粘土湿型砂及其质量控制课件

粘土湿型砂及其质量控制粘土湿型砂及其质量控制目录第1章绪论第2章湿型砂用原材料第3章湿型砂性能及其检测第4章粘土湿型砂的制备第5章铸件常见缺陷及其防止目录第1章绪论第1章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。第1章绪论粘土湿型砂的特点第1章绪论图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)第1章绪论图1粘土湿型砂结构示意图第1章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。第1章绪论通常使用的硅砂，来源广，便宜，耐火度高。另第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.1

硅砂的种类及其SiO2含量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。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(又名石英岩)的二氧化硅含量很高，但岩石坚硬，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，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。第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.1硅砂的种第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.1

硅砂的种类及其SiO2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%第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.1硅砂的种第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.2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。第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.2石英的结第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.2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第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.2石英的结第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.3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含量分级第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.3矿物组成第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.4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分级代号第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.4硅砂的含第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.5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)第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.5硅砂的粒第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.5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。第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.5硅砂的粒第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.6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：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);第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.6硅砂的表第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.6硅砂的表面状态和颗粒形状≤1.45□钝角形＞1.63△尖角形≤1.30○－□椭圆形≤1.63□－△方角形≤1.15○圆形角形因数分级代号形状角形因数分级代号形状表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。第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.6硅砂的表第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.7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通过水洗或擦洗予以清除。第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.7硅砂的加第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.8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。第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.8标准砂第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.8标准砂表5

检定铸造粘结剂用标准砂的粒度组成》(JB/T9224-1999)<3<813~1740~4618~23<3<2停留量(质量分数,%)200~底盘1401007050406~30筛号第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.8标准砂表第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.1概述

粘土是铸造生产中用量最大的一种粘结剂。它是一种天然粘土矿物经磨碎成土状的细颗粒材料，一般为白色、灰白色、土黄、淡红或黑灰等颜色。粘土被水润湿后具有粘土和塑性，烘干后有一定的干强度；它的耐火度较高、复用性好、资源丰富、价格低廉，在铸造生产中获得广泛的应用。第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.1概述第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.1概述粘土的主要成份是水化硅酸铝(mAl2O3·nSiO2·xH2O)。粘土矿物的结晶结构有两层型(如高岭石)、三层型(如蒙托石)，还有其他规则混和层型和链状构型。铸造用膨润土主要由蒙托石矿物所组成。蒙托石是一种SiO2与R2O3(3价金属氧化物)的摩尔比值在4左右，并含有少量碱金属和碱土金属的水化硅铝酸，其简化的化学式为Al2O3·4SiO2·nH2O。第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.1概述第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.1概述和普通粘土相比，膨润土具有较大的吸水膨胀性、胶体分散性、吸附性、离子交换性和湿态粘结性能。故多用于湿型砂。膨润土在500-700℃时失去结构水，加热到800℃以上时，晶格破坏，失去粘结作用。

膨润土分钙基膨润土和钠基膨润土，钠基膨润土在水分较高时仍有较好的强度，即具有较高的热湿拉强度和抗夹砂能力。第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.1概述第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.1概述高高或稍低湿压强度好较差落砂性中等好型砂韧性较差好回用性好中等型砂流动性较低好抗膨胀缺陷能力快中等混砂时强度增长率较低高热湿拉强度中等大吸水膨胀、胶体分散性钙基膨润土钠基膨润土性能钙基膨润土钠基膨润土性能表6

钠基膨润土和钙基膨润土工艺性能比较第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.1概述高第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.1概述

铸造用膨润土按工艺试样湿压强度值分为4级，热湿拉强度值也分为4级。第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.1概述第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.1概述【注】混合料配制：标准砂2000g，膨润土100g，干混2min然后加水40ml再混8min后测定紧实率。当紧实率小于43%时，可加少量水(外加水量可按每毫升水提高紧实率1.5%估算)，湿碾2min，再检查紧实率，若紧实率大于47%，将试样过筛1-2次再检查紧实率，紧实率在43-47%的范围内即可。30-5050-7070-100>100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)第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.1概述【第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.1概述0.5-1.51.5-2.02.0-2.5>2.5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)第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.1概述0第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.2铸造用膨润土品质的评定1.

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第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.2铸造用第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.2铸造用膨润土品质的评定1.

膨润土的湿态粘结力1）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10min第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.2铸造用第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.2铸造用膨润土品质的评定1.

膨润土的湿态粘结力1）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。第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.2铸造用第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.2铸造用膨润土品质的评定1.

膨润土的湿态粘结力2）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。第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.2铸造用第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.2铸造用膨润土品质的评定1.

膨润土的湿态粘结力2）膨润土的吸蓝量法图4吸蓝量测定滴定管a)仪器；b)滤纸及滴定圆环第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.2铸造用第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.2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。第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.2铸造用第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.3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。第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.3膨润土第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.3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

膨润土的工艺试样湿压强度和吸蓝量及适用范围第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.3膨润土第2章湿型砂用原材料2.3

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0.3-0.65-6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概述第2章湿型砂用原材料2.3煤粉湿型用第2章湿型砂用原材料2.3

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概述煤粉的作用：第2章湿型砂用原材料2.3煤粉在铁液的高温作用下，第2章湿型砂用原材料2.3

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概述煤粉的作用：第2章湿型砂用原材料2.3煤粉煤粉在受热后，产生气、第2章湿型砂用原材料2.3

煤粉2.3.2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。第2章湿型砂用原材料2.3煤粉2.3.2湿型用煤第2章湿型砂用原材料2.3

煤粉2.3.2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。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。第2章湿型砂用原材料2.3煤粉2.3.2湿型用煤第2章湿型砂用原材料2.3

煤粉2.3.2湿型用煤粉的品质评定—一般严格极为严格对铸件表面品质要求程度6—≤2≤1≤1硫分(%)5<4>4-8>8-1212-20光亮碳量(%)41、82-73-64-5焦渣特征/级3<28≥2830-3730-37挥发分(%)2>13≤13≤10≤7灰分(%)1差中优良特级煤粉品质等级品质项目序号表11湿型铸造用煤粉等级建议第2章湿型砂用原材料2.3煤粉2.3.2湿型用煤第2章湿型砂用原材料2.4

淀粉

淀粉经处理可获得各种产品：如α淀粉、糊精、糖浆、氢化淀粉水溶液等。在湿型砂中加入0.5%的α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α淀粉或糊精。第2章湿型砂用原材料2.4淀粉淀粉经第3章湿型砂性能及其检测3.1

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=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%；第3章湿型砂性能及其检测3.1紧实率粘第3章湿型砂性能及其检测3.1

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。第3章湿型砂性能及其检测3.1紧实率第3章湿型砂性能及其检测3.1

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)紧实第3章湿型砂性能及其检测3.1紧实率图5型砂紧实第3章湿型砂性能及其检测3.2

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低。第3章湿型砂性能及其检测3.2含水量粘第3章湿型砂性能及其检测3.2

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。第3章湿型砂性能及其检测3.2含水量有第3章湿型砂性能及其检测3.2

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。第3章湿型砂性能及其检测3.2含水量手第3章湿型砂性能及其检测3.3

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，还可能发生机械粘砂。第3章湿型砂性能及其检测3.3透气性粘第3章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

透气性第3章湿型砂性能及其检测面砂的透气性一般第3章湿型砂性能及其检测3.3

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；7-微压表；8-阻流孔第3章湿型砂性能及其检测3.3透气性图6型砂透气第3章湿型砂性能及其检测3.4

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。第3章湿型砂性能及其检测3.4常温强度湿态抗压强度第3章湿型砂性能及其检测3.4

常温强度图7

型砂各种湿态强度的测定方法第3章湿型砂性能及其检测3.4常温强度图7型砂各第3章湿型砂性能及其检测3.5

型砂硬度90-95>0.7射压、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。第3章湿型砂性能及其检测3.5型砂硬度90-95>0第3章湿型砂性能及其检测3.6

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。第3章湿型砂性能及其检测3.6有效煤粉含量第3章湿型砂性能及其检测3.7

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。第3章湿型砂性能及其检测3.7有效膨润土含量第3章湿型砂性能及其检测3.7

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%。第3章湿型砂性能及其检测3.7有效膨润土含量第3章湿型砂性能及其检测3.8

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。第3章湿型砂性能及其检测3.8型砂的含泥量型第3章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/kPa60-7575-100120-18090-120120-180湿抗拉强度/kPa——>11.0>15.0>20.0湿抗劈强度/kPa——>17.0>23.0>31.0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)第3章湿型砂性能及其检测型砂性能、组分手工震压高压、气冲第4章粘土湿型砂的制备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。第4章粘土湿型砂的制备对一般湿型砂砂处理线的要求通过多道第4章粘土湿型砂的制备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。第4章粘土湿型砂的制备对一般湿型砂砂处理线的要求有足够和第5章铸件常见缺陷及其防止5.1

气孔5.1.1

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。第5章铸件常见缺陷及其防止5.1气孔5.1.1析出第5章铸件常见缺陷及其防止5.1

气孔5.1.2

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。第5章铸件常见缺陷及其防止5.1气孔5.1.2侵入第5章铸件常见缺陷及其防止5.1

气孔5.1.2

侵入性气孔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第5章铸件常见缺陷及其防止5.1气孔5.1.2侵入第5章铸件常见缺陷及其防止5.1

气孔5.1.2

侵入性气孔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。第5章铸件常见缺陷及其防止5.1气孔5.1.2侵入第5章铸件常见缺陷及其防止5.1

气孔5.1.2

侵入性气孔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。第5章铸件常见缺陷及其防止5.1气孔5.1.2侵入第5章铸件常见缺陷及其防止5.1

气孔5.1.2

侵入性气孔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。第5章铸件常见缺陷及其防止5.1气孔5.1.2侵入第5章铸件常见缺陷及其防止5.1

气孔5.1.2

侵入性气孔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。第5章铸件常见缺陷及其防止5.1气孔5.1.2侵入第5章铸件常见缺陷及其防止5.1

气孔5.1.3

反应性气孔

浇注时，型腔内金属液与水气发生化学反应，或金属液中的氧化物发生化学反应时产生的气孔。

球铁中的氢气孔(皮下气孔)型砂水分与铁液中的残余镁反应：

Mg+H2O→MgO+2[H]第5章铸件常见缺陷及其防止5.1气孔5.1.3反应第5章铸件常见缺陷及其防止5.1

气孔5.1.3

反应性气孔防止措施：除湿送风，炉料除锈，炉包烘干，扒渣复盖，脱硫处理，提高浇温，安放过滤网，集渣冒口，控制型砂水分，增加煤粉量，型腔撒冰晶石粉（氟铝酸钠Na3AlF6）。第5章铸件常见缺陷及其防止5.1气孔5.1.3反应第5章铸件常见缺陷及其防止5.2

粘砂机械粘砂化学粘砂机械粘砂金属液钻入砂粒间隙，包围钩连砂粒，无化学反应。型砂紧实度型砂粒度和透气性金属液压力浇注温度和铸件壁厚煤粉加入量湿型铸铁件防止粘砂和改善表面光洁程度最主要的型砂加入物是煤粉。第5章铸件常见缺陷及其防止5.2粘砂机械粘砂第5章铸件常见缺陷及其防止5.3

砂眼图14铸件砂眼缺陷第5章铸件常见缺陷及其防止5.3砂眼图14铸件砂第5章铸件常见缺陷及其防止5.3

砂眼型砂湿压强度手工造型60-85kPa；气动微震80-100kPa；高密度造型(包括挤压、射压、静压、高压等)最好在140-180kPa。型砂韧性用破碎指数来测定湿型砂韧性70-90%;优质膨润土和混砂充分混砂机的效率没有得到充分发挥。后果是型砂强度不足、韧性偏低、铸件砂眼缺陷。如果旧砂中混有溃散的树脂砂芯，混碾时间不足的型砂显得发散和发脆，就更容易形成砂眼缺陷。第5章铸件常见缺陷及其防止5.3砂眼型砂湿压强度第5章铸件常见缺陷及其防止5.4

夹砂浇注时，型砂表层的水分向内迁移，形成水分多，热湿拉强度低的凝聚层，同时，石英砂受热相变膨胀，砂层拱出，造成夹砂、结疤、鼠尾、起皮子。防止措施：原砂的SiO2含量低些，加入部分钠基膨润土，加入少量α淀粉。对于大平面铸件，宜使用大浇口杯，多道薄片状内浇口，快速浇注。第5章铸件常见缺陷及其防止5.4夹砂浇第5章铸件常见缺陷及其防止5.5

缩孔缩松

金属液从浇注开始，到落砂冷却，体积一直在收缩。收缩分为三个阶段：液态收缩，凝固收缩，固态收缩。

灰铸铁、球墨铸铁除收缩外，还有因凝固时的石墨析出，而出现的石墨化膨胀现象。每析出1%的石墨，铸铁体积膨胀2%。另外，由于灰铸铁和球墨铸铁的凝固特性不同，球墨铸铁比灰铸铁形成缩孔缩松的可能性要大。第5章铸件常见缺陷及其防止5.5缩孔缩松金属第5章铸件常见缺陷及其防止5.5

缩孔缩松防止措施：生产球墨铸铁，要提高铸型刚度，砂型硬度，太硬呛火，调整型砂配比（灰分少，水分少，使用好的煤粉和膨润土，用量少）。合理使用冷铁，打紧箱卡。第5章铸件常见缺陷及其防止5.5缩孔缩松防止措施：粘土湿型砂及其质量控制粘土湿型砂及其质量控制目录第1章绪论第2章湿型砂用原材料第3章湿型砂性能及其检测第4章粘土湿型砂的制备第5章铸件常见缺陷及其防止目录第1章绪论第1章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。第1章绪论粘土湿型砂的特点第1章绪论图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)第1章绪论图1粘土湿型砂结构示意图第1章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。第1章绪论通常使用的硅砂，来源广，便宜，耐火度高。另第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.1

硅砂的种类及其SiO2含量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。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(又名石英岩)的二氧化硅含量很高，但岩石坚硬，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，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。第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.1硅砂的种第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.1

硅砂的种类及其SiO2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%第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.1硅砂的种第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.2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。第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.2石英的结第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.2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第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.2石英的结第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.3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含量分级第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.3矿物组成第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.4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分级代号第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.4硅砂的含第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.5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)第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.5硅砂的粒第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.5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。第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.5硅砂的粒第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.6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：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);第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.6硅砂的表第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.6硅砂的表面状态和颗粒形状≤1.45□钝角形＞1.63△尖角形≤1.30○－□椭圆形≤1.63□－△方角形≤1.15○圆形角形因数分级代号形状角形因数分级代号形状表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。第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.6硅砂的表第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.7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通过水洗或擦洗予以清除。第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.7硅砂的加第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.8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。第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.8标准砂第2章湿型砂用原材料2.1

硅砂2.1.8标准砂表5

检定铸造粘结剂用标准砂的粒度组成》(JB/T9224-1999)<3<813~1740~4618~23<3<2停留量(质量分数,%)200~底盘1401007050406~30筛号第2章湿型砂用原材料2.1硅砂2.1.8标准砂表第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.1概述

粘土是铸造生产中用量最大的一种粘结剂。它是一种天然粘土矿物经磨碎成土状的细颗粒材料，一般为白色、灰白色、土黄、淡红或黑灰等颜色。粘土被水润湿后具有粘土和塑性，烘干后有一定的干强度；它的耐火度较高、复用性好、资源丰富、价格低廉，在铸造生产中获得广泛的应用。第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.1概述第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.1概述粘土的主要成份是水化硅酸铝(mAl2O3·nSiO2·xH2O)。粘土矿物的结晶结构有两层型(如高岭石)、三层型(如蒙托石)，还有其他规则混和层型和链状构型。铸造用膨润土主要由蒙托石矿物所组成。蒙托石是一种SiO2与R2O3(3价金属氧化物)的摩尔比值在4左右，并含有少量碱金属和碱土金属的水化硅铝酸，其简化的化学式为Al2O3·4SiO2·nH2O。第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.1概述第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.1概述和普通粘土相比，膨润土具有较大的吸水膨胀性、胶体分散性、吸附性、离子交换性和湿态粘结性能。故多用于湿型砂。膨润土在500-700℃时失去结构水，加热到800℃以上时，晶格破坏，失去粘结作用。

膨润土分钙基膨润土和钠基膨润土，钠基膨润土在水分较高时仍有较好的强度，即具有较高的热湿拉强度和抗夹砂能力。第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.1概述第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.1概述高高或稍低湿压强度好较差落砂性中等好型砂韧性较差好回用性好中等型砂流动性较低好抗膨胀缺陷能力快中等混砂时强度增长率较低高热湿拉强度中等大吸水膨胀、胶体分散性钙基膨润土钠基膨润土性能钙基膨润土钠基膨润土性能表6

钠基膨润土和钙基膨润土工艺性能比较第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.1概述高第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.1概述

铸造用膨润土按工艺试样湿压强度值分为4级，热湿拉强度值也分为4级。第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.1概述第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.1概述【注】混合料配制：标准砂2000g，膨润土100g，干混2min然后加水40ml再混8min后测定紧实率。当紧实率小于43%时，可加少量水(外加水量可按每毫升水提高紧实率1.5%估算)，湿碾2min，再检查紧实率，若紧实率大于47%，将试样过筛1-2次再检查紧实率，紧实率在43-47%的范围内即可。30-5050-7070-100>100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)第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.1概述【第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.1概述0.5-1.51.5-2.02.0-2.5>2.5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)第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.1概述0第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.2铸造用膨润土品质的评定1.

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第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.2铸造用第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.2铸造用膨润土品质的评定1.

膨润土的湿态粘结力1）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10min第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.2铸造用第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.2铸造用膨润土品质的评定1.

膨润土的湿态粘结力1）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。第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.2铸造用第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.2铸造用膨润土品质的评定1.

膨润土的湿态粘结力2）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。第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.2铸造用第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.2铸造用膨润土品质的评定1.

膨润土的湿态粘结力2）膨润土的吸蓝量法图4吸蓝量测定滴定管a)仪器；b)滤纸及滴定圆环第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.2铸造用第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.2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。第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.2铸造用第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.3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。第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.3膨润土第2章湿型砂用原材料2.2

膨润土2.2.3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

膨润土的工艺试样湿压强度和吸蓝量及适用范围第2章湿型砂用原材料2.2膨润土2.2.3膨润土第2章湿型砂用原材料2.3

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0.3-0.65-6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概述第2章湿型砂用原材料2.3煤粉湿型用第2章湿型砂用原材料2.3

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概述煤粉的作用：第2章湿型砂用原材料2.3煤粉在铁液的高温作用下，第2章湿型砂用原材料2.3

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概述煤粉的作用：第2章湿型砂用原材料2.3煤粉煤粉在受热后，产生气、第2章湿型砂用原材料2.3

煤粉2.3.2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。第2章湿型砂用原材料2.3煤粉2.3.2湿型用煤第2章湿型砂用原材料2.3

煤粉2.3.2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。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。第2章湿型砂用原材料2.3煤粉2.3.2湿型用煤第2章湿型砂用原材料2.3

煤粉2.3.2湿型用煤粉的品质评定—一般严格极为严格对铸件表面品质要求程度6—≤2≤1≤1硫分(%)5<4>4-8>8-1212-20光亮碳量(%)41、82-73-64-5焦渣特征/级3<28≥2830-3730-37挥发分(%)2>13≤13≤10≤7灰分(%)1差中优良特级煤粉品质等级品质项目序号表11湿型铸造用煤粉等级建议第2章湿型砂用原材料2.3煤粉2.3.2湿型用煤第2章湿型砂用原材料2.4

淀粉

淀粉经处理可获得各种产品：如α淀粉、糊精、糖浆、氢化淀粉水溶液等。在湿型砂中加入0.5%的α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α淀粉或糊精。第2章湿型砂用原材料2.4淀粉淀粉经第3章湿型砂性能及其检测3.1

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=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%；第3章湿型砂性能及其检测3.1紧实率粘第3章湿型砂性能及其检测3.1

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。第3章湿型砂性能及其检测3.1紧实率第3章湿型砂性能及其检测3.1

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)紧实第3章湿型砂性能及其检测3.1紧实率图5型砂紧实第3章湿型砂性能及其检测3.2

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低。第3章湿型砂性能及其检测3.2含水量粘第3章湿型砂性能及其检测3.2

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。第3章湿型砂性能及其检测3.2含水量有第3章湿型砂性能及其检测3.2

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。第3章湿型砂性能及其检测3.2含水量手第3章湿型砂性能及其检测3.3

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，还可能发生机械粘砂。第3章湿型砂性能及其检测3.3透气性粘第3章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

透气性第3章湿型砂性能及其检测面砂的透气性一般第3章湿型砂性能及其检测3.3

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；7-微压表；8-阻流孔第3章湿型砂性能及其检测3.3透气性图6型砂透气第3章湿型砂性能及其检测3.4

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。第3章湿型砂性能及其检测3.4常温强度湿态抗压强度第3章湿型砂性能及其检测3.4

常温强度图7

型砂各种湿态强度的测定方法第3章湿型砂性能及其检测3.4常温强度图7型砂各第3章湿型砂性能及其检测3.5

型砂硬度90-95>0.7射压、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。第3章湿型砂性能及其检测3.5型砂硬度90-95>0第3章湿型砂性能及其检测3.6

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。第3章湿型砂性能及其检测3.6有效煤粉含量第3章湿型砂性能及其检测3.7

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。第3章湿型砂性能及其检测3.7有效膨润土含量第3章湿型砂性能及其检测3.7

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%。第3章湿型砂性能及其检测3.7有效膨润土含量第3章湿型砂性能及其检测3.8

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。第3章湿型砂性能及其检测3.8型砂的含泥量型第3章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/kPa60-7575-100120-18090-120120-180湿抗拉强度/kPa——>11.0>15.0>20.0湿抗劈强度/kPa——>17.0>23.0>31.0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)第3章湿型砂性能及其检测型砂性能、组分手工震压高压、气冲第4章粘土湿型砂的制备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。第4章粘土湿型砂的制备对一般湿型砂砂处理线的要