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生产中根据铸件合金种类的不同,可分铸钢、铸铁、铸铜和铝、镁合金铸件等型砂。不同的铸造合金其浇注温度和铸造性能同,对所所用的型砂成分及性要求也往往不同。以粘土为粘结剂的型砂根据其浇注前含水的状态,分为湿型粘砂和干型粘土砂和表干型等,以下我们主要介绍应用最广的湿型砂。
一、铸铁件所用湿型砂特点。
采用湿型浇注铸铁应注意防止铸件产生砂眼、气孔、粘砂和夹砂等缺陷,还要注意铸件的冶金质量和外部质量,应根据铸件的特点,合理拟定型砂的性要求及配制。
铸铁件湿型砂的含水量一般控制在4.5%---5.5%,透气性一般为50—,湿压强度一般为50—80千帕。因为紧实率对型砂中的水分变化非常敏感,所以工厂多采用测试紧实压率的办法检测和控制型砂中的适宜水分,达到造型要求。一般手工造型时湿型砂的紧实率控制在50%--60%,普通机器造型用型砂的紧实率控制在45%--50%,高压造型用型砂的紧实率控制在40%--45%。铸铁件湿型用的原砂一般采用粒度为21或15圆形或多角形的天然硅砂,粒度最好均匀分布在相邻四个筛号上,每个筛号上的停留量都在10%--35%之间,这样的原砂膨胀率小且均匀,有利于防止夹砂缺陷的产生。在生产球墨铸铁时,常采用粒度为30或21的硅砂,以改善型砂的透气性。铸铁件湿型砂普遍采用粘结性能较好的膨润土,有的工厂把普通粘土与膨润土混合使用。对于小型铸铁件湿型砂一般采用钙基膨润土,中型铸铁件湿型砂宜采用钠基膨润土或活化处理的钙基膨润土,以提高型砂的抗夹砂能力。如果型砂全部用新的原材料配制,对于小型铸铁件湿型砂,普通粘土的加入为6%--8%,或加入膨润土5%--6%,对于容易产生夹砂的铸铁湿型砂,普通粘土加入量6%--8%。
二、铸钢湿型砂的特点
与铸铁件相比,浇注铸钢件具有以下的特点:浇注温度高达℃以上,钢液对铸型的热作用剧烈且时间长;一般采用底注包浇注,金属液对铸型的冲刷力大;钢液易与造型材料发生相互作用,使铸件产生气孔、粘砂和夹砂等缺陷。因此,对铸钢件湿型砂的要求比铸铁件高。
铸钢件湿型砂的含水量应严格控制,一般为4¥--5%,面砂的透气性应大于,背砂的透气性应在以上,湿压强度应大于55千帕,铸型的表面硬度应在80—90.手工造型时型砂的紧实率控制在50%--55%。铸钢件一般采用二氧化硅含量大于96%,含泥量小于2%,耐火度度高于℃的硅砂,小型铸钢件可用天然硅砂,大中型铸钢件宜采用石英岩砂或人造硅砂。有时为了解决型砂的高温稳定性问题,采用镁砂、铬铁矿砂等耐火材料配制面砂,或在普通铸型型腔表面涂刷铬铁矿砂粉、锆英石粉等快干涂料,以防止铸件产生粘砂等缺陷。
铸钢件湿型砂常用膨润或普通粘土作为粘结剂,其加入量一般为9%--11%,目前很多工厂采用活化膨润土或天然钠基膨润土,以提高型砂的热湿拉强度或抗夹砂、结疤的能力。为了提高型砂的韧性和表面风干强度,常加入适量的桐油或糊精粘结剂。为了提高铸型的表面强度,可在铸型表面喷涂糖浆、纸浆废液或水玻璃溶液,但喷涂后应停放一段时间或烘干后再合型浇注。
三、煤粉在型砂中的作用和应用
铸铁件湿型砂里常加入一定量的煤粉,故有人称这种型砂为煤粉砂。加入煤粉主要是为了提高铸铁件的表面质量,防止铸件产生粘砂,夹砂等缺陷。其作用原理目前有以下几种看法:
1.煤粉受热燃烧产生大量的还原性气体,防止铁液被氧化,减少或防止金属氧化物与造型材料发生化学反应。
2.煤粉在高温液态金属热作用下产生大量的气体,使金属液与铸型材料之间和大烟囱粒孔隙中的气体压力猛增,有效地防止液态金属的渗入。
3.煤粉受热软化,结焦变成胶质体,堵塞或减少砂粒的孔隙,使液态金属难以渗入。
4.煤粉中的挥发分在℃以上的还原性气氛下裂解成光亮碳,它是一种微晶碳或不定型石墨,不被铁液及其他氧化物润湿,有效地隔绝了金属液与铸型界面发生反应。
5.煤粉加热到一定温度时,干馏出煤焦油成为具有可塑性的胶质体,使铸型的塑性、退让性增加,减少型砂因受热膨胀而产生的内应力,有利于防止铸件产生夹砂等缺陷。
6.煤粉的加入量主要根据铸件的质量、壁厚、原砂粒度和粘土加入量等情况而定。小型铸铁件煤粉加入量一般为6%--8%,如煤粉加入量超过8%,但铸件仍出现粘砂时,加入1%--2%的重油将可取得良好的效果。
在型砂里加煤粉会恶化铸造车间的劳动条件,因此,出现了许多煤粉代用品,例如近年来国外有的工厂采用碳油膨润土粉、沥青膨润土粉,国内有的工厂采用重油等代用品,均取得了良好的效果。
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