铸钢件湿型砂的特点与铸铁件的作用和应用
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与铸铁件相比，铸钢件具有以下特点：浇注温度高达1580℃以上，钢水对铸型的热作用剧烈且持久； 一般采用底浇包铸造，金属液对铸型的冲刷力较大； 钢水容易与造型材料相互作用，造成铸件出现气孔、粘砂、夹砂等缺陷。 因此，铸钢件对湿型砂的要求高于铸铁件。
铸钢件湿型砂的含水率应严格控制，一般为4元--5%。 表砂透气度应大于100，背砂透气度应大于200，湿压强度应大于55kPa。 模具表面硬度应为80-90。 手工造型时型砂的压实率应控制在50%-55%。 铸钢件一般采用二氧化硅含量大于96%、含泥量小于2%、耐火度高于1580℃的硅砂。 小型铸钢件可采用天然硅砂，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，或在普通型砂表面涂上铬铁矿砂粉、锆英石粉等快干涂料。铸造模具。 防止铸件出现粘砂等缺陷。
铸钢件湿型砂常采用膨润土或普通粘土作为结合剂，其添加量一般为9%--11%。 目前，许多工厂使用活性膨润土或天然钠膨润土来提高型砂的热湿拉伸强度或抗拉强度。 能够捕获沙子和疤痕。 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合剂。 为了提高铸模表面强度，可在铸模表面喷洒糖浆、纸浆废液或水玻璃溶液。 但铸造前应放置一段时间或干燥。
三、煤粉在型砂中的作用及应用
铸铁件的生型砂中常加入一定量的煤粉，因此有人称这种型砂为煤粉砂。 添加煤粉的主要目的是提高铸铁件的表面质量，防止铸件粘砂、夹砂等缺陷。 目前对其工作原理有以下几种看法：
1、煤粉受热燃烧产生大量还原性气体，防止铁水被氧化，减少或阻止金属氧化物与造型材料的化学反应。
2、煤粉在高温液态金属的热量作用下产生大量气体，使液态金属与铸造材料之间以及大烟囱颗粒孔隙内的气体压力增大，有效阻止液态金属的渗透。
3、煤粉受热软化，焦化成胶体，堵塞或减少砂子的孔隙，使液态金属难以渗透。
4、煤粉中的挥发分在400℃以上的还原气氛中分解成光亮碳。 它是一种微晶碳或无定形石墨。 不被铁水和其他氧化物润湿，有效隔离金属。 反应发生在液体和模具之间的界面处。
5、当煤粉加热到一定温度时，煤焦油碳化，成为塑性胶体，增加了铸件的塑性和屈服性，减少了型砂热膨胀产生的内应力，有利于防砂铸件中的夹杂物。 及其他缺陷。
6、煤粉添加量主要根据铸件质量、壁厚、原砂粒度、粘土添加量来确定。 小型铸铁件的煤粉添加量一般为6%～8%。 如果煤粉添加量超过8%，但铸件仍有粘砂现象，添加1%～2%重油即可取得良好效果。
在型砂中添加煤粉，会使铸造车间的工作条件恶化。 因此，许多煤粉替代品应运而生。 例如，近年来，国外一些工厂使用碳油膨润土粉和沥青膨润土粉，国内一些工厂则使用重油等替代品。 均取得了良好的成绩。
潮型砂的配方是如何确定的？
1 简介
为了生产出质量优良的湿型砂铸件，必须使用性能优异的湿型砂。 要获得湿型砂的性能，除了采用优质的原材料和良好的混合工艺外，还需要合理的配方。 造型方法相同、铸件类型相同、质量要求相同的情况下，国内外湿型砂性能要求基本相似，可以作为参考。 例如，国内外稳定生产中小型灰铁铸件的单砂型砂性能基本符合下表。 各项性能均为从成型部门抽取样品的测量结果。 含泥量指型砂； 有效膨润土含量是指用0.20%浓度试剂纯亚甲蓝溶液滴定5.00g型砂[mL]； 有效煤粉含量是指1.00g型砂在900℃时的发气量[mL]。 性能波动范围随铸件尺寸、厚度、结构以及清理方法的不同而变化。 一般情况下可取中间值。
至于混砂配方的确定，各个工厂可能存在较大差异。 铸铁绿砂批配方的主要成分是旧砂。 此外，还添加原砂、水、膨润土和煤粉。 生产过程中旧砂和新砂的添加比例不经常变化。 通常以旧砂和新砂之和为100%。 膨润土、煤粉和水的添加量可以随时调整，所以这三种材料的添加量按超过100%计算。 下表是一些生产中型灰铁铸件的工厂的单砂配方示例。 原料为内蒙砂砂、优质膨润土、优质煤粉； 砂铁比为5比7； 落砂时，树脂砂芯混入旧砂中，约占旧砂的0.5～2%； 没有旧砂除尘和冷却装置； 铸件抛丸清理。 型砂的干湿程度以手捏的感觉或压实率的检测值为准，含水率为参考值。
但国内很多工厂的批次配方与表中数值相差很大。 例如，《铸造手册（造型材料第2版）》第103至104页的表格列出了国内9家著名大型铸造厂的铸铁单一湿型砂。 膨润土的添加量有时为2～4%，有时高达5%。 煤粉添加量有时为0.75-2%，有的高达3-4%。 至于私营中小型铸造厂添加的批次材料，可能存在较大差异。 砂中加水量取决于型砂的干度和湿度。 没有给出具体添加量。 下面讨论如何确定其他批料的量。
2、膨润土添加批次量
生产中，膨润土的添加量是否足够，是根据型砂样的湿压强度来确定的。 添加膨润土的目的是为了弥补膨润土燃烧造成的损失。 另一方面，新砂、混合芯砂、煤粉等新添加材料也需要通过添加膨润土进行粘结，以达到足够的强度。
1、膨润土的烧失
膨润土晶体受热会受到一定程度的破坏，与水混合后湿附着力会明显降低。 经过较高温度和较长时间的加热后，膨润土的晶体结构被完全破坏，成为没有粘结力的“死粘土”。 比较型砂和旧砂的有效膨润土含量，可以确定膨润土的烧失量。 天然钠膨润土的热稳定性高于钙粘土。 用碳酸钠活化的钙膨润土的热稳定性显着提高。
例如，某外资铸造厂的挤压造型线原来采用进口天然钠基膨润土，混砂配合料配方中膨润土添加量长期为0.9%。 后来使用了国产活性膨润土。 开始时添加0.9%以达到所需强度。 但砂系经过数次循环后发现，添加量必须增加至1.0%才能恢复所需强度。 原因是两种膨润土的热稳定性不同。 膨润土本身的粘结强度也影响烧失量。 如果为了达到规定的湿压强度，某种膨润土的添加量需要是另一种膨润土的两倍，则烧失量将比后者高一倍。 型砂要求强度高，需要较多的膨润土，会增加烧失量。 铸件厚度增加、砂铁比（S/M）低、浇注温度高、冷却时间长等都增加了膨润土的烧失量。
2、新添加材料膨润土的补充量
混砂配料配方中新添加的原砂和煤粉，以及混入旧砂中的塌陷芯砂，均需额外添加膨润土进行粘结，以达到膨润土相同的有效用量。 例如，某绿铸铁厂的单砂要求有效膨润土含量为8%。 砂芯的混合量很少，可以忽略不计。 混砂批料中原砂添加量为10%，煤粉添加量为0.5%。 为了使新加入的原砂与煤粉粘结，产生足够的型砂强度并达到有效膨润土含量8%，需要添加的膨润土量为：8%×(10+0.5)%=0.84 %。
混砂时添加的膨润土总量为烧成量与追加量之和。
2、批次加入煤粉量
判断型砂中有效煤粉是否充足最直接的方法是观察铸件表面的光滑程度以及是否有粘砂现象。 由于浇注的熔融金属的热量，旧砂中的部分煤炭被烧毁，需要补充。 另一方面，新砂、混合芯砂、膨润土等新添加材料也需要添加煤粉，以达到有效煤粉量的水平。
煤粉质量是影响煤粉烧损的重要因素。 例如，某厂湿型砂中煤粉有效量的4%就足够了，但使用另一种类型的煤粉则需要6%的有效量才能达到相同的铸件表面质量。 ，则后者的浇注损失比前者多50%。 另外，不同光滑度要求、不同厚度的铸件，所需的有效煤粉量也不同，铸件的烧损也必然不同。
我国铸造单位大多采用气体发生仪来检测铸铁用湿型砂。
有效煤粉量。 通过检查浇注前后型砂有效煤粉量的变化，即可得出煤粉的燃烧率。 混砂批次中新添加的原砂（包括塌陷芯砂）和膨润土，需要额外添加煤粉，以达到相同的有效煤粉量。
例如某青铸铁厂的单砂要求有效煤粉含量为4%。砂芯掺量
它非常小，可以忽略不计。 混砂批料中原砂添加量为10%，膨润土添加量为1.0%。 为了使新添加的原砂也具有4.0%的有效煤粉含量，需要添加额外的煤粉量：
4%×(10+1)%=0.44%。
拌砂时加入的煤粉总量为燃烧量与添加量之和。
国内外一般铸造厂常用的方法是根据物料的质量将煤粉和膨润土的用量按一定的比例设定，从而以膨润土的用量来决定煤粉的用量。 例如，有的工厂优质高效煤粉的补充量为优质膨润土补充量的1/2.5～1/3。
3、原砂添加量
一般情况下，混配单砂时，原砂添加量仅占该批次砂总量的0～10%。
一、添加原砂的目的
在铸造过程中，型砂中的砂粒或多或少会损失一些。 部分砂粒在混砂和浇注过程中受到机械应力和热应力的作用，破碎成细颗粒和粉尘，并被除尘系统消除。 铸件厚大，浇注温度高，铸铁型砂含煤粉少。 一些型砂粘附在铸件表面，被带到清理部门成为废砂。 高密度型砂强度高，砂型致密。 砂型的未受熔融金属加热的棱角最不可能破裂，从而形成大砂块。 加之落砂、筛分设备破碎效果不佳，砂块会随铸件跑走或被筛出。
因此必须添加原砂来补充砂损失，以保持砂系总砂量不变。 另一方面，砂料中添加膨润土、煤粉等新材料，增加了型砂的含泥量。 需要添加原砂以保持型砂含泥量不变。 机制砂的含泥量一般保持在12%~14%。 如果含泥量过高，型砂的含水率必然增大，透气性降低。 泥浆中还包括灰分，即烧成的死粘土和死煤粉，以及新加入的原砂、膨润土、煤粉等材料中的一些无效灰分。 型砂中灰分含量过高会降低型砂的韧性。 除尘设备可以在抖砂、筛分和运输过程中去除一定量的泥和灰。 但旧砂处于潮湿状态，除尘效果有限。 大部分灰尘仍然保留在回收的沙子中。 混砂时加入新砂可以平衡再生砂中的含泥量和稀灰分含量。
2、原砂添加量的计算
首先计算出浇注后型砂中各种新添加材料产生的泥量，然后就可以计算出需要在泥中添加多少原砂才能使型砂的含泥量满足工艺规定。 下面用两个简化的例子来说明带入批次的泥浆总量以及需要使用多少原砂来平衡它。 由于各种物料的泥含量是在干燥状态下测定的，所以添加的物料量中含有少量的水分。 因此，在计算新加入批次的含泥量时需要扣除水分含量。
例1：某铸造厂的一次型砂要求含泥量为15%，仅需要少量砂芯。 砂子脱落时，破碎砂芯中混入的旧砂量很少，可以忽略不计。 混砂加入的原砂为未洗过的当地砂，含泥量（即灰分）为3%，含水量为2%。 SiO2含量低，落砂时旧砂中出现的团聚体被除去并作为废砂扔掉。 新原砂的添加量为18%，以弥补砂粒的损失。 原砂扣除水分后带入型砂的含泥量：
3%×(100-2)%×18%=0.529%
添加的膨润土质量较差，吸蓝能力只有25ml，含水量10%。 只需3%的混砂即可使型砂强度满足要求。 混砂时膨润土进入型砂的含泥量：
(100-10)% × 3% = 2.7%。
煤粉质量较差，挥发分仅25%，灰分20%，水分5%。 为了防止铸件表面粘砂，在混砂配合料中添加2.5%的煤粉。 煤粉带入型砂中的泥浆：
(100-5)% × 2.5% = 2.375%。
三种材料新引入泥浆的总量为：0.529+2.7+2.375=5.604%。
为了使新带的泥达到混合型砂中含泥量的15%，需要添加不含水、不含泥的原砂量：
相当于原砂含泥和水：37.36/(1-0.2+0.3)=39.33%
所需原砂量已远远超过实际添加原砂量的18%。 长期生产的结果是型砂含泥量越来越多，型砂的性能越来越差，铸件废品率越来越高。
例2：另一家工厂采用优质原料，型砂要求含泥量为13%。 为了弥补砂粒的损失，原砂添加量为10%。 有砂芯的铸件仅有少数，混合芯砂的量可以忽略不计。 各新增材料的灰分含量如下：
原砂是用内蒙古的水洗的。 含泥量0.5%，含水量2%，添加量10%。 带入模具的砂、泥分为：
0.5%×(100-2)%×10%=0.049%
采用含水量10%的优质膨润土。 混砂量仅为0.8%，带入泥含量：
(100－10)% ×0.8% = 0. 72%
煤粉也采用优质，含水量5%，混砂添加量仅为0.3%，将含泥量带入型砂中：
(100－5)%×0.3% = 0.285%
三个因素的总和带来泥点：0.049% + 0.72% + 0.285% = 1.054%。
为了使新泥含量达到同等型砂含泥量13%，需要原砂的稀释量（水和泥含量）：
为了平衡新砂的含泥量，只需要使用原砂的8.32%，添加量不应超过原砂的10%，以弥补砂粒的损失。 能够将型砂性能和铸件质量保持在预期水平。
4、塌陷砂芯的混合
有些铸造厂使用大量树脂作为砂芯粘合剂，以改善塌陷性能。 新落砂设备效率的提高也增加了与塌陷和破碎砂芯混合的旧砂的量。 混合砂芯可替代部分或全部新砂，以弥补型砂的损失，平衡型砂的含泥量。 另外，树脂芯砂的混制还可以利用砂粒上残留的树脂膜部分替代铸铁湿型砂中的煤粉，防止铸件表面粘砂。 流入旧砂的砂芯量与旧砂量的比例取决于工厂的生产条件、铸件类型等多种因素。 一汽汽车公司二铸造厂三型缸体铸件摇出时，部分芯头被筛出，砂芯重量的80%左右塌陷流入旧砂中，占1.96%沙箱中的旧沙。 、3.25%和4.4%。 德国KHD铸造厂使用冷芯盒砂芯和壳芯生产曲轴箱和气缸盖等铸件。 以其中两个铸件为例，第一个铸件震出时，90%的砂芯流入旧砂中，占砂箱内旧砂的6.7%。 另一种铸件砂芯的70%流入旧砂，占旧砂的16.0%。 该铸造厂生产汽车球墨铸铁件和灰铁件，芯砂流入量达到型砂总量的12%。 该砂系不添加新砂，仅依靠塌陷芯砂的流入来满足补充砂量、平衡含泥量、稀释灰分的需要。
为了估算长时间内多次循环后型砂中芯砂的比例，如图所示。 图中添加量为砂芯混合量。 计算条件是假设旧砂流失量等于芯砂流入量。 从图中可以看出，随着循环次数的增加，型砂中芯砂的比例逐渐增大，直至100%。 如果混砂时还加入原砂，其量与混合砂芯的量相同，则最终型砂将由原砂各一半，芯砂各一半。 大量破碎砂芯在旧砂中不断堆积，可能对型砂的性能产生多种负面影响，可采取措施：
⑴型砂粒度变粗
冲击造型铸造厂使用的湿型砂粒度多为70/140，高密度型砂粒度应为50/140，树脂砂芯粒度多为50/100或更粗。 掺入过多的芯砂会导致整个生旧砂的粒径变粗，导致型砂的渗透性增大，铸件表面变得粗糙。 为了防止型砂粒度变粗，可以将除尘系统中的颗粒回收到旧砂中。 必要时还需添加细粒新砂进行修正。 例如，美国一家灰铁铸造厂添加了5%的细砂，浓缩在100目和140目两筛中，以改善型砂粒度。
⑵型砂性能变差
湿型砂掺入大量树脂芯砂，韧性、发散度、湿强度和热湿拉伸强度均下降。 未受热烧毁的芯头损坏效果更为显着。 国外有人认为，有必要稍微延长混炼时间，增加膨润土的用量，以抵消混炼树脂芯砂的不利影响。
⑶ 砂系统容量不足
生产发动机缸体的工厂混入旧砂中的塌陷砂芯数量可能相当大，超过了补充砂粒损失和平衡新材料带入的泥含量所需的数量。 即使混砂时不添加新砂，也常常要刻意扔掉一些旧砂，以避免砂系统中总砂量过多。 扔掉的旧沙是质量最好的沙。 旧砂应回收用于制芯，以减少砂芯混制时新砂的使用量。
⑷型砂团块量增加
未燃砂芯芯和芯头经过破碎、筛分后，仍有相当多的玉米大小的砂团进入混砂机。 经过短时间的混合后，型砂中仍然存在小的芯砂团块。 如果这些小块在砂型内部，不会对铸型和铸件造成损坏； 如果它们在砂型表面，特别是在模型的凹槽或拐角处，就会影响那里的密封性，造成局部松动，可能会粘住。 砂、水洗砂、砂眼、轮廓不清晰等缺陷可增强混砂效果
将沙球打碎。
5、型砂如何与新砂混合
由上可见，混砂的基本材料是旧砂。 任何新的铸造厂或新的造型线都愿意从工厂、本地甚至外地寻找成分和性能合适的旧砂，作为其新安装设备调试和生产的起点。 这主要是因为使用全新的沙子会带来很多困难。
1、新砂受热膨胀很大，特别是573℃时石英相变，导致体积急剧膨胀，很容易造成夹砂、鼠尾等膨胀缺陷。 然而，石英砂经过浇注铁水反复加热后转变成方石英。 当冷却时它不会完全恢复其原始体积，并且当再次加热时其膨胀减小。
2、为了使混合型砂具有工艺规定的强度和抗粘砂性能，需添加大量的膨润土和煤粉。 从试生产开始到正常生产阶段，膨润土和煤粉的添加量逐渐发生变化，必须花费较多的精力随时监测型砂的性能，不断调整添加量。
3、全新砂的型砂含泥量低，型砂的透气度一定要高。 试铸件表面粗糙，甚至有粘砂。
4、全新砂的型砂含泥量、细砂含量和灰分含量较低。 相同紧实率的含水量低，保水性差，对水的敏感性高。 水分含量的轻微偏差（例如±0.20%）可能会导致各种其他性能波动。
5、在相当光滑的新砂表面上涂覆大量膨润土需要更长的混合时间和更多的电能输入。 否则，型砂的韧性和可塑性就会降低。
如果新厂找不到合适的旧砂作为混砂基础材料，可采取以下措施：
1、完善工厂型砂实验室，对各种型砂原料样品的质量和性能进行检测，选择更合适、更优质的材料。 并使用实验室的小型混砂机对型砂进行测试。
2、探索配方时，首先确定膨润土的添加量，以获得合适的湿强度。
3、如果透气性没有超过允许限度，仍然可以用于造型。 例如，型砂的透气度要求为80-100。
刚开始时透气度在140以内仍可以使用，但不能超过160。如果发现透气度过高，需要添加细砂，减小型砂粒径。 另一种对工厂来说可能更方便的方法是在型腔表面喷漆。
4、防砂附着效果的检验主要依靠浇注试验
5、开始使用大型混砂机和造型机时，应注意混砂所需时间可能比正常生产多一倍以上。
六，结论
1、确定湿砂配方，首先要保证强度符合要求，并尽量保证透气度不超过规定范围。
2、添加膨润土和煤粉的目的是为了补偿燃烧损失，并使其他新添加的材料达到与膨润土和有效煤粉相同的有效量。
3、加入新砂的目的是为了补充砂粒的损失，保证型砂的含泥量不增加。
4、塌陷芯砂流入旧砂可代替原砂，但必须注意透气性增加，韧性降低，旧砂量超过容许范围，型砂中出现结块。
5、型砂与新砂混合会造成铸件膨胀缺陷、粘砂缺陷、性能不合适。
