进入带刻 度的玻璃管中度的玻璃管中测量大气压力下型砂的发气体积。测量大气压力下型砂的发气体积。 （3 3）测量）测量 方法一：采用测定型砂发气性的办法，将定量待测样方法一：采用测定型砂发气性的办法，将定量待测样 品在密闭系统中加热，测定气体的容积或压力，

10、或称品在密闭系统中加热，测定气体的容积或压力，或称 量残留物的质量，判断发气量大小。量残留物的质量，判断发气量大小。 第29页/共92页 第30页/共92页 第31页/共92页 一、铸造用原砂一、铸造用原砂 1.1.石英石英质原砂及应用质原砂及应用 石英砂石英砂以石英为主要矿物成分的天然硅砂。以石英为主要矿物成分的天然硅砂。 特点特点：资源丰富，分布广易开采，价低：资源丰富，分布广易开采，价低，满足要求。满足要求。 天然硅砂形成天然硅砂形成：由火成岩风化形成。：由火成岩风化形成。 第32页/共92页 第33页/共92页 山砂山砂风化后的产物或就地贮集的砂矿称为山砂，含泥分较多风化后的产物或就地

11、贮集的砂矿称为山砂，含泥分较多 ， 粒形不规则，如江苏六合红砂、河北唐山红砂等。粒形不规则，如江苏六合红砂、河北唐山红砂等。 河砂、湖砂、海砂河砂、湖砂、海砂经过水力搬运，含泥量少，颗粒较圆，经过水力搬运，含泥量少，颗粒较圆， 粒度均匀，粒度均匀，海砂海砂如北戴河砂、新会砂、福建东山砂；如北戴河砂、新会砂、福建东山砂；湖砂湖砂如如江西江西 都昌砂、星子砂；都昌砂、星子砂；河砂河砂如如上海吴淞砂、河南郑庵上海吴淞砂、河南郑庵 砂；砂； 风风砂砂经风力搬运的砂称为风积砂。内蒙古通辽市大林、哲里经风力搬运的砂称为风积砂。内蒙古通辽市大林、哲里 木盟的伊胡塔、甘旗卡等处的砂子为风积砂，其颗粒形状更圆整

12、而木盟的伊胡塔、甘旗卡等处的砂子为风积砂，其颗粒形状更圆整而 均匀。均匀。 第34页/共92页 石英砂岩石英砂岩 沉积的石英颗粒被胶体的二氧化硅或沉积的石英颗粒被胶体的二氧化硅或 氧化铁、碳酸钙等物胶结成块状，称为石英砂岩。石氧化铁、碳酸钙等物胶结成块状，称为石英砂岩。石 英砂岩的质地比较松散，易加工破碎，颗粒大多呈多英砂岩的质地比较松散，易加工破碎，颗粒大多呈多 角形，例如湖南湘潭的石英砂岩。角形，例如湖南湘潭的石英砂岩。 石英岩石英岩 沉积的石英砂粒在地壳高温高压作用下，沉积的石英砂粒在地壳高温高压作用下， 经过变质而形成坚固整体的岩石则称为石英岩。这种石经过变质而形成坚固整体的岩石则称为

13、石英岩。这种石 英岩通常含有很高的英岩通常含有很高的SiO2，质地极为坚硬。经过人工，质地极为坚硬。经过人工 破碎、筛分后就可得到人造硅砂（或称为人造石英砂）破碎、筛分后就可得到人造硅砂（或称为人造石英砂） 。 第35页/共92页 对铸造用原砂质量要求对铸造用原砂质量要求 （1）含泥量）含泥量含泥量指原砂中直径小于含泥量指原砂中直径小于0.02mm（ 20m）的细颗粒的含量（质量分数），其中既有粘土）的细颗粒的含量（质量分数），其中既有粘土 ，也包括细的砂子和其它非粘土质点。，也包括细的砂子和其它非粘土质点。 检测方法：利用不同颗粒尺寸的砂粒在水中下降速度检测方法：利用不同颗粒尺寸的砂粒在水中

14、下降速度 不同，不同，可可将原砂中颗粒直径将原砂中颗粒直径20m 与直径与直径20m的颗的颗 粒分开。称量烘干的原砂并置入烧杯中，加入水及分粒分开。称量烘干的原砂并置入烧杯中，加入水及分 散剂，煮沸及搅拌使其充分分散；然后反复按规定时散剂，煮沸及搅拌使其充分分散；然后反复按规定时 间沉淀，虹吸排除浑水和冲入清水。直到水清后，由间沉淀，虹吸排除浑水和冲入清水。直到水清后，由 烘干的残留砂样质量即可计算出原砂含泥量。烘干的残留砂样质量即可计算出原砂含泥量。 第36页/共92页 铸造用硅砂分级：铸造用硅砂分级： 根据国家标准根据国家标准GB/T94421998的规定，铸造用硅砂的规定，铸造用硅砂 按

15、按SiO2含量可分为五级。含量可分为五级。 表表1-1 铸造用硅砂按铸造用硅砂按SiO2含量分含量分 级级 分级代号9896939085 w(SiO2)(%)9896939085 分级代号0.20.30.51.02.0 w泥分(%)0.20.30.51.02.0 第37页/共92页 （2）原砂的颗粒组成）原砂的颗粒组成 原砂的颗粒组成（粒度）原砂的颗粒组成（粒度）砂粒的粗细程度和分布砂粒的粗细程度和分布 测定方法：筛分法，用一套（测定方法：筛分法，用一套（11 个）筛孔尺寸自大而个）筛孔尺寸自大而 小的铸造用试验筛来筛分已洗去泥分的干砂样。小的铸造用试验筛来筛分已洗去泥分的干砂样。 国家标准规

16、定的国家标准规定的铸造用试验筛筛子序号和筛孔尺寸：铸造用试验筛筛子序号和筛孔尺寸： 筛子序号筛子序号0102030405060708091011 筛孔尺寸筛孔尺寸 3.351.700.8500.6000.4250.3000.2120.1500.1060.0750.053 相当相当 筛号筛号 行业标准行业标准 JB/T915619996122030405070100140200270 原机标原机标JB2488 81 6122428455575100150200260 表表1-2 1-2 铸造用试验筛筛子序号和筛孔尺寸铸造用试验筛筛子序号和筛孔尺寸(单位：单位：mm) 第38页/共92页 第39页

17、/共92页 原砂粗细和颗粒分布特征的表示方法原砂粗细和颗粒分布特征的表示方法 1）符号表示法。将铸造用试验筛筛分后所得到的各筛）符号表示法。将铸造用试验筛筛分后所得到的各筛 子上砂子质量，选出余留量之和为最大值的相邻三筛，即子上砂子质量，选出余留量之和为最大值的相邻三筛，即 得该砂样的主要粒度组成部分，用相邻三筛的中间筛孔尺得该砂样的主要粒度组成部分，用相邻三筛的中间筛孔尺 寸寸(单位为单位为mm)小数点后的两位数作为粒度分组代号。小数点后的两位数作为粒度分组代号。 表表1-3 1-3 铸造用硅砂按粒度铸造用硅砂按粒度 分组分组 分组代号主要粒度组成部分筛孔尺寸/mm分组代号主要粒度组成部分筛

18、孔尺寸/mm 85 60 42 30 21 1.70, 0.850, 0.600 0.850, 0.600, 0.425 0.600, 0.425, 0.300 0.425, 0.300, 0.212, 0.300, 0.212, 0.150 15 10 07 05 0.212, 0.150, 0.106 0.150, 0.106, 0.075 0.106, 0.075, 0.053 0.075, 0.053, 底盘 第40页/共92页 2）列表法。列表法是用表格列出各筛上砂粒余留量，）列表法。列表法是用表格列出各筛上砂粒余留量， 以表示粒度组成。以表示粒度组成。 表表1-4 1-4 江西湖口

19、砂的颗粒组成（质量分数）江西湖口砂的颗粒组成（质量分数） 筛孔尺寸/mm3.351.700.8500.6000.4250.3000.2120.1500.1060.0750.053底盘底盘含泥量含泥量总量总量 余留量（%）112.146.269.9624.740.8411.582.80.260.060.061.2299.88 （3）原砂的颗粒形状）原砂的颗粒形状 ：用光学显微镜或扫描电镜观察，用光学显微镜或扫描电镜观察， 可清楚看出砂粒的轮廓形状（即可清楚看出砂粒的轮廓形状（即“粒形粒形”）。）。 铸造常用原砂的主要颗粒分类法铸造常用原砂的主要颗粒分类法 ： 按粒形：尖角、角、半角、半圆、圆、很

20、圆形六种；按粒形：尖角、角、半角、半圆、圆、很圆形六种； 按圆球度：高球形、半球形、少球形三级；按圆球度：高球形、半球形、少球形三级； 按粒形：圆形、钝角形、尖角形三种，用符号按粒形：圆形、钝角形、尖角形三种，用符号“”、 “”、“”表示表示 。 第41页/共92页 图图1-2 1-2 原砂粒形分类原砂粒形分类 第42页/共92页 角形因数分类角形因数分类 角形因数角形因数E硅砂实际比表面积与理论计算（球形）硅砂实际比表面积与理论计算（球形） 比表面积的比值。比表面积的比值。 圆形圆形1.01.3，多角形，多角形1.31.6，尖角形，尖角形1.6。 湿型砂原砂越圆，越易紧实，透气越低；砂粒更靠

21、近，湿型砂原砂越圆，越易紧实，透气越低；砂粒更靠近， 粘结桥较多且完善，因而强度更高。粘结桥较多且完善，因而强度更高。 在粘结剂加入量相同的情况下，用圆粒砂的试样紧在粘结剂加入量相同的情况下，用圆粒砂的试样紧 实程度高，而且砂粒实际比表面积小，所以比尖角形砂实程度高，而且砂粒实际比表面积小，所以比尖角形砂 强度高很多。强度高很多。 第43页/共92页 表表1-5 1-5 铸造用硅砂按角形因数分类铸造用硅砂按角形因数分类 铸造用硅砂牌号表示方法为铸造用硅砂牌号表示方法为 ： 例：例：ZGS93-40/100ZGS93-40/100（5353） 分类代号1530456390 角形因数E1.151.

22、301.451.631.63 粒形符号 - - - - 第44页/共92页 （4）硅砂的选用硅砂的选用 根据铸件质量、壁厚、合金、铸型（湿、干、表干型）根据铸件质量、壁厚、合金、铸型（湿、干、表干型） 、造型方法（手工或机器造型）来考虑，、造型方法（手工或机器造型）来考虑，及及来源来源和和成本成本 。 铸铁件用原砂选用铸铁件用原砂选用 浇温浇温1400左右，对原砂耐火度要求较低。左右，对原砂耐火度要求较低。 大件可用表大件可用表1-1中的中的93、90号硅砂，小件可用号硅砂，小件可用85号硅砂。号硅砂。 刷涂料的干型和表干型多用粗砂，表干型可用表刷涂料的干型和表干型多用粗砂，表干型可用表1-3

23、中的中的 85、60、42号原砂，干型可用号原砂，干型可用60、42、30号原砂。号原砂。 湿型用较细原砂，表面要求高的不加工小件，应选用特细湿型用较细原砂，表面要求高的不加工小件，应选用特细 原砂，可选用原砂，可选用21、15、10号原砂。号原砂。 第45页/共92页 铸钢件原砂选用铸钢件原砂选用 浇温浇温1500左右，含碳低缺还原气氛，易氧化而化学粘左右，含碳低缺还原气氛，易氧化而化学粘 砂。要求原砂砂。要求原砂SiO2含量高，有害杂质应严格控制。含量高，有害杂质应严格控制。 有色金属铸件原砂选用有色金属铸件原砂选用 铸铜浇温铸铜浇温1200左右，对原砂化学成分要求不高，铜合左右，对原砂化

24、学成分要求不高，铜合 金流动性好易钻入砂粒间孔隙内粘砂，用较细的原砂，可金流动性好易钻入砂粒间孔隙内粘砂，用较细的原砂，可 选用表选用表1-3中的中的07、10、15号原砂，并要求粒度比较均匀号原砂，并要求粒度比较均匀 。 铝铝700800，对原砂化学成分无特殊要求，但这类铸件，对原砂化学成分无特殊要求，但这类铸件 要求表面光洁，常选用要求表面光洁，常选用10、15号的细粒砂和特细砂。号的细粒砂和特细砂。 第46页/共92页 优点：优点：来源广，价格低，能满足铸铁、铸钢和非铁合金来源广，价格低，能满足铸铁、铸钢和非铁合金 要求要求 硅砂的优缺点硅砂的优缺点 缺点：缺点：1. 热膨胀系数大，热膨

25、胀系数大，573相变膨胀；相变膨胀； 2. 热扩热扩散散率（物体使其内部温度趋于一致的能力。其值率（物体使其内部温度趋于一致的能力。其值 大，则物体内各点的温差小）比较低；大，则物体内各点的温差小）比较低； 3. 蓄热系数（冷却能力，其值大，加快铸件凝固速度）蓄热系数（冷却能力，其值大，加快铸件凝固速度） 比较低；比较低； 4. 易与铁的氧化物发生化学反应，对铸型与金属的界面易与铁的氧化物发生化学反应，对铸型与金属的界面 反应起不良影响反应起不良影响 ； 5. 合金钢或大型铸钢件合金钢或大型铸钢件，易粘砂，清砂十分困难；易粘砂，清砂十分困难； 6. 清砂清砂工工长期吸入硅石粉尘易患矽长期吸入硅

26、石粉尘易患矽肺病肺病。 第47页/共92页 2. 非石英质原砂非石英质原砂 为提高铸件质量为提高铸件质量，改善劳动条件，预防矽肺病，铸钢改善劳动条件，预防矽肺病，铸钢可可 用非石英砂配制型砂、芯砂或涂料。用非石英砂配制型砂、芯砂或涂料。 优点：优点： 高耐火度、热导率、热扩散率和蓄热系数高耐火度、热导率、热扩散率和蓄热系数 ，热膨胀系数低而且膨胀均匀，无体积突变，与金属氧，热膨胀系数低而且膨胀均匀，无体积突变，与金属氧 化物的反应能力低化物的反应能力低 。 铸件表面质量高并改善清砂劳铸件表面质量高并改善清砂劳 动条件。动条件。 缺点：价格较高，比较稀缺缺点：价格较高，比较稀缺。 原砂：橄榄石砂

27、、铬铁矿砂、锆砂、石灰石砂、镁砂、原砂：橄榄石砂、铬铁矿砂、锆砂、石灰石砂、镁砂、 刚玉砂、碳质材料、耐火熟料等。刚玉砂、碳质材料、耐火熟料等。 第48页/共92页 1 1）橄榄石）橄榄石砂砂 2MgOSiO22MgOSiO2不低于不低于90%90%，熔点，熔点17901790，不与，不与MnO作用。作用。 用于高锰钢铸件，可获得较好表面质量。用于高锰钢铸件，可获得较好表面质量。 2 2）铬铁矿砂）铬铁矿砂 Cr2O3Fe2O3，熔点，熔点14501480，密度，密度44.8，热导率，热导率 比硅砂高几倍，热膨胀率小，不与氧化铁起化学作用。比硅砂高几倍，热膨胀率小，不与氧化铁起化学作用。 用作

28、大型铸钢件或合金钢铸件的面砂、芯砂或涂料。用作大型铸钢件或合金钢铸件的面砂、芯砂或涂料。 3 3）锆砂）锆砂 ZrSiO4，熔点，熔点2400，莫氏硬度，莫氏硬度78级，密度级，密度4.54.7 ， 热膨胀率热膨胀率为为硅砂硅砂1/61/3，可减夹砂。导热性极好，可加，可减夹砂。导热性极好，可加 速速凝固凝固，防止大型铸件粘砂。，防止大型铸件粘砂。 第49页/共92页 第50页/共92页 4 4）石灰石）石灰石砂砂 CaCO3，游离，游离SiO2不大于不大于5%，铸钢件不粘砂，易清理。，铸钢件不粘砂，易清理。 5 5）刚玉）刚玉 -Al2O3，耐火度，耐火度18502050，硬度高，热导率高，

29、热，硬度高，热导率高，热 膨胀率小。结构致密，能抗酸和碱的浸蚀。膨胀率小。结构致密，能抗酸和碱的浸蚀。 用于铸造精度高、表面粗糙度低的合金钢铸件。用于铸造精度高、表面粗糙度低的合金钢铸件。 6 6）镁砂）镁砂 MgO，熔点，熔点1840，热膨胀率小，蓄热系数大，密度，热膨胀率小，蓄热系数大，密度3.5。 不与氧化铁或氧化锰作用，铸件不易产生粘砂缺陷。不与氧化铁或氧化锰作用，铸件不易产生粘砂缺陷。 用于锰钢用于锰钢等等高熔点合金铸件，及表面要求高的铸钢件。高熔点合金铸件，及表面要求高的铸钢件。 第51页/共92页 7 7）耐火熟料）耐火熟料 多孔材料，密度多孔材料，密度1.45，热膨胀率小，耐火

30、度高，铁及其氧化，热膨胀率小，耐火度高，铁及其氧化 物浸润性小。物浸润性小。 用作大型碳素钢铸件涂料和熔模铸造的制壳材料。用作大型碳素钢铸件涂料和熔模铸造的制壳材料。 8 8）碳质材料）碳质材料 化学活性很低，不被金属液和氧化物浸润，耐火度高，导热化学活性很低，不被金属液和氧化物浸润，耐火度高，导热 性好，热容量大，热膨胀率很低。性好，热容量大，热膨胀率很低。 用作面砂代替冷铁。用作面砂代替冷铁。 第52页/共92页 粘土矿物组成粘土矿物组成 由细小结晶质的由细小结晶质的铝硅酸盐铝硅酸盐组成。组成。 mAl2O3nSiO2xH2O。 形成机理：含铝硅酸盐岩石长形成机理：含铝硅酸盐岩石长期风化期

31、风化生成生成 粘土的性能特点粘土的性能特点 铸造用粘土是型砂的一种主要粘结剂。铸造用粘土是型砂的一种主要粘结剂。 被水湿润后具有粘结性和可塑性；被水湿润后具有粘结性和可塑性； 烘干后硬结具干强度，加水恢复粘结性和可塑性烘干后硬结具干强度，加水恢复粘结性和可塑性； 资源丰富，价格低廉，应用广泛。资源丰富，价格低廉，应用广泛。 二、铸造用粘土及应用二、铸造用粘土及应用 1.粘土的矿物组成、性能及分类粘土的矿物组成、性能及分类 第53页/共92页 粘土的分类粘土的分类 铸造用粘土铸造用粘土 膨润土膨润土 普通粘土普通粘土 化学式为化学式为AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2

32、O O 主要成分为高岭石类粘土矿物主要成分为高岭石类粘土矿物 化学式为化学式为AlAl2 2O O3 34SiO4SiO2 2HH2 2O nHO nH2 2O O 主要成分为蒙脱石类粘土矿物主要成分为蒙脱石类粘土矿物 膨润土用符号膨润土用符号P P表示表示 普通粘土用符号普通粘土用符号N表示表示 第54页/共92页 高岭石和蒙脱石的晶体基本结构单位高岭石和蒙脱石的晶体基本结构单位 第55页/共92页 普通粘土和膨润土性能比较普通粘土和膨润土性能比较 （1）高岭石类粘土矿物）高岭石类粘土矿物 1）晶体结构特）晶体结构特 点点 单位晶层由一层硅氧四面体和一层铝氧、氢氧八面体构成单位晶层由一层硅氧

33、四面体和一层铝氧、氢氧八面体构成 四面体顶端都指向八面体层，并共用顶端氧原子四面体顶端都指向八面体层，并共用顶端氧原子 单位晶层沿一个方向一层层重叠，在另两个方向无限展开单位晶层沿一个方向一层层重叠，在另两个方向无限展开 2）性能特点）性能特点 相邻晶层结合牢固，晶体比较粗大，比表面积较小相邻晶层结合牢固，晶体比较粗大，比表面积较小 水仅能进入晶层间被吸附在晶体边缘，吸水膨胀性小水仅能进入晶层间被吸附在晶体边缘，吸水膨胀性小 第56页/共92页 （2）蒙脱石类粘土矿物）蒙脱石类粘土矿物 1）晶体结构特点）晶体结构特点 单位晶层由两层硅氧四面体夹层铝氧八面体构成单位晶层由两层硅氧四面体夹层铝氧八

34、面体构成 两层四面体顶端都指向八面体层且共用顶端氧原子两层四面体顶端都指向八面体层且共用顶端氧原子 单位晶层沿一个方向一层层重叠，在另两个方向展开单位晶层沿一个方向一层层重叠，在另两个方向展开 2）性能特点）性能特点 晶层间结合力弱，晶粒细小，比表面积大；晶层间结合力弱，晶粒细小，比表面积大； 水能进入晶层间及晶体表面，吸水膨胀大，粘结性好。水能进入晶层间及晶体表面，吸水膨胀大，粘结性好。 第57页/共92页 2. 粘土的粘结性能粘土的粘结性能 膨润土膨润土 钠膨润土钠膨润土 钙膨润土钙膨润土 主要交换性阳离子为钙离子主要交换性阳离子为钙离子 主要交换性阳离子为钠离子主要交换性阳离子为钠离子

35、钠膨润土用符号钠膨润土用符号PNa表示表示 钙膨润土用符号钙膨润土用符号PCa表示表示 酸性膨润土酸性膨润土 碱性膨润土碱性膨润土 用符号用符号S表示表示 用符号用符号J表示表示 膨润土分类膨润土分类 第58页/共92页 膨润土理化特性膨润土理化特性 优点：优点：a. 吸水率和膨胀倍数大，在介质中分散性好吸水率和膨胀倍数大，在介质中分散性好 c. 较好可塑性，较高强度及抗加砂能力较好可塑性，较高强度及抗加砂能力 b.热稳定性好，较高温度仍保持膨胀性热稳定性好，较高温度仍保持膨胀性 缺点：吸水速度较慢缺点：吸水速度较慢 d. 资源较丰富，开采和供应比较方便。资源较丰富，开采和供应比较方便。 根据

36、阳离子交换特性，根据阳离子交换特性，处理处理钙基膨润土为钠基膨润土。钙基膨润土为钠基膨润土。 活化剂为碳酸钠，加入量活化剂为碳酸钠，加入量45% ； 机理：机理：Ca2+蒙脱石蒙脱石 + Na2CO3Na+蒙脱石蒙脱石 + CaCO3 膨润土的活化处理膨润土的活化处理 第59页/共92页 粘土的粘结机理粘土的粘结机理 水化现象水化现象: 粘土质点带负电荷，水分子定向地排列在粘土质粘土质点带负电荷，水分子定向地排列在粘土质 点的周围和粘土中阳离子的周围，形成水化壳层；点的周围和粘土中阳离子的周围，形成水化壳层； a. 水化阳离子水化阳离子吸附了水分子的阳离子吸附了水分子的阳离子 b. 粘土胶团粘

37、土胶团粘土质点水化后形成粘土质点水化后形成 a) a) 粘土胶团粘土胶团 b)b)水化阳离子水化阳离子 第60页/共92页 粘土胶团与水化阳离子接近时，相互吸引，于是水化粘土胶团与水化阳离子接近时，相互吸引，于是水化 阳离子就在粘土胶团之间起阳离子就在粘土胶团之间起“桥桥”或键的作用，形成或键的作用，形成 粘结力，使粘土颗粒相互结合起来。粘结力，使粘土颗粒相互结合起来。 粘土粘结机理粘土粘结机理 第61页/共92页 粘土型砂的粘结粘土型砂的粘结 a. 砂粒破碎表面带微弱负电，能使极性水分子定向排列在砂粒破碎表面带微弱负电，能使极性水分子定向排列在 砂粒周围。砂粒周围。 b. 当砂、粘土和水混合

38、后，粘土胶团与砂粒之间具有公共当砂、粘土和水混合后，粘土胶团与砂粒之间具有公共 水化膜，通过水化阳离子的桥梁作用结水化膜，通过水化阳离子的桥梁作用结合合，紧实具强度。，紧实具强度。 第62页/共92页 影响粘土影响粘土粘结性的因素粘结性的因素 过低不能形成完整水化膜；过高会出现自由水，湿态过低不能形成完整水化膜；过高会出现自由水，湿态 粘结力都不大。粘结力都不大。 （1 1）水分）水分 一般说来，粘土颗粒所带电荷越多或粘土颗粒越细一般说来，粘土颗粒所带电荷越多或粘土颗粒越细 小，比表面积越大，则湿粘结力越大。小，比表面积越大，则湿粘结力越大。 （2 2）粘土颗粒所带电荷）粘土颗粒所带电荷 （3

39、 3）粘土本身的吸水性）粘土本身的吸水性 粘土吸附水性与粘土的种类有关。膨润土的吸水能力粘土吸附水性与粘土的种类有关。膨润土的吸水能力 大于普通粘土，故膨润土的湿态粘结能力比普通粘土好。大于普通粘土，故膨润土的湿态粘结能力比普通粘土好。 第63页/共92页 高岭石熔点高岭石熔点1650177516501775，蒙脱石，蒙脱石1200130012001300，粘土熔化，粘土熔化， 铸型的强度显著降低。铸型的强度显著降低。 1. 1.高温长时间烘烤，粘土层间水完全除去，颗粒不再呈高温长时间烘烤，粘土层间水完全除去，颗粒不再呈 电性，静电斥力消失；使粘土和砂粒联结力仅分子间引力。电性，静电斥力消失；

40、使粘土和砂粒联结力仅分子间引力。 2. 2.蒙脱石蒙脱石600600800800，高岭石，高岭石400400600600失结构水失结构水，导导 致矿物结构破坏，成不具粘结能力的失效粘土（死粘土。致矿物结构破坏，成不具粘结能力的失效粘土（死粘土。 影响粘土失效原因影响粘土失效原因 （2 2）粘土本身的熔点）粘土本身的熔点 （1 1） 粘土之间水分和粘土本身结构水消失粘土之间水分和粘土本身结构水消失 第64页/共92页 3.3.粘土的应用粘土的应用 （1 1）粘土的选用）粘土的选用 粘土砂湿型和表面烘干型一般选用膨润土粘土砂湿型和表面烘干型一般选用膨润土 湿型砂用钠基膨润土可提高热湿粘结力和焙烧粘

41、结力湿型砂用钠基膨润土可提高热湿粘结力和焙烧粘结力 大平面的铸件，为减少件夹砂，应选用钠基膨润土大平面的铸件，为减少件夹砂，应选用钠基膨润土 中小铸铁件，中小铸铁件，可可用钙基膨润土用钙基膨润土，必要时可将钠基膨必要时可将钠基膨 润土和钙基膨润土混合使用，润土和钙基膨润土混合使用，或或与普通粘土混合使与普通粘土混合使 用用 手工造型生产大型铸纲件手工造型生产大型铸纲件，干型应选用优质普通粘土。干型应选用优质普通粘土。 第65页/共92页 （2 2）普通粘土的性能指）普通粘土的性能指 标标 1 1）普通粘土按耐火度、湿亚强度、干强度分级）普通粘土按耐火度、湿亚强度、干强度分级 表表1-6 1-6

42、 铸造用普通粘土按耐火度分级铸造用普通粘土按耐火度分级 等级耐火度高的耐火度低的 等级代号GD 耐火度158015301580 表表1-7 1-7 铸造用普通粘土按湿压强度值分级铸造用普通粘土按湿压强度值分级 等级代号532 工艺试样湿压强度/kPa5030502030 表表1-8 1-8 铸造用普通粘土按干压强度值分级铸造用普通粘土按干压强度值分级 等级代号503020 工艺试样干压强度/kPa500300500200300 第66页/共92页 2 2）普通粘土的牌号）普通粘土的牌号 以耐火度等级和强度等级表示。以耐火度等级和强度等级表示。 3 3）各牌号普通粘土，其含水量不大于）各牌号普通

43、粘土，其含水量不大于10%10%（质量分数），（质量分数）， 其质量的其质量的95%95%以上通过以上通过0.106mm0.106mm的铸造用试验筛。的铸造用试验筛。 （3 3）膨润土的性能指标）膨润土的性能指标 膨润土按热湿拉强度值分级膨润土按热湿拉强度值分级 表表1-9 1-9 膨润土按湿压强度值分级膨润土按湿压强度值分级 等级代号10753 工艺试样湿压强度/kPa1007010050703050 等级代号2520155 工艺试样热湿拉强度/kPa2.52.02.51.52.00.51.5 第67页/共92页 三、附加三、附加 物物 常用：煤粉、渣油、淀粉、锯末等常用：煤粉、渣油、淀粉、

44、锯末等 目的：使型砂具特定性能，并改善铸件表面质量。目的：使型砂具特定性能，并改善铸件表面质量。 （1 1）煤粉）煤粉 ：成批、大量湿型铸铁件用防粘砂；成批、大量湿型铸铁件用防粘砂； 煤粉是用烟煤磨细制成的；煤粉是用烟煤磨细制成的； 煤粉加入量一般为原砂的煤粉加入量一般为原砂的6 68%8%。 防止金属液被氧化，减少金属氧化物和造型材防止金属液被氧化，减少金属氧化物和造型材 料化学反应；料化学反应； 可减少砂型受热膨胀而产生的铸造缺陷；可减少砂型受热膨胀而产生的铸造缺陷； 可防止机械粘砂。可防止机械粘砂。 第68页/共92页 （2 2）淀粉）淀粉 铸铁面砂中淀粉含量一般为铸铁面砂中淀粉含量一般

45、为0.5%0.5%1.0%1.0% 1 1）淀粉的作用）淀粉的作用 减少铸件夹砂结疤和冲砂缺陷；减少铸件夹砂结疤和冲砂缺陷； 增加型砂变形量，提高型砂韧性和可塑性；增加型砂变形量，提高型砂韧性和可塑性； 降低起模时模样与砂型间的摩擦阻力；降低起模时模样与砂型间的摩擦阻力； 减少因砂型表面风干和强度下降而引起的砂孔缺陷。减少因砂型表面风干和强度下降而引起的砂孔缺陷。 2 2）淀粉的加入量）淀粉的加入量 第69页/共92页 （3 3）渣油）渣油 1 1）渣油的作用）渣油的作用 防止化学粘砂防止化学粘砂 降低铸件的表面粗糙度；降低铸件的表面粗糙度； 有利于保持型砂中的水分；有利于保持型砂中的水分；

46、改善型砂的流动性；改善型砂的流动性； 避免混砂时型砂结团，使型砂松散。避免混砂时型砂结团，使型砂松散。 2 2）渣油加入量）渣油加入量 铸铁面砂中渣油的加入量一般为铸铁面砂中渣油的加入量一般为0.01%0.01%0.02%0.02%。 第70页/共92页 （4 4）锯末）锯末 1 1）锯末的作用）锯末的作用 增加型砂的透气性增加型砂的透气性 防止化学粘砂防止化学粘砂 改善型砂的流动性；改善型砂的流动性； 避免混砂时型砂结团，使型砂松散。避免混砂时型砂结团，使型砂松散。 2 2）锯末的加入量）锯末的加入量 铸铁面砂中渣油的加入量一般为铸铁面砂中渣油的加入量一般为0.01%0.01%0.02%0.

47、02%。 第71页/共92页 四、新砂和旧砂的处理四、新砂和旧砂的处理 1 1原砂的处理原砂的处理 处理的目的：清草根、贝壳和石子等杂物，降低含水量处理的目的：清草根、贝壳和石子等杂物，降低含水量 常用的方法常用的方法: :筛分、水漂洗、酸浸洗、精选筛分、水漂洗、酸浸洗、精选 、烘干等、烘干等 筛分筛分：去除粗粒或粉粒，得到合适的粒度；去除粗粒或粉粒，得到合适的粒度； 水漂洗水漂洗：将原砂用清水漂洗并搅动，除去泥分将原砂用清水漂洗并搅动，除去泥分； 酸浸洗酸浸洗：清洁砂粒表面，提高粘结剂的粘结力；清洁砂粒表面，提高粘结剂的粘结力； 精选精选：将原砂中石英与长石分离，除掉磁性杂质将原砂中石英与长

48、石分离，除掉磁性杂质； 烘干烘干：降低原砂中的含水量降低原砂中的含水量。 第72页/共92页 2 2旧砂的处理旧砂的处理 目的：改善型砂性能，提高铸件质量；环境，降低成本目的：改善型砂性能，提高铸件质量；环境，降低成本 特性：特性： 经高温强烈作用，成分和性能发生很大变化；经高温强烈作用，成分和性能发生很大变化； 粘土失去结晶水，失去粘结力；粘土失去结晶水，失去粘结力； 砂粒被惰性膜包覆，直径增大，致使铸件表面粗糙；砂粒被惰性膜包覆，直径增大，致使铸件表面粗糙； 煤粉、粘土烧损，灰分增大；煤粉、粘土烧损，灰分增大； 第73页/共92页 第74页/共92页 第四节第四节 湿型砂的制备控制及质量湿

49、型砂的制备控制及质量 拟定配方的基本步骤：拟定配方的基本步骤： 根据合金、铸件特征和要求、造型方法和工艺、清理根据合金、铸件特征和要求、造型方法和工艺、清理 方方 法等因素，确定型砂性能范围；法等因素，确定型砂性能范围； 根据造型原材料、砂处理方法和设备、砂铁比和各项根据造型原材料、砂处理方法和设备、砂铁比和各项 材料损耗比例等因素初定型砂配方；材料损耗比例等因素初定型砂配方； 在实验室进行试配、调整，使性能指标达到要求；在实验室进行试配、调整，使性能指标达到要求； 车间小批混制，造型浇注，生产考验，最终确定。车间小批混制，造型浇注，生产考验，最终确定。 第75页/共92页 （一）湿型砂的性能和配方特点（一）湿型砂的性能和配方特点 湿型砂按其使用特点可分为面砂、背砂和单一砂。湿型砂按其使用特点可分为面砂、背砂和单一砂。 （1） 面砂面砂铺覆在模样表面上构