影響型砂耐火度的主要因素
影響型砂耐火度的主要因素有:
1) 原砂。原砂的化學(xué)成分和礦物組成中有較多的低熔點(diǎn)物質(zhì)(如Na?O、MgO、CaO、Fe?O?等)時(shí),耐火度均降低。砂粒顆粒度大、角形因數(shù)小的原砂,其熱容大,比表面積小,吸收的熱量少,不易熔化,故粗砂、圓形砂的耐火度比細(xì)砂、尖角形砂、多角形砂的耐火度高。所以鑄件越大,采用的原砂也越粗,這除了能改善透氣性外,也提高了耐火度。
2)粘土。粘土的耐火度比砂粒的耐火度低,增加型砂中的粘土含量會(huì)降低型砂的耐火度。采用具有高粘接能力的粘土可減少粘土用量,相應(yīng)提高了型砂的耐火度。
(10)型砂流動(dòng)性型(芯)砂在外力或自重的作用下,沿模樣(或芯盒表面)移動(dòng)和砂粒間相對(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)砂時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高生產(chǎn)率和便于實(shí)現(xiàn)造型、制芯過程的機(jī)械化。
(11)可塑性與韌性可塑性是指造型時(shí)型砂能夠形成形狀完整、輪廓清晰、尺寸準(zhǔn)確的砂型的能力??伤苄允巧靶丸T造的基礎(chǔ)條件??伤苄院玫男?芯)砂,造型、起模、修型方便,鑄件表面質(zhì)量較高。粘土砂的可塑性是通過粘土被水潤濕后,在砂粒表面形成一層薄膜,外力作用時(shí)砂粒沿著薄膜產(chǎn)生滑移而獲得的。型砂中粘土含量越多,砂粒越細(xì),可塑性就越好。一般情況下,凡是提高型砂濕強(qiáng)度的因素,均可使可塑性提高。
韌性是指型砂抵抗外力破壞的性能。韌性差的型砂起模時(shí)鑄型容易損壞。增加粘土加入量和相應(yīng)地增加含水量可明顯地提高型砂的韌性。型砂中失效粘土和粉塵的含量增加,將使型砂的變形量顯著減小,韌性變差,起模困難。型砂的韌性用破碎指數(shù)來表示。
(12)保存性配制好的型砂和芯砂放置一段時(shí)間后,仍能保持其原有使用性能的能力稱為保存性。粘土砂放置一段時(shí)間會(huì)失去水分,樹脂砂會(huì)自行硬化,水玻璃砂會(huì)與空氣中的CO?接觸產(chǎn)生固化,這些都會(huì)影響型砂和芯砂的保存性。保存性一般用可使用時(shí)間來表示。
(13)吸濕性烘干或硬化后的砂型和砂芯吸收水分的能力稱為吸濕性。砂型和砂芯在澆注前的貯存過程中會(huì)吸收空氣中的水分,使砂型和砂芯含水量增加,這可能會(huì)導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣孔或夾砂缺陷。吸濕性與型砂和芯砂中的水溶性材料含量以及放置時(shí)間、空氣濕度等有關(guān)。
(14)粘模性造型或制芯時(shí),型(芯)砂粘附在模樣(或芯盒)表面的性質(zhì)稱為粘模性。粘模是由于型(芯)砂的粘結(jié)材料與模樣表面的附著力超過了砂粒之間粘結(jié)膜的凝聚力造成的,故粘模性與粘結(jié)材料和模具材料有關(guān)。潤濕的粘土對(duì)木材的附著力比鐵大,故木模樣比鐵模樣易粘模。當(dāng)型砂的溫度高,模樣的溫度低時(shí),因水蒸氣凝結(jié),易發(fā)生粘模。粘土砂中含水量越高,粘土含量越低,越易發(fā)生粘模。為了減輕粘模,木質(zhì)模樣和木質(zhì)芯盒表面應(yīng)涂裝,或涂覆防粘模材料,如石墨粉、石松子粉、滑石粉、煤油等,還可降低型砂含水量,使用內(nèi)聚力較大的鈉基膨潤土,且型砂溫度不宜過高。
(15)發(fā)氣性發(fā)氣性是指型砂和芯砂被加熱時(shí)析出氣體的能力,用單位質(zhì)量型砂或芯砂被加熱時(shí)產(chǎn)生的氣體量(cm3/g)來表示。影響發(fā)氣性的因素主要有:1)發(fā)氣物質(zhì)。隨著發(fā)氣物質(zhì)(如粘土砂中的水分、木屑、重油等)的增加,發(fā)氣量增大;型砂和芯砂中添加有機(jī)粘結(jié)劑如糖漿、糊精等,發(fā)氣量急劇增加。2)澆注溫度。澆注溫度提高,會(huì)促進(jìn)發(fā)氣量的增加。在考慮發(fā)氣性時(shí),大量發(fā)氣的時(shí)刻和發(fā)氣速度非常重要。如果大量發(fā)氣出現(xiàn)在凝固初期,則產(chǎn)生氣孔的可能性較大。
(16)透氣性緊實(shí)的型砂能讓氣體通過而逸出的能力稱為透氣性。在液態(tài)金屬的熱作用下,鑄型產(chǎn)生大量氣體,如果砂型、砂芯不具備良好的排氣能力,澆注過程中就有可能發(fā)生嗆火,使鑄件產(chǎn)生氣孔、澆不到等缺陷。砂型的排氣能力,一方面靠冒口和穿透或不穿透的通氣孔來提高;另一方面取決于型砂的透氣性。
影響透氣性的因素很多,主要包括:
1)原砂。砂粒的大小、粒度分布、粒形、含泥量等都會(huì)影響透氣性。圓形、粗顆粒、粒度均勻、含泥量少的原砂透氣性較好。
2)型砂緊實(shí)度及舊砂中的灰分。型砂緊實(shí)度越高,空隙越小,透氣性越低。但是,緊實(shí)度達(dá)到一定程度后,透氣性變化不大。粘土砂中的煤粉、失效粘土、滑石粉等灰分含量高時(shí),透氣性下降。
3)粘結(jié)劑種類及其加入量。粘結(jié)劑的種類及其高溫時(shí)是否會(huì)發(fā)生燃燒、蒸發(fā)或分解,會(huì)對(duì)透氣性產(chǎn)生一定的影響。粘土、樹脂和水玻璃等各種粘結(jié)劑加入量過多時(shí),都會(huì)造成型砂空隙減小,透氣性下降。
4)附加物的種類及其加入量。粘土砂中的煤粉,樹脂砂中加入的氧化鐵粉等附加物,會(huì)對(duì)透氣性產(chǎn)生一定的影響。
5)混砂工藝?;焐皶r(shí)使粘結(jié)劑均勻地包覆在原砂表面,以及對(duì)型砂進(jìn)行滲勻處理和松砂處理等可提高透氣性。
6)涂料狀況及涂料層的厚度。不涂覆涂料的砂型的透氣性高。涂料層厚度大,透氣性差。涂料中的某些添加物高溫燃燒后留下空隙,會(huì)改善透氣性。應(yīng)該注意的是,不應(yīng)誤認(rèn)為型砂透氣性越高越好,因?yàn)?,透氣性高表明砂粒間孔隙直徑較大,金屬液易于滲入砂粒間的孔隙中,從而造成鑄件表面粗糙和發(fā)生機(jī)械粘砂。為了使鑄鐵用濕型砂具有良好的抗機(jī)械粘砂性能且能制得表面光潔的鑄件,型砂除應(yīng)有適宜的透氣性外,還應(yīng)含有煤粉或其他有機(jī)附加物(如重油、瀝青等)。這些材料在澆注受熱后,產(chǎn)生大量揮發(fā)物,在高溫下發(fā)生氣相分解,在砂粒表面沉積形成光亮炭,從而可以防止鑄鐵件表面機(jī)械粘砂,降低鑄件表面的粗糙度。
(17)退讓性合金在凝固和冷卻過程中會(huì)發(fā)生收縮現(xiàn)象,此時(shí)要求鑄型相關(guān)部位發(fā)生一定的變形或退讓,否則,鑄型會(huì)阻礙鑄件收縮,使鑄件內(nèi)產(chǎn)生收縮應(yīng)力(機(jī)械阻礙應(yīng)力),甚至造成鑄件開裂。這種型砂隨著鑄件收縮而減小其體積的能力稱為退讓性,也稱為容讓性。退讓性小時(shí),型砂的退讓性主要取決于該型砂的熱強(qiáng)度。熱強(qiáng)度高,抵抗金屬液機(jī)械作用力的能力強(qiáng),但退讓性差。粘土型砂隨粘土和水分含量的增加退讓性下降。在型砂中加入木屑、焦炭粒等附加物時(shí)有助于提高退讓性,尤其以木屑作用最為顯著。在要求有較高退讓性的砂芯(如管類鑄件的砂芯)中,常使用稻草繩,鑄件收縮時(shí),草繩已燒掉,砂芯就不會(huì)阻礙鑄件的收縮,清砂也比較容易。
(18)復(fù)用性復(fù)用性是指型砂能保持原有性能而能反復(fù)使用的能力。由于砂粒反復(fù)熱脹冷縮而破碎,粘土受熱失去結(jié)構(gòu)水而成為失效粘土,使型砂性能不斷惡化。對(duì)于粘土砂而言,鈉基膨潤土的復(fù)用性很好,活化處理的膨潤土次之,普通粘土較好,鈣基膨潤土的復(fù)用性最差。
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