东北大材料成型工艺学（上）课件03-4金属液态砂型成形工艺（四）

（1）形成机理毛细理论：机械粘砂是金属液与型砂微孔的毛细现象引起的。

金属液在静压力、动压力和砂型毛细管作用下，向砂型微孔中深入，这时界面存在着下列力：

力的平衡：金属液能够渗入砂型微孔的临界压力为：渗入条件：渗入条件：工业纯铁对有关材料的润湿角：氧化性气氛弱氧化性气氛中性气氛石英砂52°83°110°镁砂92°107°113°（2）影响因素金属液凝固时间砂型特点界面特性金属液静压力浇注温度高铸件热节大激冷能力差，发气量小微孔尺寸大表面张力界面润湿性热作用时间长易粘砂易粘砂铸件高度浇注位置（3）防治措施缩小砂型孔隙缩短热作用时间加附加物调整金属液静压力使用细砂提高紧实度刷涂料控制浇注温度铸型表面使用激冷材料改善界面润湿条件适当增加发气量煤粉、重油、煤泥（铸铁件）3.化学粘砂化学粘砂是铸钢件和大型铸铁件容易产生的铸造缺陷，一般分为易剥离型和难剥离型。（1）粘砂层结构Fe3O4Fe2O3FeO粘砂层=金属氧化层+烧结层（低熔点化合物）

金属氧化层在不同的浇注条件下（铸件材质、铸型种类），各种氧化铁的相对含量不同。如果界面氧化性气氛很强，则由低价转化为高价氧化铁的量就多。三种氧化铁的性能：

氧化物熔点℃组织对石英的润湿性结晶时体积变化FeO1370致密润湿小Fe3O41590疏松不润湿大Fe2O3>1600疏松不润湿大正硅酸铁（2FeO.SiO2）晶体粘砂层=金属氧化层+烧结层（低熔点化合物）

烧结层硅酸铁FeO与造型材料发生反应，可生成：

其它尚有MnO、Na2O与硅酸铁形成的多元化合物。上述各种硅酸铁的含量与铸件冷却速度有关。

（1）粘砂层结构偏硅酸铁（FeO.2SiO2）晶体玻璃状硅酸铁（mFeO.nSiO2）玻璃体化学粘砂的形成包括两部分：1粘砂层的形成；2粘砂层与铸件的结合

金属液的表面氧化与砂粒：与粘土：金属氧化物（2）形成机理金属氧化物易于向砂型空隙中渗透，并与砂粒、粘结剂反应形成化合物：

粘砂层的形成

粘砂层的形成

粘砂层与铸件的结合粘砂层的结合部位有两处:铸件与氧化层，氧化层与烧结层

氧化层的作用可将氧化层分为三层：

薄（氧化气氛弱）－→II、III层薄厚（氧化气氛强）－→II、III层厚氧化层分界厚度为h临

h临为粘砂的临界厚度（约为100μm）氧化层与金属的连接强度与下列因素有关：

氧化层厚度氧化层密度氧化层化学成分>h临：粘砂层（烧结层）易清除（II、III层断开）<h临：粘砂层（烧结层）不易清除氧化层厚度

烧结层的作用

所以，即使氧化层很薄，但低熔点化合物（烧结层）冷却后形成玻璃体，也可使化学粘砂层清理掉，获得光滑表面的铸件。（3）防治措施控制金属氧化层减少氧化：促进氧化：加形成还原性气氛的附加物（煤粉、重油、沥青等）加氧化剂、氧化铁粉控制烧结层减少渗透：形成玻璃体：加不润湿材料（煤粉）增加熔体过冷度（快冷、加附加物）降低浇注温度使用非石英质砂刷非石英质涂料§3.4湿砂型成形工艺

在砂型铸造中，根据所使用粘结剂种类将砂型分为：

粘土砂型无机化学粘结剂砂型（芯）水玻璃砂、水泥砂有机化学粘结剂砂型（芯）油砂、合脂砂树脂砂型（芯）在生产中大量使用的是：

造型（砂型）——粘土砂、水玻璃砂、树脂砂制芯（砂芯）——树脂砂、有机粘结剂砂一、湿砂型工艺特点湿砂型是粘土砂型中使用最广泛的一种砂型，一般用于生产中小型铸件。

生产效率高；利于组织机械化、自动化生产生产成本低；劳动条件好，溃散性好；铸件质量对型砂性能敏感，易产生“三砂两孔”缺陷；适于生产成批大量的中小件。湿砂型铸造的特点：

一、湿砂型工艺特点湿砂型是粘土砂型中使用最广泛的一种砂型，一般用于生产中小型铸件。

简单手工造型一、湿砂型工艺特点湿砂型是粘土砂型中使用最广泛的一种砂型，一般用于生产中小型铸件。

普通机器造型一、湿砂型工艺特点湿砂型是粘土砂型中使用最广泛的一种砂型，一般用于生产中小型铸件。

气动微震压实造型一、湿砂型工艺特点湿砂型是粘土砂型中使用最广泛的一种砂型，一般用于生产中小型铸件。

高压多触头机器造型一、湿砂型工艺特点湿砂型是粘土砂型中使用最广泛的一种砂型，一般用于生产中小型铸件。

气流冲击造型一、湿砂型工艺特点湿砂型是粘土砂型中使用最广泛的一种砂型，一般用于生产中小型铸件。

静压造型压缩空气流预紧实+压头压实一、湿砂型工艺特点湿砂型是粘土砂型中使用最广泛的一种砂型，一般用于生产中小型铸件。

低压造型：0.15~0.4MPa砂型密度1200~1300

普通机器造型中压造型：0.4~0.7MPa砂型密度1400~1500

气动微震压实造型高压造型：>0.7MPa砂型密度1500~1600

高压多触头造型、射压造型冲击造型：砂型密度1500~1600

气流和动力冲击造型湿砂型铸造的分类：（根据造型时的压实比压）一、湿砂型工艺特点湿砂型是粘土砂型中使用最广泛的一种砂型，一般用于生产中小型铸件。

一、湿砂型工