砂型鑄造--濕砂鑄造

砂型鑄造濕型砂的選用及其檢測組員：余柏松、羅凱賢、陳卡、何桂景砂型鑄造是最普通的制造，其工藝特點：適用性廣，技術(shù)靈活性大，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作相對簡單，鑄件主要為鑄鐵；但鑄件精度及其表面粗糙度較差，對環(huán)境污染比較大。優(yōu)點：1、可以鑄造外形和內(nèi)腔十分復(fù)雜的毛坯。如：各種箱體、床身、機架等。2、適用性廣泛，從幾克到幾百噸的鑄件都可以。3、原材料來源廣泛，成本低廉。如可以熔化鐵屑。4、鑄件形狀與零件尺寸比較接近，減少切削加工余量。缺點：1、工序較多，一些工序質(zhì)量難以保證。質(zhì)量不穩(wěn)定，容易形成廢品。2、鑄件中容易出現(xiàn)縮孔和氣孔，性能不如鍛件，因此對于承載較大載荷的重要零件一般不用鑄件。砂型鑄造所包含的范圍很廣，而砂型是這種鑄造工藝的基礎(chǔ)，只有把基礎(chǔ)搞好，上層建筑才會穩(wěn)固。砂型鑄造的優(yōu)缺點很多都與砂型的好壞有關(guān)。比如，砂型鑄造所產(chǎn)生粘砂、表面粗糙度等也與砂型的結(jié)構(gòu)，原砂的選用有關(guān)，下面要討論的主要是最基本的濕砂鑄造：砂型鑄造中使用最多的是粘土砂型。而粘土砂型可分為濕型、干砂型和表面烘干砂型。三者之間的主要差別在于：濕型是造好的砂型不經(jīng)烘干，直接澆入高溫金屬液體；干砂型是在合箱和澆注前將整個砂型送入窯中烘干；表面烘干砂型只在澆注前對型腔表層用適當(dāng)方法烘干一定深度（一般510mm,大件20mm以上）。目前，濕型砂是使用最廣泛的、最方便的造型方法，大約占所有砂型使用量的6070，但是這種方法還不適合很大或很厚實的鑄件。濕型鑄造特點：濕型鑄造法的基本特點是砂型（芯）無需烘干，不存在硬化過程。其主要優(yōu)點是生產(chǎn)靈活性大，生產(chǎn)率高，生產(chǎn)周期短，便于組織流水生產(chǎn)，易于實現(xiàn)生產(chǎn)過程的機械化和自動化；材料成本低；節(jié)省了烘干設(shè)備、燃料、電力及車間生產(chǎn)面積；延長了砂箱使用壽命等。但是，采用濕型鑄造，也容易使鑄件產(chǎn)生一些鑄造缺陷，如：夾砂、結(jié)疤、鼠尾、粘沙、氣孔、砂眼、脹砂等。濕型砂用原材料：濕型砂是由原砂、粘土、附加物及水按一定配比組成的。常用的加料順序是先將回用砂和新砂、粘土粉、煤粉等干料混勻，再加水混至要求的水分。型砂的配方應(yīng)根據(jù)澆注合金種類、鑄件特征和要求、造型方法和工藝、清理方法等因素確定型砂應(yīng)具有的性能范圍，然后再根據(jù)各種造型原材料的品種和規(guī)格、砂處理方法和設(shè)備性能、砂鐵比等因素擬定。一、石英質(zhì)原砂：鑄造生產(chǎn)中使用量最大的原砂是硅砂。硅砂資源豐富，分布極廣，易于開采，價格低廉，能滿足鑄造上多數(shù)情況的要求。生產(chǎn)中通常根據(jù)鑄件的合金種類、質(zhì)量、壁厚的不同來選定原砂的化學(xué)成分和礦物組成。二、非石英質(zhì)原砂：非石英質(zhì)原砂是指礦物組成中不含或只會少量游離SiO2的原砂。雖然硅砂來源廣，價格低，能滿足一般鑄鐵、鑄鋼和非鐵合金鑄件生產(chǎn)的要求而得到廣泛應(yīng)用，但是硅砂還有一些缺點：熱膨脹系數(shù)比較大，熱擴散率比較低，蓄熱系數(shù)比較低，容易與鐵的氧化物起作用等。三、粘土：粘土是濕型砂的主要粘結(jié)劑。粘土被水濕潤后具有粘結(jié)性和可塑性，烘干后硬結(jié)，具有干強度。而硬結(jié)的粘土加水后又能恢復(fù)粘結(jié)性和可塑性，因而具有較好的復(fù)用性。粘土資源豐富，價格低廉，所以應(yīng)用廣泛。四、附加物：型砂中除了含有原砂、粘土和水等材料以外，通常還加入一些附加物如煤粉、渣油、淀粉等，目的是使型砂具有特定的性能，并改善鑄件的表面質(zhì)量。在鑄鐵及有色合金用濕型砂中加入煤粉，可以防止鑄件表面產(chǎn)生粘砂缺陷，并能改善鑄件的表面光潔程度。濕型鑄鐵件所用型砂中煤粉的含量常在38（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）范圍內(nèi)，根據(jù)鑄件大小和厚薄而異。濕型砂性能要求及檢測方法：高質(zhì)量型砂應(yīng)當(dāng)具有為鑄造出高質(zhì)量鑄件所必備的各種性能。根據(jù)鑄件合金的種類，鑄件的大小、厚薄、澆注溫度、金屬液壓頭、砂型緊實方法、緊實比壓、起模方法、澆注系統(tǒng)的形狀、位置和出氣孔情況，以及砂型表面風(fēng)干情況等的不同，對濕型砂性能提出不同的要求。直接影響鑄件質(zhì)量和造型工藝的濕型性能有水分、透氣性、強度、緊實率、變形量、破碎指數(shù)、流動性、含泥量、有效粘土含量、顆粒組成、緬化物、砂溫、發(fā)氣性、有效煤粉含量、灼燒減量、抗夾砂性、抗粘砂性等。各因素的特點及檢測方法：一、水分、最適宜濕程度和緊實率為了得到所需要的濕態(tài)強度和韌性，粘土砂必須含有適量水分，太干或太濕均不適于造型，也難鑄造出合格鑄件。因此，型砂的干濕程度必須保持在一個適宜的范圍內(nèi)。判斷型砂干濕程度有以下幾種方法：1、水分也叫含水量或濕度它是表示型砂中所含水分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，這是一般工廠中確定型砂干濕程度最常用的傳統(tǒng)方法。測定的原理是稱取定量的型砂，放入105110C烘干裝置中使之干燥，由烘干前后的質(zhì)量差異計算出型砂的水分。2、手捏感覺有實際操作的混砂或造型工人常根據(jù)用手捏型砂時砂是否容易成團和是否沾手來判斷型砂的干濕程度，還根據(jù)捏緊動作中砂是否柔軟和變形情況來判斷型砂的可塑性；根據(jù)手指掐碎砂團時用力大小來判斷型砂的強度是否合適。3、緊實率指濕型砂用1MPa的壓力壓實或者在鼓擊式制作機上打擊三次，其試樣體積在緊實前后的變化百分率，用試樣緊實前后高度變化的百分?jǐn)?shù)來表示。手工和機器造型用型砂最適干濕狀態(tài)下的緊實率接近50；高壓造型和氣沖造型時為3545；擠壓造型時為3540；不管型砂中有效膨潤上、煤粉和灰分的含量有多少，只要將緊實率控制在上述范圍內(nèi)，手捏感覺的干濕程度就處于最適宜狀態(tài)。這時型砂的水分可稱為最適宜水分。二、透氣性緊實的型砂能讓氣體通過而逸出的能力稱為透氣性。透氣性的高低主要受砂粒的大小、粒度分布、粒形、含泥量、粘結(jié)劑種類、加入量和混砂時粘結(jié)劑在砂粒上的分布狀況以及型砂緊實度的影響。對于濕型單一砂和面砂而言，透氣性不但要有下限，而且必須嚴(yán)格規(guī)定其上限。三、濕態(tài)強度型砂必須具備一定的強度以承受各種外力的作用。型砂的強度用型砂標(biāo)準(zhǔn)試樣在外力作用下遭到破壞時的應(yīng)力值來表示。常用計量單位為兆帕（MPa）或千帕（kPa）。濕型鑄造時，往往主要檢查型砂石的濕態(tài)抗壓強度，有的也測濕態(tài)抗剪強度和濕態(tài)抗拉強度。對普通機器造型用濕型砂，通?？刂茲駢簭姸葹?.060.12MPa之間，高密度造型用濕型砂，濕壓強度?？刂圃?.090.20MPs。在生產(chǎn)中常采用表面硬度計測定硬度，以此反映型砂緊實的質(zhì)量，反映鑄型表面強度。四、流動性型砂在外力或自重作用下，沿模樣和砂粒之間相對移動的能力稱為流動性。流動性好的型砂可形成緊實度均勻、無局部疏松、輪廓清晰、表面光潔的型腔，這有助于防止機械粘砂，獲得光潔的鑄件。此外，還能減輕造型緊實砂的勞動強度，提高生產(chǎn)率和便于實現(xiàn)造型、造芯過程的機械化。目前測流動性的方法還未統(tǒng)一，較多采用以下幾種方方法來判定型砂流動性：用濕型硬度計測定標(biāo)準(zhǔn)試樣兩個端面硬度值的差別，硬度差別越小，指明型砂的流動性越好；在標(biāo)準(zhǔn)圓柱形試樣簡中放置一塊高25mm的半圓形金屬塊，測定階梯試樣兩平面的硬度差值；五、起模性、變形量、韌性和破碎指數(shù)型砂的起模性是表示起模時模樣或模板與砂型分離是否容易損壞，是否產(chǎn)生掉落的性能。型砂的變形量通常是在用強度試驗機測定型砂抗壓強度的同時，用一個百分表測出試樣破碎前的變形量（高度減小量）。由此也可計算出型砂韌性，即將型砂濕壓強度（MPa）承變形量（cm）再乘1000的乘積來表示韌性（MPa.cm）。對濕型砂而言，有人認(rèn)為韌性也可用破碎指數(shù)來代表，即測定在沖擊條件下型砂的韌性。六、發(fā)氣量和有效煤粉含量為了檢查鑄鐵件用濕型砂的抗機械粘砂能力和推算出型砂中有效煤粉含量，我國普遍采用的是測定型砂發(fā)氣性的辦法。發(fā)氣性（發(fā)氣量）測定大都是讓待測定量樣品在密閉體系中加熱氣化，或測定所產(chǎn)生氣體的容積；或測定氣體的壓力（容積恒定，發(fā)氣量大，壓力大）；或稱量殘留物的質(zhì)量（灼燒堿量），以確定發(fā)氣量。通過上述對濕砂鑄造的介紹，可以看出砂型鑄造的基礎(chǔ)在于濕砂鑄造，而其他干型鑄造等，也都是在濕砂鑄造的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在此就不做討論了。附注：以上資料均摘自互聯(lián)網(wǎng)和書本資料）