第一章 铸造造型材料

1、铸造工艺部分铸造工艺部分第一章第一章 造型材料造型材料第一节第一节 铸造用砂铸造用砂铸造用砂铸造用砂原砂原砂一、铸造用砂的基本要求一、铸造用砂的基本要求1、热物理性能、热物理性能蓄热系数、蓄热系数、热膨胀性、热膨胀性、热导率、热导率、密度等密度等2、铸造用砂的耐火度及最低共熔点、铸造用砂的耐火度及最低共熔点耐火度耐火度表征物体抵抗高温而不熔化的性能指标。表征物体抵抗高温而不熔化的性能指标。耐火度的测定方法是：将试验物料做成规定尺寸的截头三角锥，耐火度的测定方法是：将试验物料做成规定尺寸的截头三角锥，在一定的升温速度下加热时，由于本身的重量而逐渐弯倒，试锥在一定的升温速度下加热时，由于本身的重量

2、而逐渐弯倒，试锥弯倒至其顶端与底盘接触时的温度即试验物料的耐火度。弯倒至其顶端与底盘接触时的温度即试验物料的耐火度。 对铸造用砂来说，要求材料本身具有高的耐火度固对铸造用砂来说，要求材料本身具有高的耐火度固然是重要的，但更有意义的是型壳中液相开始出现然是重要的，但更有意义的是型壳中液相开始出现的温度，即的温度，即最低共熔点最低共熔点。3、铸造用砂的热稳定性与热化学稳定性、铸造用砂的热稳定性与热化学稳定性热稳定性热稳定性亦称抗热冲击性，是指耐火材料抵抗温亦称抗热冲击性，是指耐火材料抵抗温度急剧变化而不开裂的性能。度急剧变化而不开裂的性能。铸造用砂在高温液态金属的热作用下，应具有铸造用砂在高温液态

3、金属的热作用下，应具有良好的热化学稳定性良好的热化学稳定性，不与液态金属及其氧化，不与液态金属及其氧化物发生反应，不与粘结剂的氧化物形成物发生反应，不与粘结剂的氧化物形成低熔然低熔然的共熔物的共熔物，否则，将使铸件产生粘砂、麻点等，否则，将使铸件产生粘砂、麻点等缺陷。缺陷。4、铸造用砂的含泥量、铸造用砂的含泥量在铸造上将颗粒直径在铸造上将颗粒直径小于等于小于等于20m的称为的称为泥分泥分，大于大于20m的称为的称为砂砂。在砂和土的混合物中，泥量。在砂和土的混合物中，泥量的质量分数大于的质量分数大于50%的称为泥，否则为砂。的称为泥，否则为砂。 原砂的含泥量对型砂的强度、透气性和耐火度等性能原砂

4、的含泥量对型砂的强度、透气性和耐火度等性能都有很大的影响。原砂中所含的泥分往往有相当一部都有很大的影响。原砂中所含的泥分往往有相当一部分不是粘土矿物组成，其粘结性能比普通粘土差。分不是粘土矿物组成，其粘结性能比普通粘土差。5、铸造用砂的颗粒组成、铸造用砂的颗粒组成 铸造用砂的颗粒组成铸造用砂的颗粒组成包括包括颗粒的尺寸大小颗粒的尺寸大小和和不同颗粒大不同颗粒大小之间的分布情况小之间的分布情况。原砂的颗粒组成对型砂的强度、透。原砂的颗粒组成对型砂的强度、透气性以及铸型的尺寸精度与表面质量都有很大的影响，气性以及铸型的尺寸精度与表面质量都有很大的影响，是判断铸造用砂质量的重要性能指标之一。是判断铸

5、造用砂质量的重要性能指标之一。(一一)铸造用砂颗粒组成的测定铸造用砂颗粒组成的测定铸造用砂的颗粒组成采用筛分法测定铸造用砂的颗粒组成采用筛分法测定(二二)铸造用砂颗粒组成的表示方法铸造用砂颗粒组成的表示方法(1)列表法：列表法：(2)图解法：图解法：(3)平均细度法：平均细度法：平均细度是假设砂样的总表面积保持不变的条件平均细度是假设砂样的总表面积保持不变的条件下，将砂样换算成同样重量均一直径的颗粒所能下，将砂样换算成同样重量均一直径的颗粒所能通过的筛号表示，通过的筛号表示，砂粒愈细则平均细度值愈大砂粒愈细则平均细度值愈大。6、铸造用砂的颗粒形状、铸造用砂的颗粒形状(1)粒形：粒形：(2)粒貌

6、：粒貌：粒貌是指砂粒的表面状况粒貌是指砂粒的表面状况。用显微镜或电。用显微镜或电子显微镜观察砂粒表面，可见其常覆有一层泥、粘子显微镜观察砂粒表面，可见其常覆有一层泥、粘土、含水氧化铁和氧化铝等的薄膜，很少有完全干土、含水氧化铁和氧化铝等的薄膜，很少有完全干净和光洁的砂粒表面。净和光洁的砂粒表面。(3)砂粒的比表面积及角形系数：砂粒的比表面积及角形系数：每克砂粒的总表面积称每克砂粒的总表面积称为原砂的比表面积。为原砂的比表面积。它与原砂的颗粒组成、粒形及粒貌它与原砂的颗粒组成、粒形及粒貌有关。颗粒小的原砂其比表面积大；颗粒组成相同时，有关。颗粒小的原砂其比表面积大；颗粒组成相同时，圆形的、表面光

7、洁的原砂比表面积小。圆形的、表面光洁的原砂比表面积小。角形系数角形系数:是原砂的实际比表面积与理论比表面积的比值，是反映原是原砂的实际比表面积与理论比表面积的比值，是反映原砂颗粒形貌的一项指标。角形系数砂颗粒形貌的一项指标。角形系数E为：为：二、铸造用砂的分类、表示方法二、铸造用砂的分类、表示方法我国我国GB944288根据铸造用砂的根据铸造用砂的矿物组成、含泥量、颗粒矿物组成、含泥量、颗粒组成和颗粒形状组成和颗粒形状(角形系数角形系数)等指标，对石英砂进行了分类，等指标，对石英砂进行了分类，并规定了表示方法。并规定了表示方法。三、石英砂三、石英砂1、石英砂的矿物组成及化学成分、石英砂的矿物组

8、成及化学成分1石英：石英：纯的石英为白色透明体，俗称水晶，含有杂质时纯的石英为白色透明体，俗称水晶，含有杂质时将染成各种颜色。石英的基本结构单位是硅氧四面体，四将染成各种颜色。石英的基本结构单位是硅氧四面体，四个氧原子位于四面体的顶端，硅原子位于四面体的中心。个氧原子位于四面体的顶端，硅原子位于四面体的中心。2、石英的同质异构转变、石英的同质异构转变3、石英砂的应用、石英砂的应用石英砂石英砂是砂型铸造中最主要的造型材料之一，用量大用途是砂型铸造中最主要的造型材料之一，用量大用途广。选用时应根据合金牌号、铸件的壁厚、铸型的种类和广。选用时应根据合金牌号、铸件的壁厚、铸型的种类和造型方法的不同，选

9、择合适的原砂。造型方法的不同，选择合适的原砂。对于轻合金铸件一般对于轻合金铸件一般采用粒度组成为采用粒度组成为15或或10的原砂的原砂，铸钢件一般采用二氧化硅，铸钢件一般采用二氧化硅含量为含量为9698的石英砂，铸铁件及小型铸钢件一般采用的石英砂，铸铁件及小型铸钢件一般采用二氧化硅含量为二氧化硅含量为90一一93的石英砂。的石英砂。石英玻璃是一种很好的制壳材料，它具有高纯度相非晶型石英玻璃是一种很好的制壳材料，它具有高纯度相非晶型的特性，使它具有许多优良的性能：膨胀系数小、黏度高、的特性，使它具有许多优良的性能：膨胀系数小、黏度高、力学性能高。力学性能高。四、非石英质铸造用砂四、非石英质铸造用

10、砂在铸造生产中，在铸造生产中，石英砂石英砂是是。它。它的的粒度等级广泛粒度等级广泛，能与各种铸造粘结剂结合能与各种铸造粘结剂结合，资源丰富，价格资源丰富，价格低廉低廉，在一般的情况下基本上满足铸造用砂的要求。，在一般的情况下基本上满足铸造用砂的要求。：热膨胀系数较大，尤其在热膨胀系数较大，尤其在573相变时所引起的突然膨胀，将使铸件产生夹砂、尺寸不符等缺相变时所引起的突然膨胀，将使铸件产生夹砂、尺寸不符等缺陷陷；石英砂的蓄热系数较小，铸型的冷却能力较弱石英砂的蓄热系数较小，铸型的冷却能力较弱；石英石英砂容易与铁的氧化物发生化学反应，使铸件产生粘砂缺陷砂容易与铁的氧化物发生化学反应，使铸件产生粘

11、砂缺陷；石英砂在加工使用过程中，石英砂在加工使用过程中，si02粉尘飞扬，工人容易用粉尘飞扬，工人容易用矽肺病。矽肺病。因此，在采用砂型铸造生产大型钢铸件和合金钢铸件以及采用因此，在采用砂型铸造生产大型钢铸件和合金钢铸件以及采用熔模铸造生产尺寸精度要求较高的黑色合金铸件时，经常采用熔模铸造生产尺寸精度要求较高的黑色合金铸件时，经常采用非石英质铸造用砂。非石英质铸造用砂。1、石灰石砂、石灰石砂2、锆砂、锆砂锆砂的锆砂的耐火度高，密度较大，蓄热系数大，激冷效果耐火度高，密度较大，蓄热系数大，激冷效果好，抗金属渗透能力强，锆砂的粒度细且均匀，颗粒好，抗金属渗透能力强，锆砂的粒度细且均匀，颗粒形状接近

12、于圆形或多角形，表面较光洁且易与各种粘形状接近于圆形或多角形，表面较光洁且易与各种粘结剂结合，很适合作为呋喃树脂砂和壳型铸造用砂结剂结合，很适合作为呋喃树脂砂和壳型铸造用砂。锆砂主要用于配制大型铸钢件、合金钢件的面砂，或锆砂主要用于配制大型铸钢件、合金钢件的面砂，或作为熔模铸造型壳面层涂料，用于浇注温度低于作为熔模铸造型壳面层涂料，用于浇注温度低于1500的合金，可获得良好的效果。的合金，可获得良好的效果。3、镁砂、镁砂4电熔刚玉电熔刚玉电熔刚玉是一种电熔刚玉是一种，一般是由人工制成的。，一般是由人工制成的。是用工业氧化铝或二水铝土矿作原料，经破碎并洗是用工业氧化铝或二水铝土矿作原料，经破碎并

13、洗涤后，在电弧炉中经涤后，在电弧炉中经2000一一24000C冶炼，去除其中的冶炼，去除其中的SiO2和和Fe203等杂质，所得的等杂质，所得的-Al2O3， 即为即为。它具有许多。它具有许多：纯的：纯的-Al2O3的熔点达的熔点达2050，耐火度高耐火度高，在加热过程，在加热过程中中热膨胀系数小且均匀，热膨胀系数小且均匀，由室温加热至由室温加热至2000，其总膨胀量，其总膨胀量约为约为2；化学性能稳定化学性能稳定，在高温下常呈弱碱性，有时也呈，在高温下常呈弱碱性，有时也呈中性，对酸及碱的抵抗能力强，在氧化剂、还原剂和各种金中性，对酸及碱的抵抗能力强，在氧化剂、还原剂和各种金属液的作用下不会与

14、它们发生反应。因此，可用来制造高合属液的作用下不会与它们发生反应。因此，可用来制造高合金钢和镁合金铸件的型壳及型芯。但由于其金钢和镁合金铸件的型壳及型芯。但由于其价格较贵，来源价格较贵，来源较少较少，故末广泛应用。，故末广泛应用。第二节铸造粘结剂第二节铸造粘结剂25铸造粘结剂的分类铸造粘结剂的分类铸造粘结剂的主要作用铸造粘结剂的主要作用是将颗粒状或粉状造是将颗粒状或粉状造型材料形成有一定强度的连续粘结簿膜而形型材料形成有一定强度的连续粘结簿膜而形成铸型。成铸型。从粘结剂的粘结机理来分从粘结剂的粘结机理来分： 物理成膜粘结剂与化学成膜粘结剂物理成膜粘结剂与化学成膜粘结剂按组成分类按组成分类： 可

15、分为有机粘结剂与无机粘结剂可分为有机粘结剂与无机粘结剂26一、无机粘结剂一、无机粘结剂1、铸造用粘土 粘土是铸造用的一种主要粘结剂，粘土被水湿润后具粘土是铸造用的一种主要粘结剂，粘土被水湿润后具有粘性和塑性，烘干后有一定的强度。它的耐火度较有粘性和塑性，烘干后有一定的强度。它的耐火度较高，复用性好，资源丰富，价格低廉，应用很广泛。高，复用性好，资源丰富，价格低廉，应用很广泛。粘土的组成粘土主要是由细小结晶质的粘上矿物组成，如高岭石和蒙脱粘土主要是由细小结晶质的粘上矿物组成，如高岭石和蒙脱石等。它的组成都是含水铝硅酸盐，化学式为石等。它的组成都是含水铝硅酸盐，化学式为27粘土的粘结机理l粘土矿物

16、的胶体特性粘土矿物的胶体特性所谓粘土胶体不是指干燥粘土，而是所谓粘土胶体不是指干燥粘土，而是加水后的粘土加水后的粘土水两相系统水两相系统。(1)粘土和水的结合粘土和水的结合；粘土中的水可分为粘土中的水可分为吸附水吸附水和和结构水结构水两种。两种。粘土吸附水可分为三种，即粘土吸附水可分为三种，即牢固结合水、松结合水和自由水牢固结合水、松结合水和自由水。牢固结合水牢固结合水是接近于粘土表面的有规则排列的水层，有人测得是接近于粘土表面的有规则排列的水层，有人测得其厚度约其厚度约3-10个水分子厚度，而且性质也不同于普通水，其密个水分子厚度，而且性质也不同于普通水，其密度为度为1.281.48，不流动

17、，沸点高于，不流动，沸点高于100，冰点低于，冰点低于0，比，比热于小热于小1，不导电，没有溶解盐的能力，也称，不导电，没有溶解盐的能力，也称非液态吸附水非液态吸附水。松。松结合水系指从规则排列到不规则排列水层，它与普通水也不同。结合水系指从规则排列到不规则排列水层，它与普通水也不同。其冰点也低于其冰点也低于0，比重大于，比重大于1，它虽然可在粘土表面上移动，它虽然可在粘土表面上移动，但不受重力的影响。自由水即最外面的普通水层，也称流动水但不受重力的影响。自由水即最外面的普通水层，也称流动水层。被粘土颗粒所吸附的水，具有较高的粘滞性。层。被粘土颗粒所吸附的水，具有较高的粘滞性。28(2)粘土胶

18、团结构；粘土胶团结构；粘土胶团结构如图所示，在粘土胶团内粘土质点本身是带负电的胶核胶核。紧靠胶核周围吸附着一些定向的偶极水分子和一些水化的阳离子，构成了围绕胶核的吸附层吸附层，随胶核一起在水中移动。胶胶核与吸附层核与吸附层构成，胶粒可以在水中独立运动。由于吸附层内阳离子不足以补偿胶核的净电荷，因此随着离胶核距离愈远，阳离子数目愈少，形成了一个阳离子浓度和粘土负电荷逐渐递减的扩散层扩散层。胶粒胶粒加上扩散层扩散层总称为胶团胶团。29(3) 粘土的粘结机理粘土的粘结机理 从以上所述，可以认为粘土的湿粘结性是这样形成的，即从以上所述，可以认为粘土的湿粘结性是这样形成的，即带负电的粘土胶粒，把极性水分

19、子吸引在自己周围形成带负电的粘土胶粒，把极性水分子吸引在自己周围形成呈胶呈胶粘性的水化膜粘性的水化膜，依靠土粒间的，依靠土粒间的公共水化膜公共水化膜，通过其中的水化，通过其中的水化阳离子，起着阳离子，起着“桥桥”或或“键键”的作用，使土粒相互连结起来，产的作用，使土粒相互连结起来，产生湿态粘结性生湿态粘结性(如图示如图示)。公共水化膜就是粘土胶粒间的公共公共水化膜就是粘土胶粒间的公共扩散层扩散层。相邻的粘土胶粒表面虽然带同号的负电荷应该互相。相邻的粘土胶粒表面虽然带同号的负电荷应该互相排斥，但由于公共扩散层中阳离子的吸引，反而会使它们结排斥，但由于公共扩散层中阳离子的吸引，反而会使它们结合起来

20、。显然粘土胶粒的扩散层愈薄，这种吸引力也愈强。合起来。显然粘土胶粒的扩散层愈薄，这种吸引力也愈强。由此可见，由此可见，。如水分过低，不能形成完整的水化膜。如水分过低，不能形成完整的水化膜;如水分太如水分太高，出现自由水，这样湿态粘结力都不高。高，出现自由水，这样湿态粘结力都不高。一般说粘土粒子一般说粘土粒子所带电荷愈多或土粒愈细小，比表面愈大，湿粘结力愈强。所带电荷愈多或土粒愈细小，比表面愈大，湿粘结力愈强。30粘土的种类粘土的种类粘土根据它含有的粘土根据它含有的粘土矿物种类及其性能粘土矿物种类及其性能的不同，主的不同，主要分为要分为普通粘土和膨润土普通粘土和膨润土两大类。用两大类。用N和和P

21、分别表示。分别表示。31（一）普通黏土（一）普通黏土 普通黏土俗称普通黏土俗称白泥白泥，呈白色或灰白色。，呈白色或灰白色。 32（二）膨润土（二）膨润土 膨润土主要由蒙脱石和黏土矿物质所组成，具有较大的吸水吸水膨胀性膨胀性、胶体分散性胶体分散性、吸附性吸附性、离子交换性离子交换性和湿态黏结性能湿态黏结性能。 按其主要交换性阳离子的不同，铸造用膨润土可分为钠基膨润土和钙基膨润土，分别以PNa 和PCa表示不同的阳离子，其吸附水分子的能力是不同的：3334（三）钙膨润土的活化处理（三）钙膨润土的活化处理粘土表面吸附阳离子的吸附能取决于被吸附离子的作用粘土表面吸附阳离子的吸附能取决于被吸附离子的作用

22、力场力场。因此，可以用另一种价数高或浓度大的阳离子取可以用另一种价数高或浓度大的阳离子取代原先吸附于粘土上的阳离子代原先吸附于粘土上的阳离子，此即粘土的阳离子交换粘土的阳离子交换性质性质。这种粘土的离子交换反应具有同号离子相互交换同号离子相互交换，离子以等量变换离子以等量变换；交换和吸附是可逆过程交换和吸附是可逆过程和离子交换离子交换并不影响粘土本身的结构并不影响粘土本身的结构等特点。352、水玻璃粘结剂、水玻璃粘结剂 水玻璃别名水玻璃别名泡花碱泡花碱，是，是硅酸钠、硅酸钾或硅酸锂的水溶硅酸钠、硅酸钾或硅酸锂的水溶液液。除特别注明外用的水玻璃均指。除特别注明外用的水玻璃均指钠水玻璃钠水玻璃，其

23、化学式为：，其化学式为：。 36水玻璃的组成水玻璃的组成固体水玻璃固体水玻璃: Na2OmSiO2, ；。，在状态图相当于SiO2在6677范围内，其最低共熔点为793，组成为Na2O2SiO2+Si02。液体水玻璃液体水玻璃: Na2OmSiO2.nH20；模数23、密度1.2-1.7水玻璃的分散状态水玻璃的分散状态水玻璃具有某些离子溶液的性质，并不是典型的胶体溶液。模数在模数在2以上的水玻璃是一种以硅酸盐离子为主，以亚胶体以上的水玻璃是一种以硅酸盐离子为主，以亚胶体离子为辅的溶液。随着模数的提高，胶体性能有所增离子为辅的溶液。随着模数的提高，胶体性能有所增强。强。37水玻璃粘结剂的硬化原理

24、水玻璃粘结剂的硬化原理1、水玻璃溶液中的平衡移动、水玻璃溶液中的平衡移动水玻璃中存在着水玻璃中存在着单硅酸与胶体粒子单硅酸与胶体粒子的的：硅酸根离子和单硅酸硅酸根离子和单硅酸的的：水玻璃的模数愈高水玻璃的模数愈高，OH-浓度和浓度和pH就愈小，胶体就愈小，胶体SiO2粒子就愈粒子就愈多，多，稳定性就低稳定性就低。模数为。模数为3.0一一3.5的水玻璃，其的水玻璃，其pH为为11.513。若模数更高或者加若模数更高或者加H+以提高模数，当以提高模数，当pH值降到值降到11.0以下时，则以下时，则体系中的体系中的SiO2，数量就会增大到使稳定性破坏的程度。，数量就会增大到使稳定性破坏的程度。382

25、、水玻璃的胶凝、水玻璃的胶凝水玻璃中存在着水玻璃中存在着单硅酸与胶体粒子单硅酸与胶体粒子的的：硅酸根离子和单硅酸硅酸根离子和单硅酸的的：在实际生产中在实际生产中水玻璃的硬化是在水玻璃的硬化是在的作用下完成的的作用下完成的。硬化硬化剂的水溶液呈酸性剂的水溶液呈酸性，当硬化剂同水玻璃溶液相作用时，由硬化，当硬化剂同水玻璃溶液相作用时，由硬化剂产生的剂产生的H+离子与水玻璃电离平衡中的离子与水玻璃电离平衡中的oH-相结合而形成离解相结合而形成离解度极小的水，促使水玻璃电离平衡向生成度极小的水，促使水玻璃电离平衡向生成Si(OH)4的方向移动。的方向移动。于是水玻璃的于是水玻璃的pH下降而体系内下降而

26、体系内Si(OH)4浓度不断增加。单硅酸浓度不断增加。单硅酸具有强烈的聚合倾向，单硅酸聚合后形成聚硅酸乃至形成胶粒。具有强烈的聚合倾向，单硅酸聚合后形成聚硅酸乃至形成胶粒。当当pH降至降至11以下时，会出现大量以下时，会出现大量SiO2胶体粒子，粒子的聚结就胶体粒子，粒子的聚结就发生胶凝。发生胶凝。39 水玻璃发生胶凝的结果是水玻璃发生胶凝的结果是，其中包罗着大量溶剂。由于胶体，其中包罗着大量溶剂。由于胶体粒子的相互靠拢，不稳定的硅醇键粒子的相互靠拢，不稳定的硅醇键(sioH)会会脱出部分溶剂而形成稳定性高的硅氧键脱出部分溶剂而形成稳定性高的硅氧键(SiOSi)，故，故凝胶的同时会伴随着体积收

27、缩凝胶的同时会伴随着体积收缩。体积。体积收缩时将包罗于凝胶网络中的液相挤出，使凝胶收缩时将包罗于凝胶网络中的液相挤出，使凝胶的致密度和强度均有所增加，这个过程称为的致密度和强度均有所增加，这个过程称为。此外，溶剂蒸发时还会产生干燥收缩，二。此外，溶剂蒸发时还会产生干燥收缩，二者统称之为者统称之为。40水玻璃的性能指标水玻璃的性能指标1、模数、模数(m) 水玻璃的模数是指其中水玻璃的模数是指其中SiO2和和Na2O的克分子比值。它表明的克分子比值。它表明水玻璃中水玻璃中siO2和和Na2O的相对含量关系，可用下式计算的相对含量关系，可用下式计算型砂用水玻璃模数一般为2.0一2.6，用作熔模铸造型

28、壳粘结剂的水玻璃，其模数通常为3.o一3.5。412、密度、密度(d) 水玻璃的浓度是指其水溶液中Na2OmSiO2的含量。由于浓度愈高时，溶液密度愈大，故可以近似地用密度表示浓度的大小。这是由于Na2O提高密度的作用赂大于siO2，所以不就能像普通电解质溶液那样，按密度来确定溶质含量。423、粘度、粘度() 水玻璃的粘度与其模数、密度、杂质含量及温度等因素密切相关。43水玻璃的处理水玻璃的处理水玻璃处理的原理水玻璃处理的原理 如果从化工厂购得的水玻璃如果从化工厂购得的水玻璃不符合铸造工不符合铸造工艺要求，可在使用前进行改变模数和密度的处理。通常艺要求，可在使用前进行改变模数和密度的处理。通常

29、采用采用加水稀释或加热浓缩的方法加水稀释或加热浓缩的方法来来。而模数的改变则通过改变其中的而模数的改变则通过改变其中的Na2O的含量来实现。的含量来实现。为降低模数，；如要提高模数，一般是在水玻璃中加入定量的、浓度适当的，与其中Na2O 发生中和反应，降低Na2O含量，从而相对提高SiO2含量。反应原理如下；444546（二）合成树脂有机粘结剂（二）合成树脂有机粘结剂先把等混制成，然后把覆膜砂吹入事先加热至200一280的金属芯盒中，保持20一60 s（称为结壳时间)，使贴近芯盒壁的覆膜砂中的树脂受热熔化，将砂粒粘结在一起，形成一层薄壳，再把中间未熔化的、松散的覆膜砂倒出来，将已形成的薄壳继续

30、加热30一90 s，使它进一步硬化。然后打开芯盒，取出壳芯，即可获得厚度312mm左右的空心壳芯。47热芯盒树脂砂是在原砂中加入适量的呋喃树脂粘结剂呋喃树脂粘结剂和固化剂固化剂，将混好的树脂砂射入（或吹入）到中，通过芯盒180-2500C的热作用，使树脂与固化剂经过几秒-1min左右的反应而硬化制出砂芯。冷芯盒树脂砂造芯时是将混制好的，然后用吹气设备吹入气体固化剂吹入气体固化剂，冲净残余固化剂后即可出芯。出芯后可以立即下芯、合型、浇注，以减少砂芯储存时间。目前普遍采用的气硬冷芯盒工艺有和，这两种方法工艺类似，仅粘结剂和固化气体不同。48第三节粘土型第三节粘土型( (芯芯) )砂砂、粘土型、粘土

31、型( (芯芯) )砂的性能及其影响因素砂的性能及其影响因素 型砂应具备的性能很多，其中直接影响铸件质型砂应具备的性能很多，其中直接影响铸件质量的有：型砂的量的有：型砂的和和等。影响铸件劳动生产率，等。影响铸件劳动生产率，同时也影响铸件质量的有：型砂的同时也影响铸件质量的有：型砂的等。等。5050一、强一、强 度度5151( (一一) )湿强度湿强度影响因素：影响因素：(1)(1)粘土及水分粘土及水分5252(2)(2)原砂颗粒特性原砂颗粒特性(3)(3)型砂紧实度型砂紧实度( (二二) )干强度干强度5353影响型砂干强度的主要因素：影响型砂干强度的主要因素：型砂经烘干或硬化后的强度型砂经烘干

32、或硬化后的强度称为称为干强度干强度。干强度对干型、干。干强度对干型、干芯和表面干型在搬运、合箱和浇注过程中具有重要意义。芯和表面干型在搬运、合箱和浇注过程中具有重要意义。粘土型砂在烘干时，随着温度升高水分不断蒸发，砂粒之间粘土型砂在烘干时，随着温度升高水分不断蒸发，砂粒之间的距离不断地减少，质点间的附着力不断增大，因而使的距离不断地减少，质点间的附着力不断增大，因而使型砂型砂的干强度比湿强度大得多的干强度比湿强度大得多。5454( (三三) )高温强度高温强度型砂高温强度又称型砂高温强度又称热强度热强度，是指型砂在高温作用下的强是指型砂在高温作用下的强度度影响粘土型砂高温强度的主要因影响粘土型

33、砂高温强度的主要因素有：素有：粘土的种类及加入量、湿粘土的种类及加入量、湿态含水量、附加物的性质及加入态含水量、附加物的性质及加入量等。量等。( (四四) )表面强度表面强度提高铸型和砂芯的表面强度的两种方法：一是采用颗粒分散提高铸型和砂芯的表面强度的两种方法：一是采用颗粒分散的原砂、增加粘土加入量、采用膨润土代替普通粘土等以的原砂、增加粘土加入量、采用膨润土代替普通粘土等以；二是在铸型或砂芯；二是在铸型或砂芯。( (五五) )热湿拉强度热湿拉强度型砂热湿拉强度是衡量型砂型砂热湿拉强度是衡量型砂5555系指铸型或砂芯的表层强度。系指铸型或砂芯的表层强度。型砂试样型砂试样在高温急速加热时所形在高

34、温急速加热时所形成的水分凝聚区的拉伸强度称成的水分凝聚区的拉伸强度称为为热湿拉强度热湿拉强度。 二、透气性二、透气性( (一一) )影响型砂透气性的因素影响型砂透气性的因素56565757型砂透气性峰值时型砂透气性峰值时的含水量比湿压强的含水量比湿压强度峰值时的含水量度峰值时的含水量多。多。5858( (二二) )透气性的测定原理透气性的测定原理三、可塑性与韧性三、可塑性与韧性 是指型砂在外力作用下变形，外力去除后仍保持是指型砂在外力作用下变形，外力去除后仍保持所赋予形状的能力。可塑性好的型砂，造型起模修型方所赋予形状的能力。可塑性好的型砂，造型起模修型方便，铸件表面质量较高。一般情况下，便，

35、铸件表面质量较高。一般情况下，是指型砂抵抗外力破坏的性能。是指型砂抵抗外力破坏的性能。韧性差的型砂起模时铸型容易损坏。增。韧性差的型砂起模时铸型容易损坏。增加粘土加入量和相应地增加含水量可明显地提高型砂的加粘土加入量和相应地增加含水量可明显地提高型砂的韧性。增加型砂中失效粘土和粉尘的含量，将使型砂的韧性。增加型砂中失效粘土和粉尘的含量，将使型砂的变形量显著减小，韧性变差，起模困难。变形量显著减小，韧性变差，起模困难。5959四、流动性四、流动性 型砂在外力和本身重力的作用下，颗粒质点互相移动的能力型砂在外力和本身重力的作用下，颗粒质点互相移动的能力称为称为。型砂流动性好易于紧实，铸型尺寸准确，

36、表面光。型砂流动性好易于紧实，铸型尺寸准确，表面光洁，造型效率高，易于实现造型、制芯机械化。洁，造型效率高，易于实现造型、制芯机械化。型砂流动性主要取决于型砂流动性主要取决于等等五、发气性五、发气性型型( (芯芯) )砂在高温作用下产生气体的能力称为发气性，砂在高温作用下产生气体的能力称为发气性，一般用一般用来衡量。来衡量。6060六、不沾模性六、不沾模性型砂不沾附模样及芯盒表面的性能称为型砂不沾附模样及芯盒表面的性能称为。沾模性强。沾模性强的型砂，造型制芯不方便，生产率低，铸件表面质量差。一的型砂，造型制芯不方便，生产率低，铸件表面质量差。一般说来，般说来，。七、其它性能七、其它性能6161

37、八、水分、最适宜干湿程度和紧实率八、水分、最适宜干湿程度和紧实率 水分不足水分不足，型砂太干时，型砂强度低，韧性和可塑性差，型砂太干时，型砂强度低，韧性和可塑性差，砂型易破碎，不易起模，铸件易产生冲砂、砂眼等缺陷。砂型易破碎，不易起模，铸件易产生冲砂、砂眼等缺陷。水水分高时分高时，可塑性和韧性虽好，但湿强度却较低，砂型易变形，可塑性和韧性虽好，但湿强度却较低，砂型易变形，铸件薄处可能浇不足，厚处则表面粗糙，易产生夹砂缺陷。铸件薄处可能浇不足，厚处则表面粗糙，易产生夹砂缺陷。型砂过湿，干强度和热强度则过大，会使退让性太差，铸件型砂过湿，干强度和热强度则过大，会使退让性太差，铸件产生裂纹，也使落砂

38、困难。故产生裂纹，也使落砂困难。故控制型砂适宜水分十分重要。控制型砂适宜水分十分重要。6262判断型砂干湿程度判断型砂干湿程度的几种方法：的几种方法：63634 4、过筛性、过筛性6464n生产中湿型粘土砂水分含量一般在下述范生产中湿型粘土砂水分含量一般在下述范围内：围内：n手工造型时要求可塑性和韧性高，以便于手工造型时要求可塑性和韧性高，以便于起模和修型，水分可偏高些；对流动性要起模和修型，水分可偏高些；对流动性要求可差些，透气性的不足可利用多扎通气求可差些，透气性的不足可利用多扎通气孔来弥补，水分经常在孔来弥补，水分经常在4.5%6.5%。n机器造型大致在机器造型大致在4.5%6%。n高压

39、造型水分多在高压造型水分多在3.2%4.3%之间，以获之间，以获得较好的型砂流动性。得较好的型砂流动性。、湿型砂制备及质量控制、湿型砂制备及质量控制 在拟定型砂的配方之前，必须首先根据浇注合金在拟定型砂的配方之前，必须首先根据浇注合金种类、铸件特征和要求、造型方法和工艺、清理方种类、铸件特征和要求、造型方法和工艺、清理方法等因素确定型砂应具有的性能范围。然后再根据法等因素确定型砂应具有的性能范围。然后再根据各种造型原材料的品种和规格、砂处理方法和设备各种造型原材料的品种和规格、砂处理方法和设备性能、砂铁比和各项材料烧损比例等因素拟定型砂性能、砂铁比和各项材料烧损比例等因素拟定型砂的配方。的配方

40、。6666一、湿型砂的性能和配方特点一、湿型砂的性能和配方特点1铸铁件湿型砂铸铁件湿型砂手工造型和振压式机器造型用型砂的手工造型和振压式机器造型用型砂的紧实率大多在紧实率大多在50左右左右。由。由于铸铁型砂中含有于铸铁型砂中含有煤粉及失效煤粉煤粉及失效煤粉，单一砂和面砂中又都有大量，单一砂和面砂中又都有大量旧砂旧砂。型砂中。型砂中泥分含量常达泥分含量常达12-16(质量分数质量分数)，能吸收多量水，能吸收多量水份。所以，型砂份。所以，型砂含水量通常高达含水量通常高达45一一6(质量分数质量分数)。一般铸铁件的湿型砂，用发气量测出的一般铸铁件的湿型砂，用发气量测出的有效煤粉含量有效煤粉含量(按质量分按质量分数计数计)在在5-8左右。但对于薄壁小件，型砂中有效煤粉只需左右。但对于薄壁小件，型砂中有效煤粉只需3-4即可。煤粉含量是否适当，可即可。煤粉含量是否适当，可根据铸态铸件表面情况来判根据铸态铸件表面情况来判断断，如果铸件表面有粘砂，可能是表面透气性过高或有效煤粉不，如果铸件表面有粘砂，可能是表面透气性过