粘土湿型砂及其质量控制

1、粘土湿型砂及其质量控制山东大学材料科学与工程学院公志光2008年7月山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院目目 录录 第第1 1章章 绪论绪论 第第2 2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料 第第3 3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测 第第4 4章章 粘土湿型砂的制备粘土湿型砂的制备 第第5 5章章 铸件常见缺陷及其防止铸件常见缺陷及其防止山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第1章章 绪论绪论粘土湿型砂的特点 湿型砂主要由原砂、膨润土、附加物（煤粉、淀粉等）和水组成。造型过程中，型砂捣实并达到一定紧实度后，形成砂型。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料

2、科学与工程学院第第1章章 绪论绪论图1 粘土湿型砂结构示意图1 原砂砂粒；2、3 水、粘土及其他附加物；4 微孔(孔隙)山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第1章章 绪论绪论 通常使用的硅砂，来源广，便宜，耐火度高。另一方面，原砂砂粒能为砂型（芯）提供众多孔隙，保证型、芯具有一定的透气性，在浇注时，使型内产生的大量气体顺利逸出。 湿型砂按在造型时的情况，可分为面砂、背砂和单一砂。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.1 硅砂的种类及其硅砂的种类及其SiO2含量含量天然硅砂是由火成岩经过风化或变质作用

3、，逐渐剥裂、细化，坚硬的石天然硅砂是由火成岩经过风化或变质作用，逐渐剥裂、细化，坚硬的石英颗粒于其他矿物颗粒部分分离，然后再经水流或风力搬运沉积形成砂英颗粒于其他矿物颗粒部分分离，然后再经水流或风力搬运沉积形成砂矿。这些砂矿按其成矿条件和特点，可以分为河砂、湖砂、海砂、风积矿。这些砂矿按其成矿条件和特点，可以分为河砂、湖砂、海砂、风积砂等几种。砂等几种。人工硅砂是将硅石岩或硅砂岩经过采矿、清洗、粗碎、细啐、筛选等加人工硅砂是将硅石岩或硅砂岩经过采矿、清洗、粗碎、细啐、筛选等加工而成。硅石岩工而成。硅石岩( (又名石英岩又名石英岩) )的二氧化硅含量很高，但岩石坚硬，破碎的二氧化硅含量很高，但岩

4、石坚硬，破碎后所得砂粒为尖角形。硅砂岩由砂粒天然胶结成团块状，结构较松散，后所得砂粒为尖角形。硅砂岩由砂粒天然胶结成团块状，结构较松散，比较容易破碎，胶结的砂粒经加工后仍然保持原来的形状，因此粒形大比较容易破碎，胶结的砂粒经加工后仍然保持原来的形状，因此粒形大多呈钝角形。多呈钝角形。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.1 硅砂的种类及其硅砂的种类及其SiO2含量含量硅砂的SiO2含量及不同用途 铸铁用砂SiO2 85%； 铸钢用砂SiO2 95%山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂

5、用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.2 石英的结构转变特性石英的结构转变特性石英为硅氧四面体相变温度：573时产生体积膨胀，易夹砂。870时也产生相变，故烧过此温度后，用于复膜砂。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.2 石英的结构转变特性石英的结构转变特性图2 硅砂加热时石英各种变体的转变山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.3 矿物组成和杂质成分的影响矿物组成和杂质成分的影响 硅砂中除石英外还含有长石、云母、铁的氧化物、硅酸盐

6、以及粘土等矿物。这些矿物的存在降低了硅砂的耐火度，因此皆称为杂质矿物。8590939698最小SiO2含量(质量分数，%)8590939698分级代号表1 硅砂按SiO2含量分级山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.4 硅砂的含泥量硅砂的含泥量 原砂中含有的直径小于0.020mm的颗粒其质量分数称为原砂的含泥量。铸造用硅砂中含泥量见表2。表2 硅砂含泥量分级(GB/T9442-1998)2.01.00.50.30.2最大含泥量(%)2.01.00.50.30.2分级代号山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程

7、学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.5 硅砂的粒度和表示方法硅砂的粒度和表示方法0.0530.0750.1060.1500.2120.3000.4250.6000.8501.7003.350筛孔尺寸/mm2702001401007050403020126筛 号表3 铸造用实验筛筛号与筛孔尺寸的关系(GB/T9442-1998)山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.5 硅砂的粒度和表示方法硅砂的粒度和表示方法 按照筛分后各筛上的停留量占砂样总量的质量分数，其中相邻三筛停留量的质量分数不小

8、于75%或相邻四筛停留量不少于85%，即视此三筛或四筛为该砂的主要粒度组成，然后以其首尾筛号表示，如40/70或50/140。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.6 硅砂的表面状态和颗粒形状硅砂的表面状态和颗粒形状 硅砂的实际比表面积与理论比表面积(即同样体积的圆球形砂粒的比表面积)之比称为硅砂的角形因数S，即：TWSSS式中：Sw-硅砂的实际比表面积(cm2/g); Sw-硅砂的实际比表面积(cm2/g);山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂

9、2.1.6 硅砂的表面状态和颗粒形状硅砂的表面状态和颗粒形状1.45钝角形钝角形1.63尖角形尖角形1.30椭圆形椭圆形1.63方角形方角形1.15圆形圆形角形因数角形因数分级代号分级代号形状形状角形因数角形因数分级代号分级代号形状形状表4 硅砂颗粒形状与角形因数的关系(GB/T9442-1998) 颗粒较圆（角形因数小）的砂粒，型砂的流动性好，紧实密度较高，透气性好。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.7 硅砂的加工硅砂的加工水洗和擦洗 硅砂原矿中颗粒直接小于0.020mm的泥分以及砂粒表面的一些污染物一般都需要

10、通过水洗或擦洗予以清除。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.8 标准砂标准砂 根据国家专业标准检定铸造粘结剂用标准砂(JB/T9224-1999)的规定，检定铸造粘结剂用的标准砂由内蒙古自治区哲里木盟通辽大林型砂厂生产，其性能应符合以下要求： 二氧化硅质量分数不小于90%，泥分及水的质量分都不大于0.3%，角形因数不大于1.30，粒度组成应符合表5的要求。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.8 标准砂标准砂表5 检定铸造粘结剂用标准砂的

11、粒度组成(JB/T9224-1999)381317404618233100工艺试样湿压强度/kPa35710等级代号表7 铸造用膨润土按湿压强度值分级(JB/T9227-1999)山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.2 膨润土膨润土2.2.1 概述概述0.5-1.51.5-2.02.0-2.52.5工艺试样热湿拉强度/kPa5152025等级代号表8 铸造用膨润土按热湿拉强度值分级(JB/T9227-1999)山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.2 膨润土膨润土2.2.2 铸

12、造用膨润土品质的评定铸造用膨润土品质的评定1. 膨润土的湿态粘结力膨润土的湿态粘结力 膨润土能使型砂具有强度，因此，检测湿型砂试样湿态抗压强度成为判断膨润土湿态粘结力的最直接方法。1）型砂工艺试样湿强度法型砂工艺试样湿强度法山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.2 膨润土膨润土2.2.2 铸造用膨润土品质的评定铸造用膨润土品质的评定1. 膨润土的湿态粘结力膨润土的湿态粘结力1）型砂工艺试样湿强度法型砂工艺试样湿强度法图3 水分对型砂湿压强度、透气性和试样质量的影响型砂配方：七棵树砂100%，黑山膨润土6%；混砂：干混3min，湿混10m

13、in山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.2 膨润土膨润土2.2.2 铸造用膨润土品质的评定铸造用膨润土品质的评定1. 膨润土的湿态粘结力膨润土的湿态粘结力1）型砂工艺试样湿强度法型砂工艺试样湿强度法 由图3可以看出，随着型砂水分的增加，湿压强度开始增加，然后达到最大值。这以后，随着水分含量的增加，湿压强度下降。型砂透气性的变化趋势和湿压强度的变化趋势基本一致，只是达到最大值时含水量稍多一些，更接近型砂的最适宜湿度。型砂标准试样重量的变化与透气性的变化恰好相反，原因是如果型砂中的空隙大，则透气性好，同时试样质量也就相应较小。山东大学材料

14、科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.2 膨润土膨润土2.2.2 铸造用膨润土品质的评定铸造用膨润土品质的评定1. 膨润土的湿态粘结力膨润土的湿态粘结力2）膨润土的吸蓝量法膨润土的吸蓝量法 膨润土的纯度(即蒙托石含量)与其粘结能力有极为密切的关系，一般情况下，膨润土的纯度越高，其粘结力也越大。可以采用X射线衍射等方法测定出膨润土中蒙托石含量，但需要特殊的仪器设备和专门的检测技术。在实际生产中可以采用测定膨润土的吸蓝量的方法大致推算出其纯度。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.2 膨润土膨润

15、土2.2.2 铸造用膨润土品质的评定铸造用膨润土品质的评定1. 膨润土的湿态粘结力膨润土的湿态粘结力2）膨润土的吸蓝量法膨润土的吸蓝量法图4 吸蓝量测定滴定管a) 仪器；b) 滤纸及滴定圆环山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.2 膨润土膨润土2.2.2 铸造用膨润土品质的评定铸造用膨润土品质的评定2. 膨润土的热湿态粘结力 不论是天然的或是人工钠化的膨润土，其所含交换性钠、钾离子越多，型砂的热湿拉强度就越高，抗夹砂能力就越强。此外，膨润土的纯度也影响其热湿拉强度。 在实际铸造生产中并不是都要求使用钠基膨润土或者达到极限强度的钠化膨润土

16、配置型砂。因为使用这样膨润土在混砂时会产生团块，而且型砂的流动性、落砂性较差。国外的汽车铸件通常选用钠基和钙基两种膨润土或不完全钠化膨润土，这样不但可以避免上述缺点，还可以降低生产成本，而且对于防止夹砂类缺陷已经足够。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.2 膨润土膨润土2.2.3 膨润土的选用膨润土的选用 不论各种牌号的铸造用膨润土，其吸附亚甲基蓝量每100g至少应在20g以上；水分不大于12%，膨润土的95%应通过200号铸造用试验筛。 使用优质膨润土，加入量少，含泥量少，降低型砂中的含水量，型砂的强度好，铸件由此产生废品少。 使用

17、劣质膨润土，加入量大，含泥量多，型砂的粘结力不足，起模性差，易掉砂，产生砂眼、冲砂等缺陷；含泥量多，水分大，易产生气孔缺陷。 所以，在生产过程中，型砂均应进行砂处理，检测并控制型砂的各项指标，以降低铸件由型砂而产生废品率。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.2 膨润土膨润土2.2.3 膨润土的选用膨润土的选用无要求手工造型25 50 4一般要求机器造型和手工造型30 70 3要求严格机器造型32 90 2要求极严气冲、高压、挤压造型35 110 1铸件气孔砂眼缺陷造型方法吸蓝量/(g/100g)湿压强度/kPa序号表9 膨润土的工艺试

18、样湿压强度和吸蓝量及适用范围山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.3 煤粉煤粉 湿型用煤粉通常是将烟煤里的肥煤和焦煤根据铸造煤粉性能（主要是灰分和挥发分）要求，按一定比例进行混配，粉碎而成。140目目0.3-0.65-6级级30-361-46-1014-16粒度(目)硫分/%焦渣特征挥发分/%水分/%灰分/%光亮碳/%表10 高效煤粉性能指标2.3.1 概述概述山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.3 煤粉煤粉 在铁液的高温作用下，煤粉产生大量的还原性气体，防止铁液被氧化，并可使

19、铁液表面的氧化铁还原，以防止铸铁件产生化学粘砂。煤粉在受热后开始软化，可缓和石英砂粒受热后产生的膨胀，减少铸铁件产生的夹砂缺陷。2.3.1 概述概述煤粉的作用：煤粉的作用：山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.3 煤粉煤粉煤粉在受热后，产生气、液、固三相的胶质体，可部分堵塞砂型表面砂粒间的孔隙，以减少铸铁件产生机械粘砂。煤粉在受热后，在金属液和铸型的界面析出一层带有光泽的微细结晶碳（光亮碳），这层光亮碳使砂型不受铁液润湿，铁液难以向砂粒的孔隙间渗透，从而得到表面光洁的铸件。2.3.1 概述概述煤粉的作用：煤粉的作用：山东大学材料科学与工

20、程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.3 煤粉煤粉2.3.2 湿型用煤粉的品质评定湿型用煤粉的品质评定1. 灰分 煤粉完全燃烧后残留物的质量分数。JB/T9222-1999标准规定湿型铸造用煤粉的灰分应不大于10%(质量分数)。2. 挥发分 JB/T9222-1999标准规定煤粉中除水以外的挥发物所占的质量分数即煤粉的挥发分。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.3 煤粉煤粉2.3.2 湿型用煤粉的品质评定湿型用煤粉的品质评定3. 发气性 发气性是衡量煤粉燃烧时产生的气体量多少和速度快慢的性能指标。

21、4. 焦渣特征 焦渣特征反映煤在干馏过程中软化、熔融形成胶质体，并固化粘结成焦的特性。是煤粉在干馏条件下熔融、析气、固化的结果。5. 光亮碳 光亮碳是煤粉中富碳材料在高温下气相热解性成的沉积微晶碳膜，因其光亮平滑，故称之为光亮碳。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.3 煤粉煤粉2.3.2 湿型用煤粉的品质评定湿型用煤粉的品质评定一般一般严格严格极为严格极为严格对铸件表面品质要求程度6 2 1 1硫分(%)54-88-1212-20光亮碳量(%)41、82-73-64-5焦渣特征/级313 1310 7灰分(%)1差中优 良特 级煤粉品

22、质等级品质项目序号表11 湿型铸造用煤粉等级建议山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.4 淀粉淀粉 淀粉经处理可获得各种产品：如淀粉、糊精、糖浆、氢化淀粉水溶液等。在湿型砂中加入0.5%的淀粉就可以使型砂韧性得到显著改善。在高密度造型中，也需要加入少量的淀粉或糊精。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测3.1 紧实率紧实率 粘土砂的紧实率是指湿态型芯砂在一定紧实力的作用下，其体积变化的百分比，用试样紧实前后高度变化的百分数来表示，是专门用来表示型砂干湿程度的一个指标。紧实率=

23、紧实距离筒 高100% 手工造型，震击或压实：45-50%； 气冲及多触头高压造型：40-45%；山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测3.1 紧实率紧实率 湿型砂不可太干，否则膨润土未被充分润湿，期末困难，砂型亦碎，表面的耐磨强度低，铸件容易生成砂眼和冲蚀缺陷。型砂不可太湿，否则易使铸件产生针孔、气孔、呛火、水爆炸、夹砂、粘砂等缺陷，而且型砂太粘，型砂在砂斗中搭桥、造型流动性降低，型砂的型腔表面松紧不均，还可能导致造型紧实距离过大和造型机压头陷入砂箱边缘以内而损伤模具，以及可能造成型砂底面吃砂量过小。山东大学材料科学与工程学院山东

24、大学材料科学与工程学院第第3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测3.1 紧实率紧实率图5 型砂紧实率的测定示意图a) 填满型砂；b) 刮平；c) 紧实山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测3.2 含水量含水量 粘土砂的含水量是指在105-110烘干，以试样烘干后 失去的质量与原试样质量的比（%）来表示。含水量=剩余质量原试样质量100%原试样质量 各高密度造型工厂的型砂含水量大多在2.8-3.5%之间。凡是生产大量树脂砂芯铸件(如发动机铸件)的型砂含水量大多偏于下限。这是由于大量树脂砂芯溃散后混入型砂使含泥量下降和型砂吸水量降

25、低。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测3.2 含水量含水量 有人用型砂砂的紧实率（%）和含水量（%）的比值来衡量一种型砂的含水量是否处于合适的适度状态。认为对于各种不同的型砂，这个比值为10-12是合适的。如果比值小于10表明该型砂的含泥量偏多、韧性差；如果比值大于12，表明型砂的含泥量偏少，型砂型能对水分敏感度增大，且透气性可能也偏高，易造成铸件的粘砂缺陷。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测3.2 含水量含水量 手工造型的含水量一般5-6%；普通机器造型含水量一

26、般4.5-5.5%;高压造型的含水量一般3.2-4.5%。如果型砂中的微粉多，灰分多，煤粉和膨润土的质量不好而加入量多，则型砂中的含水量就多，透气性不好，并容易形成气孔缺陷。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测3.3 透气性透气性 粘土湿型砂的透气性是指紧实后的样砂允许气体通过的能力。型砂的排气能力除了靠冒口和排气孔来提高以外，更要靠型砂的透气性。 型砂的透气性不可过低，以免浇注过程中发生呛火和铸件产生气孔缺陷。但是决不可理解为型砂的透气性越高越好。因为透气性过高表面沙粒间空隙较大，金属液易于渗透入砂粒间孔隙中造成铸件表面粗糙，还

27、可能发生机械粘砂。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测 面砂的透气性一般控制在40-100；背砂的透气性一般控制在100-200；单一砂的透气性一般控制在100-150。高密度造型型砂的单一砂透气性大多在100-140之间。3.3 透气性透气性山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测3.3 透气性透气性图6 型砂透气性测试仪a) STZ型直读式透气性测定仪原理图；b) 仪器外型；c) 电动透气性仪外形1-外罩；2-水筒；3-三通阀；4-试样座；5-试样筒；6-标准圆柱砂样

28、；7-微压表；8-阻流孔山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测3.4 常温强度常温强度 湿态抗压强度 是型砂的最重要的性能之一； 湿态抗拉强度 热湿拉强度 是湿砂型在高温铁水的作用下，发生水分迁移，在型砂的水分凝聚区的抗拉强度，以Pa表示。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测3.4 常温强度常温强度图7 型砂各种湿态强度的测定方法山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测3.5 型砂硬度型砂硬度90-950.7射

29、压、气冲、静压、多触头高压80-900.4-0.7气动微震50-800.13-0.4手工造型，震击或压实硬度比压/MPa造型方法表12 对应不同造型方法的型砂硬度砂型硬度高，密度均匀，可减少缩孔缩松胀箱和粘砂缺陷。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测3.6 有效煤粉含量有效煤粉含量 有效煤粉含量是指在旧砂中除去已经失效的，而能起着相当于新煤粉作用的煤粉含量。可以通过测定型砂或旧砂中挥发分的发气量计算出有效煤粉的质量分数。 目前的煤粉质量差异较大，可用控制型砂的发气量去控制煤粉用量。 铸铁件型砂中应有的有效煤粉量因铸件大小和厚薄、浇

30、注温度、面砂或单一砂、造型方法、型砂紧实程度等因素而异。更重要的是因煤粉品质不同而异。例如：应用普通煤粉的高密度造型的型砂中有效煤粉的质量分数多为5-7%，而是用高效煤粉时只要3-4%即可。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测3.7 有效膨润土含量有效膨润土含量 在浇注过程中，紧靠铸件表面的型砂被迅速加热，超过500以上，膨润土就会失去晶格水，蒙脱石结构被破坏，变成失去粘结力的死粘土。未被烧损的膨润土，就是有效膨润土。具有吸附亚甲基蓝的性能。可用吸蓝量法测定。 一般湿型铸造生产中，都是根据型砂的湿态抗压强度高低补加膨润土。如果型砂

31、中灰分含量多而有效膨润土量不足，也仍会显得湿压强度较高。这种型砂的性能变脆，起模型变坏，透气性下降，同样紧实率下的含水量较高。铸件容易产生夹砂、冲砂、砂眼、气孔等缺陷。因此有必要测试出型砂中实际含有的有效膨润土量。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测3.7 有效膨润土含量有效膨润土含量 我国各地生产的膨润土品质差异极大，如果选用优质膨润土，高密度造型的型砂活性膨润土质量分数降低到6-7%的范围内也能满足对强度和韧性的要求。劣质膨润土型砂活性膨润土的质量分数也许达到10-14%。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第

32、第3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测3.8 型砂的含泥量型砂的含泥量 型砂的含泥量包括有效的膨润土、煤粉和灰分；灰分包括失效的膨润土和煤粉，以及原砂带入的320目的细粉。 高密度造型铸铁用型砂(含煤粉)含泥量一般应为10%-13%；旧砂含泥量为8%-11%。如果含泥量过高，应当加强各种原材料的选用和检验，改善旧砂除尘装置的工作效果。如果含泥量过低，就应该将除尘系统的排出物部分的返回旧砂系统中。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测型砂性能、组分手工造型震压造型高压、气冲、静压造型射压造型有箱造型无箱造型湿压强度/kPa60

33、-7575-100120-18090-120120-180湿抗拉强度/ kPa11.015.020.0湿抗劈强度/ kPa17.023.031.0紧实率/%50-6045-5532-4030-38水分(质量分数，%)5.0-5.54.5-5.53.0-3.82.8-3.5透气性60-8070-90100-14090-120含泥量(质量分数，%)13-1512-13活性膨润土含量(质量分数，%)5-66-76-9发气量/(mL/g)20-2616-22灼烧减量(质量分数，%)3.5-5.0表13 铸铁件各种造型方法用湿型砂的性能、组分及控制目标(参考值)山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学

34、与工程学院第第4章章 粘土湿型砂的制备粘土湿型砂的制备对一般湿型砂砂处理线的要求对一般湿型砂砂处理线的要求 通过多道磁选去除旧砂中的残铁； 通过滚筒筛，去除旧砂中的芯头、砂块，起过筛、破碎、冷却作用。 配造型线或连续生产，应有效的降低旧砂温度，50。 混砂机应使砂子、水分、膨润土、煤粉等有效混合，膨润土和煤粉在砂粒表面均匀复盖，使型砂具有较高的强度和韧性。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第4章章 粘土湿型砂的制备粘土湿型砂的制备对一般湿型砂砂处理线的要求对一般湿型砂砂处理线的要求 有足够和有效的通风除尘设备，减少粉尘在型砂中的积累及对环境的污染。 能方便的改变型砂中各种加

35、入物料的配比，以满足不同型砂的工艺要求。 可通过混砂过程的在线检测，控制型砂的使用性能。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第5章章 铸件常见缺陷及其防止铸件常见缺陷及其防止5.1 气孔气孔5.1.1 析出性气孔析出性气孔 熔炼过程中溶入液态金属中的气体，当液态金属冷却凝固时，其溶解度降低而析出，形成的气孔。气体多为氢气和氮气。常见于铝合金和铸钢。灰铸铁的析出性气孔，大多靠近热节，内表面光洁，内腔常有一层石墨薄膜，常在冲天炉的头几批铁水中出现。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第5章章 铸件常见缺陷及其防止铸件常见缺陷及其防止5.1 气孔气孔5.1.2 侵

36、入性气孔侵入性气孔浇注时,铸件表面凝固成壳以前，砂型、砂芯等造型材料受热产生气体，气体并不溶解于金属液，而是靠压力作用下侵入金属液中，形成气泡和产生气孔。也可简称为“侵入气孔”。目前，我国湿型铸造工厂中出现的气孔缺陷大多数属于这种气孔。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第5章章 铸件常见缺陷及其防止铸件常见缺陷及其防止5.1 气孔气孔5.1.2 侵入性气孔侵入性气孔形成原因和防止措施：形成原因和防止措施： 湿型透气性 提高湿砂型的透气性有利于宣泄界面处的背压力。但是，湿型砂的透气性是一个对铸件缺陷敏感的性能。湿型砂的透气性应当有下限，以免产生气孔缺陷；而且也必须有上限，以免

37、砂粒间孔隙过大，使铸件出现机械粘砂或使铸件表面粗糙。 几种造型方法下的透气性：高压造型： 100-140 机器造型：80-100 手工造型：60-80山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第5章章 铸件常见缺陷及其防止铸件常见缺陷及其防止5.1 气孔气孔5.1.2 侵入性气孔侵入性气孔形成原因和防止措施：形成原因和防止措施：(2) 湿型砂紧实度 型砂的紧实程度不足就会引起铸件产生机械粘砂、胀砂、铸件尺寸和质量超差、缩孔、缩松等缺陷。但是砂型紧实程度越高，砂粒间隙就小，浇铸时砂型的通气能力就越差。为了保证铸件不产生气孔缺陷，如有需要，应当增多排气孔。山东大学材料科学与工程学院山东

38、大学材料科学与工程学院第第5章章 铸件常见缺陷及其防止铸件常见缺陷及其防止5.1 气孔气孔5.1.2 侵入性气孔侵入性气孔形成原因和防止措施：形成原因和防止措施：(3) 湿型砂温度 用热砂造型后，在型腔中安装冷的砂芯、芯撑或内冷铁，并且合型后等待一段时间才浇注，热砂中不断散发出的水蒸气就会凝聚在冷的物体表面。浇铸时凝聚水受热立即蒸发成水蒸气，进入金属液中形成气泡。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第5章章 铸件常见缺陷及其防止铸件常见缺陷及其防止5.1 气孔气孔5.1.2 侵入性气孔侵入性气孔形成原因和防止措施：形成原因和防止措施： 湿型砂发气量 型砂温度过高，尤其是煤粉含

39、量也过多的情况下，金属液浇注进型腔时有可能猛然发出大量气体。如同时排气又不畅，气体压力就会超过局部的金属液静压力而突然钻入金属液中，形成爆炸性喷溅。即通常所谓的“呛火”，会在铸件中形成较大的气泡。 以高密度造型为例，比较理想的湿度是紧实率34%-38%，相应的含水量为3.0%-3.5%，铸铁型砂发气量可以是14-22mL/g。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第5章章 铸件常见缺陷及其防止铸件常见缺陷及其防止5.1 气孔气孔5.1.2 侵入性气孔侵入性气孔形成原因和防止措施：形成原因和防止措施： 湿型砂的砂中杂质 小粘土团，砂芯块等的发气； 还要特别注意砂芯造成的侵入性气孔； 排气畅通，提高浇注速度和浇注温度，引火。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第5章章 铸件常见缺陷及其防止铸件常见缺陷及其防止5.1