铸造工第四章课件

1、第四章第四章第一节粘土粘结剂的型(芯)砂第二节水玻璃粘结剂的型(芯)砂第三节油类粘结剂的芯砂第四节树脂粘结剂的型(芯)砂第五节涂料复 习 思 考 题第一节粘土粘结剂的型(芯)砂一、铸铁件的湿型砂二、高密度造型用砂第一节粘土粘结剂的型(芯)砂B4T1.eps一、铸铁件的湿型砂表4-2机器造型用湿型砂的配方序号配比（质量比）性能用途新砂回用砂膨润土煤粉水分紧实率（%）湿压强度/kPa湿透气性144938111744048659070一汽震实机造型单一砂灰铸铁中小件一、铸铁件的湿型砂表4-2机器造型用湿型砂的配方250504455655060901154570上海柴油机厂震实机造型面砂灰铸铁机体（见

2、注1）一、铸铁件的湿型砂表4-2机器造型用湿型砂的配方序号配比（质量比）性能用途新砂回用砂膨润土煤粉水分紧实率（%）湿压强度（/kPa）湿透气性350504455655060901155575上海柴油机厂震实机造型面砂灰铸铁飞轮（见注2）一、铸铁件的湿型砂表4-2机器造型用湿型砂的配方42080245565350515060纺织机械墙板5505048544545570100110150机体用面砂670304565555901006090球墨铸铁小件79010545551001106090球墨铸铁单一砂89553255545580120150柴油机铸件面砂一、铸铁件的湿型砂表4-2机器造型用湿型

3、砂的配方990102312445405100120150柴油机用单一砂103445527010080110Foseco国际有限公司提供（见注3）一、铸铁件的湿型砂2.面砂中加入柴油0.51.0%；以膨润土为基加入苏打4%。3.有效粘土的质量分数为5.0%5.5%；煤粉的质量分数为2.5%；灼减质量分数7.0%7.5%；AFS细度约55。二、高密度造型用砂1)为了提高砂型的硬度，避免浇注时型壁移动，型砂应具有高的湿强度；用多触头高压造型方法生产较大铸件所用砂箱都无箱带，高强度型砂可避免塌型；在用垂直分型无箱挤压造型，特别是无同步驱动装置的情况下，砂型被顶出时要推动整串铸型前移，承受很大压力，浇注

4、时又承受液态金属的压力作用，高强度型砂可防止砂型损坏。2)紧实率和含水量。3)高密度造型的砂粒排列比较紧实，所以要求透气性稍微高些。二、高密度造型用砂4)由于高密度造型的砂型比较紧实，生产铸铁件时可以降低型砂中的有效煤粉含量，一般控制可燃物的质量分数在3%4%，这对于防止呛火和粘砂也有好处。5)气流冲击造型的紧实过程是在一瞬间使砂粒高速运动。6)有时为了减少砂型的回弹，改善型砂溃散性和韧性，可在型砂中加少量的糊精等。B4T3.eps第二节水玻璃粘结剂的型(芯)砂一、钠水玻璃二、水玻璃砂的硬化原理及方法三、水玻璃砂的性能和配方特点一、钠水玻璃(1)模数一、钠水玻璃一、钠水玻璃一、钠水玻璃一、钠水

5、玻璃(2)密度水玻璃的浓度能反应水玻璃中硅酸钠的绝对含量，水玻璃的浓度是它的水溶液中有多少Na2OmSiO2，一般用密度来表示。二、水玻璃砂的硬化原理及方法1.水玻璃砂的硬化原理2.水玻璃砂的硬化方法(1)物理硬化法1)加热硬化加热硬化是脱水硬化过程，其优点是所得砂型和砂芯的强度高、水分少，不易使铸件产生气孔、砂眼等缺陷；缺点是需要加热设备，硬化时间比吹CO2的时间长。2)自然干燥硬化和联合硬化水玻璃砂在空气中停放，也可获得一定的强度，由于硬化时间长，硬化层较薄，在实际生产中很少应用，而是采用CO2硬化和加热联合应用，或用抽真空吹CO2联合应用。二、水玻璃砂的硬化原理及方法3)微波加热硬化微波

6、加热具有速度快、易于操作、水分去除充分、加热均匀等特点，是一种很有前途的工艺。(2)CO2硬化法在各种水玻璃硬化中，CO2气体应用最广泛，这是由于CO2硬化水玻璃具有操作简单，硬化迅速，生产周期短，对环境无污染，生产成本低等优点。1)CO2硬化机理 化学反应。CO2气体吹入水玻璃薄膜与硅酸钠反应，生成硅酸凝胶。二、水玻璃砂的硬化原理及方法 物理变化。水玻璃薄膜中的水分子蒸发，生成玻璃状薄膜。2)CO2硬化工艺 吹气方法。有扎气孔吹气法、盖罩法和插管吹气法等，如图4-2和图4-3所示。图4-2插管法硬化示意图a)硬化砂型b)硬化砂芯1橡胶管2砂箱3、7砂芯4、6芯盒5气管二、水玻璃砂的硬化原理及

7、方法图4-3盖罩法硬化示意图a)硬化铸型b)硬化型芯c)芯盒内硬化型芯1砂箱2、5芯盒3掏空块4、6砂芯二、水玻璃砂的硬化原理及方法 吹气压力。吹气压力愈大，硬化反应愈快，硬化深度愈大，生产中常取CO2压力为0.150.3MPa，其硬化深度可达2030mm以上。 吹气流量和时间的控制。CO2的流量和时间的控制实际上是控制CO2的使用量，理论上吹CO2量为水玻璃质量的1/9，但实际使用量则为1/2。吹气时间应根据吹气方法、型(芯)大小具体确定，参见表4-4。二、水玻璃砂的硬化原理及方法表4-4吹气流量和时间型（芯）类别吹C时间/min（压力01502MPa）型（芯）类别吹C时间/min（压力01

8、502MPa）小型，小芯05大型07535中芯，05砂型122大型1045大芯，大型053156三、水玻璃砂的性能和配方特点1.水玻璃砂的性能(1)强度和透气性1)强度水玻璃砂的湿压强度较低，一般在10kPa以下。 水玻璃模数。水玻璃模数愈高，硬化前的湿强度愈高，而充分硬化后的强度则愈低。 水玻璃浓度。水玻璃的浓度大，表明其硅酸钠固体多，因而硬化后的强度高。 水玻璃加入量。水玻璃的含量愈高，硬化后强度愈高，但会造成清砂困难，因此加入量不易过高。三、水玻璃砂的性能和配方特点 NaOH加入量。加入NaOH后相当于降低了水玻璃的模数，因而可提高水玻璃砂的干强度。 粘土含量。加入粘土的目的主要是提高湿

9、强度，但会使干强度降低，并影响高温退让性，因此应少加或不加粘土。若采用硬化后起模，一般不加粘土。 水分。水玻璃砂应含有适当的水分，若含水量过低，水玻璃不能充分水解，因而强度较低；但水分过高，硬化后残留水分较高，硬化强度也不高。2)透气性当采用同样的原砂时，水玻璃砂的透气性比普通粘土砂为高，其透气性随水玻璃及附加物的增加而降低。三、水玻璃砂的性能和配方特点(2)工艺性能1)保存性差水玻璃砂的保存性较差，混好的砂放置不久，表层即硬化失效。2)易粘模水玻璃砂容易粘模、含水分愈多愈易粘模。3)流动性较好其与所用水玻璃的粘度和附加物加入量有关，加入柴油有助于提高其流动性。(3)高温性能1)热强度与退让性

10、加热开始阶段随着温度的升高而热强度增加，达到一定温度(350400)热强度出现峰值，随后随温度继续升高而热强度下降。三、水玻璃砂的性能和配方特点2)发气性水玻璃砂的发气性主要取决于其残留的水分，残留水分愈少发气量则愈少。2.水玻璃砂的配方B4T5.eps三、水玻璃砂的性能和配方特点*3.钠水玻璃砂溃散性问题及解决途径图4-4C钠水玻璃砂的加热温度与残留强度的关系a)残留强度b)高温强度c)膨胀率三、水玻璃砂的性能和配方特点(1)在钠水玻璃砂中加入附加物有机附加物如糖类、树脂类、油类、纤维素类等多种材料，在高温下挥发、汽化或燃烧碳化，可在一定程度上破坏钠水玻璃粘结剂膜的完整性，因此可显著改善钠水

11、玻璃砂在600以前的出砂性，但在800以上钠水玻璃熔化后，液相会弥合有机物造成的不完整性，故效果不明显。三、水玻璃砂的性能和配方特点 在高温下与熔融硅酸钠形成高熔点相，使800的残留强度峰值后移。通常加入二价和三价金属Al、Ca、Mg氧化物，以形成高熔点的三元或四元体系。例如加入粉状氧化铝、高铝矾土、硅酸二钙、高岭土、叶蜡石、膨润土、氧化镁等，均在一定程度上改善了钠水玻璃砂的出砂性。 无机物本身或形成的新产物相变膨胀，或由于收缩系数不同造成裂纹，或形成脆化膜降低残留强度。例如加入蛭石、石灰石、氧化铁等，以及在钠水玻璃中加入磷酸钠，也分别具有上述不同作用。三、水玻璃砂的性能和配方特点(2)减少钠

12、水玻璃用量出砂的难易，在很大程度上取决于钠水玻璃的加入量。(3)降低易熔融物质的含量减少钠的含量，是提高钠水玻璃粘结剂熔融温度、降低其残留强度的关键。(4)其它采用以石灰石作为原砂的钠水玻璃CO2硬化砂。第三节油类粘结剂的芯砂一、砂芯的分级二、砂芯粘结剂的分类三、砂芯粘结剂的选用四、植物油粘结剂芯砂五、矿物油粘结剂芯砂二、砂芯粘结剂的分类B4T6.eps二、砂芯粘结剂的分类(1)按比强度分类比强度(或称单位强度)是指每1%(质量分数)的粘结剂可获得的芯砂干拉强度。(2)按粘结剂用于制芯时的硬化工艺、硬化温度分类有模具内冷硬、模具内热硬和模具外热硬并派生出一系列制芯造型工艺，见表4-6。三、砂芯

13、粘结剂的选用(1)根据砂芯的特点、级砂芯的选用见表6-15中1、2组粘结剂，因为这两组粘结剂比强度高，砂中加入较少量的粘结剂就可以使砂芯具有高的干强度，这样，也使芯砂发气量少，有利于保证铸件质量。(2)生产条件在大批量生产的条件下，由于需要提高制芯效率，且常要求砂芯具有高的尺寸精度，、甚至级砂芯采用壳芯法、热芯盒法、温芯盒法和冷芯盒法生产砂芯是合理的，除个别级砂芯外，粘结剂常采用酚醛树脂和酚醛异氰酸脂。(3)材料的来源和成本因各地区材料供应情况不同，选择粘结剂时要因地制宜，并注意降低成本。四、植物油粘结剂芯砂B4T7.eps五、矿物油粘结剂芯砂B4T8.eps第四节树脂粘结剂的型(芯)砂一、热

14、壳法树脂砂(树脂覆膜砂)二、热芯盒法树脂砂三、自硬化树脂砂四、吹气硬化法树脂砂一、热壳法树脂砂(树脂覆膜砂)图4-6壳型造型法示意图a)在热模样上喷分型剂b)模样旋转到翻斗上夹紧c)结壳d)结壳完毕、复位e)壳型仍附在模样上并移到烘炉硬化f)脱壳、制成壳型一、热壳法树脂砂(树脂覆膜砂)图4-7壳芯制芯法示意图一、热壳法树脂砂(树脂覆膜砂)表4-9热法覆膜壳芯砂典型配比序号配比（质量分数，）常温抗拉强度MPa用途新砂酚醛树脂乌洛托品（占树脂质量，）水：乌洛托品（质量比）硬脂酸钙（占树脂质量，）110061651142缸体缸筒芯2100516711375423100251671137525中、小壳

15、芯41006715112535强度高的大砂芯二、热芯盒法树脂砂(1)脲呋喃(UF/FA)树脂脲呋喃树脂是用糠醇改性的液态脲醛树脂，是应用最广泛的一类树脂。(2)酚呋喃(PF/FA)树脂其是用糠醇改性的酚醛树脂，由苯酚、甲醛和糠醇三种单体缩合而成的。(3)脲酚呋喃共聚物(UF/PF/FA)其是由糠醇、苯酚、尿素和甲醛缩聚而成的。二、热芯盒法树脂砂表4-10热芯盒砂典型配比举例序号配比（质量分数，%）抗拉强度/MPa混砂时间/min用途原砂树脂固化剂氧化铁粉水型号用量类别占树脂量（%）1100呋喃型25氯化铵5025015032812小芯2100呋喃型23氯化铵5025015032512中芯二、热

16、芯盒法树脂砂表4-10热芯盒砂典型配比举例3100呋喃型30苯磺酸水溶液62511弯管芯4100ZNR型中氮树脂2530氯化铵尿素水溶液(133)200150202012缸筒芯5100RO3型低氮树脂2730对甲苯磺酸水溶液15硅烷(KH550)占树脂重05%2012缸体水套芯二、热芯盒法树脂砂表4-10热芯盒砂典型配比举例6100呋喃型25氯化铵尿素水溶液(133)20025酒精0051522535小芯7100DR2型低成本树脂25氯化铵尿素水溶液(133)200150202512中、小芯三、自硬化树脂砂B4T11.eps四、吹气硬化法树脂砂图4-8三乙胺法制芯工艺过程第五节涂料(1)提高铸

17、件的表面质量涂料可以防止机械粘砂，获得较好的表面质量。(2)防止化学粘砂当液态金属浇注温度较高、铸件壁较厚时，若想使液态金属与砂型(芯)不发生化学反应，可利用优良涂料的良好高温化学稳定性及其中的附加物，而不产生粘砂层，使铸件得到光洁的表面。(3)加固砂型(芯)可防止其表面冲蚀。(4)其它作用根据不同的需要，可配制不同的涂料。(4)其它作用根据不同的需要，可配制不同的涂料。表4-12按耐火骨料分类代号SMHJSGLZGYMMGQ耐火粉料石墨粉滑石粉精制硅石粉高铝矾土粉棕刚玉粉锆莫粉镁砂粉镁橄榄石粉其它(4)其它作用根据不同的需要，可配制不同的涂料。表4-13水基涂料配方举例序号配方(质量分数，%

18、)性能用途CMC糖浆水粘度/MPas密度/(g/c)110022乌洛托品03酒精24575215铸钢(4)其它作用根据不同的需要，可配制不同的涂料。表4-13水基涂料配方举例2100147适量N665s170高速钢37030230310无机盐适量适量铸铁460滑石粉4010乳白胶10水玻璃20适量145铸铁(4)其它作用根据不同的需要，可配制不同的涂料。表4-14醇基和自干涂料的配方举例序号配方(质量分数，%)性能用途PVB其它酒精粘度密度/（g/c）1586079030512125其余1618铸钢2506015250205115适量铸钢(4)其它作用根据不同的需要，可配制不同的涂料。表4-14醇基和自干涂料的配方举例3100锂膨润土2334渗透剂0530N667s19铸钢470306800246适量1015铸铁用515401030膨润土031020甲醇1525丙醇5101030(4)其它作用根据不同的需要，可配制不同的涂料。 为膨润土； 为有机改性膨润土； 为锂变性膨润土； 为铸铁件真空造型用快干涂料。(4)其它作用根据不同的需要，可配制不同的涂料。表4-15铸铁用含碲涂料配方举例序号铸铁原组织配方(质量分数，%)密度/(g/c)用途碲糊精膨润土水1珠光体灰铸铁154045适量135140使热