鑄造粘土砂各種性能知識匯總

工藝性能：與各鑄造工序的操作相關的砂型性能。影響：生產(chǎn)率、勞動強度、同時影響鑄件質量、流動性、可塑性、粘膜型、保存性、吸濕性、潰散性、復用性。

工作性能;直接影響鑄件質量的型砂性能成為工作性能。如濕強度、干強度、高溫強度、熱濕拉強度、透氣性、發(fā)氣性、耐火度、退讓性、導熱性等。

粘土砂的性能，主要取決于粘土和原砂的材料的性質及砂、土、水的配合比例在很大程度還受混制工藝、緊實度、溫度等影響。

1濕強度

在外力作用下，型砂達到破壞時，單位面積上所承受的力稱為強度。型砂在濕態(tài)勢的強度為濕強度。影響：起模、翻轉、合型、搬運過程中造成塌箱。而在澆注時，則可能承受不住金屬液的沖刷，沖壞鑄型表面，使鑄件產(chǎn)生砂眼，甚至炮火。

濕強度包括濕壓、濕拉、濕剪強度。

濕強度主要取決于粘土的質量和加入量，含水量、原砂的顆粒組成、混砂質量、緊實程度。

（1） 原砂 在粘土加入量足夠的情況下，砂粒越細、越不均勻，則型砂質點間的接觸面積越大，濕強度越高。

（2） 粘土和水分 水分適當時，隨著粘土量的增加，型砂的濕強度增高。濕強度極大值在水/水+粘土=20%z左右時出現(xiàn)。

（3） 混砂時間 為了保證粘土砂獲得一定的強度，混砂時間要充分，鈉基膨潤土由于吸水時間長，因此比鈣基膨潤土和普通粘土混砂時間長。

（4） 緊實度 隨著緊實度的提高砂型質點緊密排列，相互接觸面積增大，粘土的粘結性能更好的發(fā)揮，提高濕強度。

濕強度度對惰性粉末非常敏感，惰性粉末增加，濕強度增加，但是濕拉強度和濕剪強度會降低，砂型發(fā)脆，起模時容易損壞型腔。

2干強度

干強度對于干型、表面干型和干芯在運輸、合型及澆注初期有著實際意義通常測定抗彎、抗壓、抗拉和抗剪等干強度。砂型烘干后，自由水和吸附水逸失，質點相互靠近，質點間附著力增加，砂型濕強度比干強度有顯著增加。

砂粒大小對型砂干強度影響不顯著。影響干強度主要是粘土和水分。

在相同的粘土加入量的情況下，一般膨潤土砂的干強度高于普通粘土砂。但在實際生產(chǎn)中由于膨潤土的用量和水分均較低，并且膨潤土砂在100-200℃脫水量集中，如果不采取嚴格的烘干制度將會導致砂型和砂芯開裂，因而實際強度反而回比普通粘土砂低。增加緊實度，能提高粘土砂的干強度。

3熱濕拉強度

型砂式樣在高溫急熱的條件下，因水分向內遷移，在表面層下數(shù)毫米處形成高濕度凝聚層，此層砂的的抗拉強度稱為熱濕拉強度。此層砂的濕度較前增高50%以上，其溫度低于水的沸點。熱濕拉強度之有正常室溫的幾分之一，是鑄件產(chǎn)生加沙缺陷的主要原因之一。

粘土砂的熱濕拉強度主要與粘土砂的種類和加入量有關。鈉基膨潤土砂的熱濕拉強度比鈣基膨潤土砂高。鈣基膨潤土砂經(jīng)過活化處理后熱濕拉強度顯著提高。實驗表明，NA2CO3的加入量4%左右。

粘土加入量增加時，各種粘土的熱濕拉強度都有不同程度的提高。

其次提高式樣的緊實度可使熱濕拉強度提高;加入面粉、糊精等附加物可使熱濕拉強度略有提高；當粘土含量不變時，隨砂粒變粗，角形系數(shù)變小，熱濕拉強度提高。沒有揉搓作用的混砂機混制的型砂，其熱濕拉強度差。

4高溫強度

試樣在高溫（相當于鑄型在金屬液作用下）測得的強度稱為高溫強度。高溫強度太低，型壁在金屬液壓力的作用下會產(chǎn)生移動，造成鑄件壁厚偏差或變形、縮孔、縮松等缺陷。高溫強度過高，會阻礙鑄件的收縮，使鑄件應力增大，嚴重時造成裂紋。

隨著溫度的升高，型砂的高溫強度逐漸增高，達到高值后很快下降。膨潤土砂和普通粘土砂的高溫強度均在950-1000℃左右。

隨著粘土加入量的和濕態(tài)水分的增加熱壓強度會有明顯的提高。提高式樣的濕強度和緊實度都能提高高溫強度。

5殘留強度和潰散性

鑄型受高溫作用后冷卻至室溫所具有的抗壓強度稱為殘留強度。

鑄件凝固冷卻后，型砂和芯砂從鑄件上清理下來的難易程度稱為潰散性。

殘留強度于高溫強度有一定的關系，加熱至高溫強度極大值時的溫度。冷卻下來的殘留強度很小。鈣基膨潤土砂和普通粘土砂的殘留強度比鈉基膨潤土砂低，潰散性好。增加粘土型砂的水分含量，殘留強度提高；加入木屑可降低殘留強度。因此在保證必要的高溫強度的條件下，不應過多的加入水分和粘土。，以免惡化粘土砂的潰散性和殘留強度。

6表面強度

型腔和砂芯表層的強度稱為表面強度。如果金屬液對型腔表面進行沖刷和沖擊力大于表面強度，會產(chǎn)生沖砂、砂眼、表面粗糙等缺陷。

表面強度的提高：刷涂料、在型砂中加入糖漿、糊精，提高緊實度，角形系數(shù)小和粒度分散的原砂。

7透氣性

型砂孔隙透過氣體的能力稱為透氣性。金屬液在澆入砂型時，以及澆入鑄型后，在金屬液的熱作用下，型腔和砂型中的氣體受熱膨脹、水分蒸發(fā)、有機物燃燒或升華、碳酸鹽分解等產(chǎn)生大量氣體，這些氣體如果不及時排出型外，澆注時容易產(chǎn)生嗆火，甚至使金屬液飛濺，鑄件易產(chǎn)生氣孔、澆不足等缺陷。

（1）原砂 原砂對透氣性的影響主要表現(xiàn)在砂的顆粒大小和顆粒均勻度方面。圓形、顆粒粗大均勻、含泥量少的砂比表面積小，氣體透過時所受阻力小，型砂的透氣性好。顆粒不均勻的原砂，細小顆粒鑲嵌在大顆粒的空隙中，使型砂透氣能力大幅下降。

（2）粘土和水分 透氣性隨粘土加入量的增加而降低，對不同的粘土加入量都有對透氣性很適應的含水量。

舊砂中含有較多的灰分，若不經(jīng)除塵處理就回用時，會使型砂透氣性變壞，強度降低。

（3）緊實度 緊實度越高透氣性越差。

（4）煤粉含量 型砂中加入煤粉回使透氣性降低。

（5）混制工藝 為了使型砂混合均勻，混砂時間應足夠，使粘土能形成粘土膜均勻包在砂粒表面。但混砂時間過長，不但影響生產(chǎn)率，而且在用活化膨潤土砂時易使型砂結塊，影響到型砂的透氣性。

對于不刷涂料的砂型，透氣性不易過高，否則會造成鑄件表面粗糙或粘砂缺陷。

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發(fā)氣性 

發(fā)氣性是指型砂在加熱時析出氣體的能力，一般用單位面積的型砂被加熱時所產(chǎn)生氣體的量表示。隨發(fā)氣物質的增加和澆注溫度的提高，發(fā)氣量增大；當型砂中加入有機粘結劑如（糖漿、糊精）發(fā)氣量急劇增加，在考慮發(fā)氣性時，發(fā)氣速度和開始析出氣體的而時間也很重要，因在鑄件凝固初期，鑄型中形成氣體可能性大。

9流動性 

型砂在外力作用或本身重力的作用下沿模樣和砂粒間相對移動的能力稱為流動能力。流動性好的型砂可得到緊實度均勻、輪廓清晰、表面光潔、尺寸精準的型腔，有利于防止機械粘砂，并可減少緊砂時間和提高生產(chǎn)率。

粒度大而集中，角形系數(shù)小的砂流動性好。

粘結劑的性質和加入量對流動性也有很大影響。實踐證明鈣基膨潤土砂的流動性很好，普通粘土稍次，鈉基膨潤土很差。在原砂加入量一定時，不能借提高水分來提高流動性。

混砂時間過久會使粘土砂結塊，到哪混砂時間不足以致沒混均勻，都顯著降低流動性。未經(jīng)松砂處理的型砂流動性也較差。加入柴油或重油提高流動性。

10可塑性 

型砂在外力作用下變形，當去除外力后能完整保持所賦予的形狀的能力稱為可塑性。型砂的可塑性好，可以制造出形狀準確，輪廓清晰的型腔；起模時不易損壞；容易修型；鑄件夾砂缺陷少。但可塑性高的型砂，流動性差，型砂不易春實到需要的緊實度。

細砂配制的型砂可塑性比粗砂好。當適當提高粘土含量可提高可塑性。當粘土含量一定是適當提高水分含量可提高可塑性。鈉基膨潤土砂的可塑性不鈣基膨潤土砂的可塑性好。型砂中粉塵和失效粘土的增加，混砂時間短都可降低可塑性。

11其它性能能

（1）耐火度 一般用燒結點來衡量。型砂在高溫作用發(fā)生溶化或燒結時溫度稱為燒結點。影響原砂耐火度的主要因素是原砂的化學成分和礦物組成。

（2）復用性 型砂反復使用后保留原有性能而能多次反復使用的性能。粘土砂的復用性于原砂和粘土的性質有關。反復使用時，其中砂粒體積膨脹和收縮而破碎細化，粘土喪失結構水或喪失重新獲得層間水的能力成為死粘土。鈉基膨潤土復用性很好，活化處理的鈣基膨潤土次之，普通粘土稍次，鈣基膨潤土很差。

（3）保存性配制好型砂放置一段時間后不損失其原有性能的能力稱為保存性。保存性主要取決于粘土保持水分的性質。保存性排列順序普通粘土、鈣基膨潤土、鈉基膨潤土、活化鈣基膨潤土。

（4）吸濕性 烘干硬化后的型砂在儲存過程中吸收水分的能力稱為吸濕性。干型（芯）吸收空氣中的水分后將使強度下降，可能導致鑄件產(chǎn)生氣孔和夾砂缺陷。影響吸濕性的的主要因素空氣濕度、停放時間和附加物種類，型砂中加入紙漿殘夜或水溶性材料等均會增加吸濕性。

（5）退讓性 當鑄件凝固和凝固后繼續(xù)冷卻收縮時，型砂能被壓縮而不阻礙鑄件收縮的性能。型砂退讓性差會使鑄件產(chǎn)生應力甚至產(chǎn)生裂紋缺陷。型砂的退讓性主要取決于其所在溫度下高溫強度。高溫強度高則退讓性差。，鈉基膨潤土砂的退讓性很差。隨著粘土和水分的增加退讓性下降。在型砂中加入木屑、焦炭末等，有助于提高退讓性。

在退讓性要求高的鑄件時常加入稻草繩。鑄件收縮時稻草繩已燒壞，就不會阻礙鑄件收縮，清砂也比較容易。

（5） 粘膜型 造型或造芯時，型（芯）砂粘附在鑄件表面的性質稱為粘膜型。粘膜是由于型（芯）砂的粘結材料與模樣表面的附著力超出了砂粒之間的粘結膜的凝聚力造成的，故粘膜性于粘結材料和磨具材料有關。膨潤土特別是鈉基膨潤土產(chǎn)生粘膜時 含水量較高，故較不易粘膜。濕潤的粘土對木材的附著力比較大，故木模較易發(fā)生粘膜。

當型砂的溫度高，摸樣溫度低，因水氣粘結，易發(fā)生粘膜。粘土砂中含水量越高，越易發(fā)生粘膜。

為了減少粘膜，木質模樣和木質芯盒表面應刷漆，或檫拭防粘膜材料，如石墨粉、松子粉、滑石粉、經(jīng)稀釋的重油、煤油等；降低型砂含水量，使用內聚力較大的鈉基膨潤土，舊砂溫度不宜過高。

型（芯）砂需要具備多種性能，但無法同時使各種性能都較好，在制訂和控制型砂性能時，必須根據(jù)合金種類、鑄件類型和大小、生產(chǎn)方式等條件來具體確定，由此相應確定原砂、粘土種類及加入量、緊實度和配制工藝。

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