粘土濕型砂鑄造造型中需要注意的要點

    用粘土砂作為鑄造造型材料生產鑄件，是較為傳統的工藝且應用較為廣泛的。例如現在鑄造工藝上的射壓造型、半自動造型、震壓式造型、氣沖造型及全自動鑄造造型等，也都是以使用粘土濕型砂為前提的。各種新工藝的實施，使粘土濕型砂在鑄造生產中的地位更加重要，也使粘土濕型砂面臨許多新的問題，促使我們對粘土濕型砂的研究不斷加強、認識不斷深化。

    在各種砂鑄造造型工藝蓬勃發展的今天，粘土砂造型適應鑄造造型條件的能力極強，這也是粘土砂造型的一大優點，據國際信息報道，在日本鑄造業中，以粘土濕型砂制造的占73%以上；美國鑄造業中，以粘土濕型砂制造的占80%以上。現如今，隨著科學技術水平的快速發展，各個生產產業對鑄件的需求越來越大，對產品鑄件的質量要求也越來越高，對企業的生產率也帶來了巨大的挑戰。如果砂處理造型的性不能充分適應具體生產條件要求，或者不能有效的控制其穩定、一致，則對于鑄造企業一個長期發展是非常不利的。

在粘土濕砂造型環境中，有許多不斷改變的因素。如果有一種或多種關鍵性的條件不能保持在控制范圍之內，那么鑄件生產中是很容易出現問題的。一個完整性的砂處理造型系統，應該監控型砂的性能，如有問題，應能及時對行為發出警告。由于各鑄造廠砂處理的系統設置不同，選用的造型設備也打不相同，所以想擬定一套通用的粘土砂造型控制方案是做不到的。在這里本人提出一些目前已被廣泛認同的控制要點。

粘土濕型砂鑄造造型的注意要點

一．對于舊砂的處理

    用粘土濕型砂造型，澆注以后，除貼近鑄件的部分型砂中活性膨潤土受熱失效成為死粘土外，大部分型砂可以回收使用。這是粘土濕型砂的主要優點之一。

    配制粘土濕型砂時，舊砂用量一般都在90%以上，如果對舊砂的處理不當，無論怎樣加強混砂，無論添加什麼輔助材料，都不可得到好的型砂。所以，對舊砂進行有效的處理，是保證型砂質量的前提。

1．舊砂溫度的控制

    熱砂問題，已被公認為粘土濕型砂鑄造必須面對的更大問題。型砂溫度太高，鑄件容易產生夾砂、表面粗糙、沖砂、氣孔等缺陷。熱砂對鑄件質量的負面影響，主要由于以下幾個方面：

·由于熱砂使水分蒸發，混砂時無論怎樣注意，也難以控制型砂的性能；

·將熱型砂送往造型機的過程中，由于水份損失，型砂性能改變，造型時實際上用的型砂，其性能與混砂時控制的性能差別很大；

·造型時，熱型砂的水分容易在模樣表面上凝結，型砂粘模；

·合型后，熱砂的水分蒸發，凝結在冷的芯子上，會使芯子的強度降低，鑄件也易于產生氣孔； ·如果舊砂要貯存在砂斗中備用，則熱砂容易粘附在 砂斗壁上。嚴重時，砂斗四周堵滿了型砂，只剩中間一個孔洞，使系統中的型砂只有一部分周期使用，這部分型砂周轉快、溫度又會進一步提高，使熱砂問題更加嚴重。

    那么多高溫度的砂算是熱砂？判斷熱砂的溫度界限，是看其是否使混砂、造型及鑄件質量方面出現問題。對此，許多研究者從個方面進行了研究；有人研究了型砂溫度對其性能穩定性的影響；有人研究了溫度對膨潤土-水系統流變性的影響；有人研究了型砂溫度與鑄件質量的關系。各方面的研究，得到了一致的結論，即：為保證型砂的性能穩定，溫度應保持在50℃以下。而冷卻型砂更有效的辦法是加水，但是，簡單的加水，效果是很差的。一定要吹入大量空氣使水分蒸發，才能有效地冷卻。即使加水后向砂表面吹風，也不能有多大的改善。加水后，要使水在型砂中分散均勻，然后向松散的砂吹風，使水分迅速蒸發，同時將蒸汽排除。

2．舊砂的水分控制

    幾乎所有的鑄造廠都檢查和控制混成砂的水分，但是，對于嚴格控制舊砂水分的重要性，很多鑄造廠的領導和技術人員還缺乏足夠的認識。

進入混砂的舊砂水分太低，對混砂質量的影響可能并不亞于砂溫過高。特別是鑄型澆注以后，由于熱金屬的影響，很多砂粒表面上的土-水粘結膜都脫水干燥了，加水使其吸水恢復塑性是很不容易的。舊砂的水分較低，在混砂機中加水混碾使之達到要求性能所需要的時間就越長。由于生產中混砂的時間是有限的，舊砂的水分越低，混成砂的綜合質量就越差。目前，各國鑄造工作者已有了這樣一種共識：進入混砂機的舊砂，水分只能比混成砂略低一點。較好的做法是：在舊砂冷卻過程中充分加水冷卻后所含的水分略低于混成砂。這樣，從砂冷卻到進入混砂機還有一段相當長的時間，水可以充分潤濕舊砂砂粒表面上的膨潤土。更好的做法是：在系統中設混砂機對舊砂進行預混，冷卻后的舊砂在預混混砂機中加水進行預混，以改善舊砂中膨潤土和水的混合狀態。國外，有的鑄造廠預混時，將需補加的新砂、膨潤土、煤粉等附加料全部加入。型砂中的膨潤土和水在混砂機進一步得到調制，型砂的性能就更為穩定一致。

3．舊砂的粒度

    對于用粘土濕型砂制造的鑄鐵件，型砂的粒度以細一些為好。由于混砂時舊砂用量一般都在90%以上，決定型砂粒度的因素主要是舊砂。新砂加入量很少，不可能靠加入新砂來改變型砂的粒度。所以，應該經常檢測舊砂的粒度。

4．吸水細粉的含量

    吸水細粉中主要是死粘土，還包括焦化的煤粉細粒和其他細粉。吸水細粉在混砂時會和膨潤土爭奪水分，使混成砂達到可緊實性目標值所需的水分增高。但是，據目前大家的認識，吸水細粉的吸水能力比膨潤土強，而保持水分的能力卻低于膨潤土。因此，在型砂中加水量略有不當時，吸水細粉對型砂性能有一定的"微調和穩定"作用。水分高時，細粉首先吸水，膨潤土所吸收水可較穩定一致；混成砂在輸送過程中水分蒸發時，吸水細粉所吸的水先蒸發，粘結砂粒的粘土膏中的水分較為穩定，型砂的性能也就較小波動。因此，吸水細粉含量比例不能太高，否則易于導致鑄件上產生針孔、表面粗糙和砂孔的缺陷。吸水細粉的含量并非越低越好，更好將其控制在2-5%之間，含量太低，則型砂的性能不易于砂型的穩定和緊實性。

二．新砂的補加

    粘土濕型砂在系統中反復使用，由于鑄件粘附的砂粒被帶走，部分膨潤土受熱成為死粘土，煤粉受熱失效以及抽塵系統吸走粉狀材料等因素，補加新材料以保持系統砂的總量穩定、性能一致是必要的。這里，只簡單談談各種材料補加量的確定，不想羅列各種材料的規格。

1. 新砂

    用新砂配成的型砂，是簡單的混合物。混砂時補加的新砂不宜太多，以保持系統砂總量穩定為原則。新砂加入量太多，會對型砂質量有負面的影響。我國鑄造廠一般散落砂都較多，很多廠新砂補加量為5-8%，這也是合適的。

2. 膨潤土和其他黏結劑相比

   膨潤土有一個重要的特點，就是它具有一定的耐熱能力。只要加熱溫度不太高，脫除了自由水的膨潤土只要加水，仍能恢復粘能力。而活性膨潤土的粘結能力，只有在加水以后才能表現出來。不同的膨潤土，喪失粘結能力的溫度不同。

3. 煤粉

   鑄鐵用粘土濕型砂中的煤粉含量，要根據鑄件的特點，煤粉的質量具體確定。煤粉含量大致上宜控制在3.54-5.54%之間。

混砂時補加的數量，須根據舊砂中有效煤粉的測定值來確定。舊砂中有效煤粉量的測定方法，這里就不說了。

三、混砂

1. 混砂的主要作用是：將型砂中各組分混合均勻，使水分充分潤濕粘土，并使粘土膏涂布在砂粒表面上。目標是使型砂具有適應造型設備的性能，由于粘土膏是半固態粘性物料，達到上述目標所需的能量很大。 如果混砂設備的功率不高，或混砂時間不夠，粘土就不能充分發揮其粘結作用，型砂的強度不高，其它性能也不好。

2. 如果增加型砂中的水分，使粘土膏的水分增高、粘度下降，就可以減少涂布粘土膏所需的能量，即混砂時間可以縮短。但是，由于粘土膏的粘度下降，型砂的濕強度也急劇下降，這種辦法實際上是不可取的。

3.合理的加料順序

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