砂型铸造--湿砂铸造

砂型铸造湿型砂的选用及其检测组员：余柏松、罗凯贤、陈卡、何桂景砂型铸造是最普通的制造，其工艺特点：适用性广，技术灵活性大，生产准备工作相对简单，铸件主要为铸铁；但铸件精度及其表面粗糙度较差，对环境污染比较大。优点：1、可以铸造外形和内腔十分复杂的毛坯。如：各种箱体、床身、机架等。2、适用性广泛，从几克到几百吨的铸件都可以。3、原材料来源广泛，成本低廉。如可以熔化铁屑。4、铸件形状与零件尺寸比较接近，减少切削加工余量。缺点：1、工序较多，一些工序质量难以保证。质量不稳定，容易形成废品。2、铸件中容易出现缩孔和气孔，性能不如锻件，因此对于承载较大载荷的重要零件一般不用铸件。砂型铸造所包含的范围很广，而砂型是这种铸造工艺的基础，只有把基础搞好，上层建筑才会稳固。砂型铸造的优缺点很多都与砂型的好坏有关。比如，砂型铸造所产生粘砂、表面粗糙度等也与砂型的结构，原砂的选用有关，下面要讨论的主要是最基本的湿砂铸造：砂型铸造中使用最多的是粘土砂型。而粘土砂型可分为湿型、干砂型和表面烘干砂型。三者之间的主要差别在于：湿型是造好的砂型不经烘干，直接浇入高温金属液体；干砂型是在合箱和浇注前将整个砂型送入窑中烘干；表面烘干砂型只在浇注前对型腔表层用适当方法烘干一定深度（一般510mm,大件20mm以上）。目前，湿型砂是使用最广泛的、最方便的造型方法，大约占所有砂型使用量的6070，但是这种方法还不适合很大或很厚实的铸件。湿型铸造特点：湿型铸造法的基本特点是砂型（芯）无需烘干，不存在硬化过程。其主要优点是生产灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现生产过程的机械化和自动化；材料成本低；节省了烘干设备、燃料、电力及车间生产面积；延长了砂箱使用寿命等。但是，采用湿型铸造，也容易使铸件产生一些铸造缺陷，如：夹砂、结疤、鼠尾、粘沙、气孔、砂眼、胀砂等。湿型砂用原材料：湿型砂是由原砂、粘土、附加物及水按一定配比组成的。常用的加料顺序是先将回用砂和新砂、粘土粉、煤粉等干料混匀，再加水混至要求的水分。型砂的配方应根据浇注合金种类、铸件特征和要求、造型方法和工艺、清理方法等因素确定型砂应具有的性能范围，然后再根据各种造型原材料的品种和规格、砂处理方法和设备性能、砂铁比等因素拟定。一、石英质原砂：铸造生产中使用量最大的原砂是硅砂。硅砂资源丰富，分布极广，易于开采，价格低廉，能满足铸造上多数情况的要求。生产中通常根据铸件的合金种类、质量、壁厚的不同来选定原砂的化学成分和矿物组成。二、非石英质原砂：非石英质原砂是指矿物组成中不含或只会少量游离SiO2的原砂。虽然硅砂来源广，价格低，能满足一般铸铁、铸钢和非铁合金铸件生产的要求而得到广泛应用，但是硅砂还有一些缺点：热膨胀系数比较大，热扩散率比较低，蓄热系数比较低，容易与铁的氧化物起作用等。三、粘土：粘土是湿型砂的主要粘结剂。粘土被水湿润后具有粘结性和可塑性，烘干后硬结，具有干强度。而硬结的粘土加水后又能恢复粘结性和可塑性，因而具有较好的复用性。粘土资源丰富，价格低廉，所以应用广泛。四、附加物：型砂中除了含有原砂、粘土和水等材料以外，通常还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，并改善铸件的表面质量。在铸铁及有色合金用湿型砂中加入煤粉，可以防止铸件表面产生粘砂缺陷，并能改善铸件的表面光洁程度。湿型铸铁件所用型砂中煤粉的含量常在38（质量分数）范围内，根据铸件大小和厚薄而异。湿型砂性能要求及检测方法：高质量型砂应当具有为铸造出高质量铸件所必备的各种性能。根据铸件合金的种类，铸件的大小、厚薄、浇注温度、金属液压头、砂型紧实方法、紧实比压、起模方法、浇注系统的形状、位置和出气孔情况，以及砂型表面风干情况等的不同，对湿型砂性能提出不同的要求。直接影响铸件质量和造型工艺的湿型性能有水分、透气性、强度、紧实率、变形量、破碎指数、流动性、含泥量、有效粘土含量、颗粒组成、缅化物、砂温、发气性、有效煤粉含量、灼烧减量、抗夹砂性、抗粘砂性等。各因素的特点及检测方法：一、水分、最适宜湿程度和紧实率为了得到所需要的湿态强度和韧性，粘土砂必须含有适量水分，太干或太湿均不适于造型，也难铸造出合格铸件。因此，型砂的干湿程度必须保持在一个适宜的范围内。判断型砂干湿程度有以下几种方法：1、水分也叫含水量或湿度它是表示型砂中所含水分的质量百分数，这是一般工厂中确定型砂干湿程度最常用的传统方法。测定的原理是称取定量的型砂，放入105110C烘干装置中使之干燥，由烘干前后的质量差异计算出型砂的水分。2、手捏感觉有实际操作的混砂或造型工人常根据用手捏型砂时砂是否容易成团和是否沾手来判断型砂的干湿程度，还根据捏紧动作中砂是否柔软和变形情况来判断型砂的可塑性；根据手指掐碎砂团时用力大小来判断型砂的强度是否合适。3、紧实率指湿型砂用1MPa的压力压实或者在鼓击式制作机上打击三次，其试样体积在紧实前后的变化百分率，用试样紧实前后高度变化的百分数来表示。手工和机器造型用型砂最适干湿状态下的紧实率接近50；高压造型和气冲造型时为3545；挤压造型时为3540；不管型砂中有效膨润上、煤粉和灰分的含量有多少，只要将紧实率控制在上述范围内，手捏感觉的干湿程度就处于最适宜状态。这时型砂的水分可称为最适宜水分。二、透气性紧实的型砂能让气体通过而逸出的能力称为透气性。透气性的高低主要受砂粒的大小、粒度分布、粒形、含泥量、粘结剂种类、加入量和混砂时粘结剂在砂粒上的分布状况以及型砂紧实度的影响。对于湿型单一砂和面砂而言，透气性不但要有下限，而且必须严格规定其上限。三、湿态强度型砂必须具备一定的强度以承受各种外力的作用。型砂的强度用型砂标准试样在外力作用下遭到破坏时的应力值来表示。常用计量单位为兆帕（MPa）或千帕（kPa）。湿型铸造时，往往主要检查型砂石的湿态抗压强度，有的也测湿态抗剪强度和湿态抗拉强度。对普通机器造型用湿型砂，通常控制湿压强度为0.060.12MPa之间，高密度造型用湿型砂，湿压强度常控制在0.090.20MPs。在生产中常采用表面硬度计测定硬度，以此反映型砂紧实的质量，反映铸型表面强度。四、流动性型砂在外力或自重作用下，沿模样和砂粒之间相对移动的能力称为流动性。流动性好的型砂可形成紧实度均匀、无局部疏松、轮廓清晰、表面光洁的型腔，这有助于防止机械粘砂，获得光洁的铸件。此外，还能减轻造型紧实砂的劳动强度，提高生产率和便于实现造型、造芯过程的机械化。目前测流动性的方法还未统一，较多采用以下几种方方法来判定型砂流动性：用湿型硬度计测定标准试样两个端面硬度值的差别，硬度差别越小，指明型砂的流动性越好；在标准圆柱形试样简中放置一块高25mm的半圆形金属块，测定阶梯试样两平面的硬度差值；五、起模性、变形量、韧性和破碎指数型砂的起模性是表示起模时模样或模板与砂型分离是否容易损坏，是否产生掉落的性能。型砂的变形量通常是在用强度试验机测定型砂抗压强度的同时，用一个百分表测出试样破碎前的变形量（高度减小量）。由此也可计算出型砂韧性，即将型砂湿压强度（MPa）承变形量（cm）再乘1000的乘积来表示韧性（MPa.cm）。对湿型砂而言，有人认为韧性也可用破碎指数来代表，即测定在冲击条件下型砂的韧性。六、发气量和有效煤粉含量为了检查铸铁件用湿型砂的抗机械粘砂能力和推算出型砂中有效煤粉含量，我国普遍采用的是测定型砂发气性的办法。发气性（发气量）测定大都是让待测定量样品在密闭体系中加热气化，或测定所产生气体的容积；或测定气体的压力（容积恒定，发气量大，压力大）；或称量残留物的质量（灼烧碱量），以确定发气量。通过上述对湿砂铸造的介绍，可以看出砂型铸造的基础在于湿砂铸造，而其他干型铸造等，也都是在湿砂铸造的基础上发展起来的。在此就不做讨论了。附注：以上资料均摘自互联网和书本资料）