造型材料--复习.ppt

第一章 湿型 湿型铸造特点 湿型砂性能、检测与检测方法 湿型砂用原材料及其质量要求 湿型砂制备及质量控制第一节 湿型铸造特点一、粘土砂类别1、根据合箱和浇注时的状态不同分类（1）湿型砂：不要烘干，直接浇注2）干型砂： 浇注前将整个砂型放入窑中烘干3）表面烘干型砂：浇注前对型腔表层烘干一定深度，一般5-10mm，大件20mm，保持砂型内部为湿型2、根据造型时的情况分类：（1）面砂：是指特殊配制的在造型时铺覆在模样表面，形成型腔表面的型砂直接接触金属液，其质量对铸件影响大2）背砂：面砂背后，填充砂用的砂，不直接与金属注接触3）单一砂：在浇注中小型铸件时，耗砂量不大，不分面砂、背砂，用单一砂砂第一节 湿型铸造特点二、湿型铸造特点1、 湿型铸造的基本特点：砂型（芯）无需烘干，不存在硬化期2、主要优点：P663、容易产生的铸造缺陷： P66-67第一节 湿型铸造特点第二节 湿型砂性能要求、检测原理及方法1、直接影响铸件质量和造型工艺的湿型砂性能种类P672检测方法：（1）控制：快速取样，自动出结果，反映现场情况（2 ）线外控制：实验室常用方法时间长、效率低，不能及时反映现场情况天然砂：火成岩经长期风化，或停留原地，或经水力、风力、冰川等多次搬运后，沉积而成的天然矿物。

按沉积地不同分为： 山砂、海砂、湖砂、河砂、风积砂等人造砂：是由石英岩或石英砂岩经人工破碎而得到的湿型砂控制性能标准：（）紧实率，过筛能力，堆重比（单位体积的砂重），水分，剪切强度，抗压强度，砂温等（偏重造型性能）（）发气性、灼烧减量、透气性、抗夹砂性等较难检测（）现代工厂多采用控制与线外控制相结合的方法（1）透气性型芯砂允许气体通过并逸出的能力 透气性不易过高，过高会容易使铸件造成粘砂缺陷 透气性不易过低，过低会容易使铸件造成气孔缺陷 一般情况下，透气性控制在100120透气性的检测方法：标准法；快速法一、粘土型砂质量指标体系一、粘土型砂质量指标体系（2） 含水量水分在型砂中所占质量分数含水量不易过高，过高会使型砂残留强度高；脆性大；不易落砂含水量不易过低，过低使型砂混合不均匀，粘土没有充分湿润；韧性低；起模性差；易冲砂、掉砂；粘结力低一般情况下，控制型砂含水量在34.5%一、粘土型砂质量指标体系含有最适宜水分含量的型砂，具有良好的综合性能指标实际生产中，判断型砂含水量是否合适： 根据手捏砂团时，是否沾手来判断型砂干、湿程度 根据手捏砂团时，感觉砂发散、柔韧、易变形来判断型砂的可塑性 根据手捏砂团和折断砂团时的用力来判断型砂的强度 根据砂团落地时的破碎情况来判断型砂的韧性一、粘土型砂质量指标体系（3）紧实率型、芯砂紧实前后的体积变化型砂的紧实率对水非常敏感，含水量的微小变化将引起型砂紧实率的较大变化。

紧实率（筒高紧实距离）/筒高最适宜含水量的型砂，其紧实率通常表现在45左右实际生产中，一般控制范围在4347，即能获得最适宜的含水量，即能获得良好的型砂综合性能（）流动性定义判定砂型流动性的方法：种P71 图2-1-5（） 发气量发气性测试仪（）湿态强度强度不足时会出现：破损、塌落、砂眼、胀砂、跑火；强度过高：粘土加入量多，成本增加，混砂、紧实、落砂困难；湿态抗压强度：表明起模后砂型（芯）本身及其受外力作用时能够保持形状的能力普通机器造型：0.060.12M Pa；高压造型0.09 0.20M Pa仅采用抗压强度有缺陷，还需抗剪切、抗拉、劈裂强度等一、粘土型砂质量指标体系一、石英质原砂、原砂的含泥量泥 分是指原砂中直径小于20m的颗粒含泥量指原砂中泥分所占的质量分数 原砂含泥量过高，会发生下列情形： 降低型芯砂的透气性 增大型芯砂的含水量 增加型芯砂的脆性 增加有机粘结剂的加入量 粘土砂用原砂的含泥量应2； 有机粘结剂类型芯砂用原砂的含泥量应0.3第三节 造型材料及其质量要求一、石英质原砂 2、原砂的颗粒组成（粒度）颗粒组成是指原砂颗粒尺寸大小和颗粒大小的分布情况 通常采用筛分法来确定原砂颗粒大小。

筛分使用铸造标准试验筛 采用三筛分布确定砂粒大小的分布状态粒度的表示方法： 符号法、累积曲线法、平均细度法、平均尺寸 一、石英质原砂符号法： 是用数字和符号构成表示原砂粒度的一组代号如果在主要粒度组成中，前筛余留砂量大于后筛，在粒度代号后加Q表示，反之加H表示 国家标准铸造用硅砂（GB9442-88）按主要粒度组成将原砂粒度分组 AFS平均细度计算方法？反映原砂平均颗粒尺寸一、石英质原砂、原砂的粒形系数原砂的颗粒形状可用粒形系数来定量地表示多角形 E1.31.6尖角形 E1.6 圆 形 E1.01.3国家标准铸造用硅砂（GB9442-88）按角形系数将原砂粒形分类一、石英质原砂比表面积 是指单位重量原砂的表面积原砂比表面积越大，则砂粒直径越小 理论比表面积 将同一筛号上的砂粒假 想成相同直径的球体所具有的表面积 实际比表面积 实验测出的表面积一、石英质原砂、原砂的耐火度与烧结点原砂耐火度：是指材料抵抗高温作用而不熔化的能力 原砂的耐火度主要取决于原砂的矿物成分和颗粒度 一般认为，原砂中，石英含量越高、颗粒越粗大、杂质含量越低，耐火度则越高 一、石英质原砂原砂烧结点：原砂颗粒表面或砂粒间的混杂物开始熔化，冷却后，砂粒之间相互粘连且不分开的温度。

烧结点是原砂各种组合成分耐火性能综合反映 原砂烧结点比耐火度要低 通常在砂型铸造中，烧结点能间接反映出原砂SiO2含量，是原砂主要性能指标之一 烧结点：1350； 1250 ；1150 SiO2含量： 94% ； 90%； 87%二、非石英质原砂铸造用非石英质原砂主要有： 镁砂 橄榄石砂 锆砂 铬铁矿砂等石英砂显酸性，易与金属液中的碱金属形成低共熔点硅酸盐，使铸件粘砂；石英砂热膨胀大，常使铸件产生夹砂三、铸造用粘土1、粘土的概念粘土是岩石经过长期风化后，分解和沉积而成的由细小结晶质粘土矿物组成的土状材料2、粘土的作用铸造用粘土主要是用来做粘土砂的粘结剂三、铸造用粘土3、粘土按晶体结构分类高岭石组 包括高岭石、珍珠陶土、地开石等伊利石组 包括伊利石、海绿石等蒙脱石组 包括蒙脱石、贝得石、绿脱石等常用铸造粘土有高岭石组和蒙脱石组三、铸造用粘土4、粘土矿物晶体的基本结构单位粘土矿物的晶格中都包含着两种基本结构单位：硅氧四面体铝氧八面体底氧顶氧v蒙脱石结构v高岭石结构三、铸造用粘土 5、 粘土中的水分 粘土在润湿状态下通常有三种水分存在： 吸附水这种水分在105温度下即能去除 层间水粘土单位晶层间定向排列的极性水和阳离子吸附的阳离子水化膜。

三、铸造用粘土 结构水（晶格水）： 直接参与构成粘土矿物晶格的OH水 层间水和结构水必须加热到更高温度才能去除 粘土晶层表面的吸附水，其密度和粘滞度较大在阳离子的周围也能吸附一层定向排列的水分子，形成水化阳离子三、铸造用粘土6、粘土的粘结机理带负电荷的粘土颗粒将极性水分子吸附在自己的周围，形成胶团的水化膜，依靠粘土颗粒间的公共水化膜，通过其中的水化阳离子起“桥”的作用，使粘土颗粒相互连结起来三、铸造用粘土7、粘土颗粒与砂粒之间的粘结机理砂粒因破碎而带微量负电荷，也能吸附极性水分子在其周围作定向排列依靠粘土颗粒与砂粒之间的公共水化膜，通过水化阳离子的“桥”作用，使粘土砂获得湿强度三、铸造用粘土粘土的干态粘结机理： 烘干过程中粘土逐步失水，使砂粒和粘土颗粒之间相互靠近，紧密接触而产生附着作用继续失去水分，使水化膜进一步变薄，粘土和砂粒之间通过“强大”的附着力紧紧拉在一起而产生“干”强度三、铸造用粘土 8、铸造用粘土分类： 铸造用粘土可分为两大类： 膨润土和普通粘土 分别用符号“P”和“N”来表示膨润土又分为：钠基膨润土和钙基膨润土 分别用符号“PNa ”和“PCa”表示三、铸造用粘土粘土负电性及带负电的原因 粘土颗粒表面一般带有负电荷，其原因有二： 一是破键，二是离子置换 破键：粘土片状结晶体受到外界环境的影响，边缘处的Al-O、Si-O离子键断裂形成不饱和键。

三、铸造用粘土 晶体内部离子置换：粘土在成矿过程中，单位晶层内硅氧四面体中的Si4+被Al3+所置换，铝氧八面体中的Al3+ 部分地被Mg2+、Fe2+所置换，使单位晶层电荷不平衡，呈现出较大的负电性Si4+Al3+Al3+Mg2+破键是高岭石类粘土颗粒带负电的主要原因，而蒙脱石类膨润土中只有很小一部分电荷是由破键产生的离子置换是蒙脱石类粘土颗粒带负电的主要原因，而高岭石晶体中很少发生离子置换三、铸造用粘土交换性阳离子 粘土中能被交换出来的吸附阳离子称为交换性阳离子阳离子交换容量 粘土中所含交换性阳离子的数量称为阳离子交换容量主要交换性阳离子 用来置换的阳离子占阳离子总容量的50以上，则称其为主要交换性阳离子 如为钠离子，则称为钠膨润土，用PNa表示 如为钙离子，则称为钙膨润土，用PCa表示三、铸造用粘土为使负电荷得到平衡，粘土矿物通常吸附一些阳离子，如Ca2+、Mg2+、Na+、K+等，这些阳离子有机会被其他阳离子所替换国家标准：膨润土中如果某一交换性阳离子量与任一交换性阳离子量均少于阳离子总容量的50，则以含量相对较多的两种离子表示，如PNaCa、PNaMg按粘土的pH值分为：酸性膨润土和碱性膨润土 分别用符号“S”和符号J表示三、铸造用粘土膨润土活化利用粘土晶体内的离子交换性质，可以向粘土中加入某种物质，人为地改变膨润土中的离子种类，从而改变膨润土的属性，达到改变膨润土的工艺性能。

这种利用离子交换处理技术称为膨润土的活化处理，所加入的物质称为活化剂三、铸造用粘土目前我国开采的膨润土几乎都是钙基膨润土，往往满足不了生产要求，活化处理是唯一方法常用的活化剂：Na2CO3 Na2CO3在水中能完全电离成Na+和CO 3 2 - ，使溶液中的Na+浓度增加， 逐步将钙基膨润土中的Ca2+置换出来被置换出的Ca2+与CO 3 2 -生成 Ca CO 3 ，不溶于水，从而使交换反应进行完全钙膨润土经活化处理后与天然钠膨润土的性能相近三、铸造用粘土 Na2CO3的加入量： 37 （占膨润土） 一般取45加入量不足或过多，都会影响膨润土的粘结性 Na2CO3的加入方式： 可在混砂时以干态状态进入混砂机内一般做法是先溶入水后，再随水加入混砂机内 现有已活化的膨润土商品销售三、铸造用粘土11、粘土的复水性粘土在受热后仍能吸水的性质称为复水性这是粘土型砂可以多次回用的主要原因但如果加热温度过高，使粘土失去结构水，粘土的矿物结构一旦遭到破坏，致使粘土成为不再具有粘结性的失效粘土（也称死粘土），这也是粘土型砂反复使用后性能变坏的主要原因三、铸造用粘土13、粘土对型砂性能的影响 湿压强度粘土 量增加，湿抗压强度增高，增加到一定程度，容易成团，强度不再增加。

膨润土砂的湿压强度比普通粘土砂高很多湿强度随水份增加存在极大值三、铸造用粘土 透气性在水分最适宜状态下，透气性随膨润土量的增加而提高透气 性与水分关系与湿压强度类似，但数值要高一些，与重量最低值相当 干压强度四、附加物型砂中除了含有原砂、粘土、水分以外，有时人为的加入一些其他材料，以使型砂具有某些特殊性能，并改善铸件的表面质量这些材料统称为附加物常用的铸造附加物有： 煤粉、渣油（又称重油）、淀粉、糊精（一）煤粉主要指标：高品位的煤粉应具有以下性能指标： 灰分5%； 硫分 1% ； 光亮碳10%左右 ； 固定碳50%煤粉作用：预防铸件机械粘砂，改善铸件表面质量煤粉在高温作用下所产生的碳氢化合物挥发分与还原性气氛发生气相热解而在金属与铸型界面上析出一层光亮碳，有效的阻止了界面反应，对防止机械粘砂，提高铸件表面质量有显著作用；防止金属液被氧化;堵塞孔隙,阻止金属液渗入;减少膨胀应力（二）渣油 渣油分类 渣油，又称重油， 通常分为常压渣油，减压渣油、裂化渣油 铸造常用的是常压渣油和减压渣油 主要成分 大分子的油分、石蜡、胶质和沥青质 物理特性 呈深褐色粘稠膏状物 主要作用 （与煤粉配合使。