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​影响型砂耐火度的主要因素

2022-12-28 09:39:11

影响型砂耐火度的主要因素

影响型砂耐火度的主要因素有:

1) 原砂。原砂的化学成分和矿物组成中有较多的低熔点物质(如Na₂O、MgO、CaO、Fe₂O₃等)时,耐火度均降低。砂粒颗粒度大、角形因数小的原砂,其热容大,比表面积小,吸收的热量少,不易熔化,故粗砂、圆形砂的耐火度比细砂、尖角形砂、多角形砂的耐火度高。所以铸件越大,采用的原砂也越粗,这除了能改善透气性外,也提高了耐火度。

2)粘土。粘土的耐火度比砂粒的耐火度低,增加型砂中的粘土含量会降低型砂的耐火度。采用具有高粘接能力的粘土可减少粘土用量,相应提高了型砂的耐火度。

(10)型砂流动性型(芯)砂在外力或自重的作用下,沿模样(或芯盒表面)移动和砂粒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时的劳动强度,提高生产率和便于实现造型、制芯过程的机械化。

(11)可塑性与韧性可塑性是指造型时型砂能够形成形状完整、轮廓清晰、尺寸准确的砂型的能力。可塑性是砂型铸造的基础条件。可塑性好的型(芯)砂,造型、起模、修型方便,铸件表面质量较高。粘土砂的可塑性是通过粘土被水润湿后,在砂粒表面形成一层薄膜,外力作用时砂粒沿着薄膜产生滑移而获得的。型砂中粘土含量越多,砂粒越细,可塑性就越好。一般情况下,凡是提高型砂湿强度的因素,均可使可塑性提高。

韧性是指型砂抵抗外力破坏的性能。韧性差的型砂起模时铸型容易损坏。增加粘土加入量和相应地增加含水量可明显地提高型砂的韧性。型砂中失效粘土和粉尘的含量增加,将使型砂的变形量显著减小,韧性变差,起模困难。型砂的韧性用破碎指数来表示。

(12)保存性配制好的型砂和芯砂放置一段时间后,仍能保持其原有使用性能的能力称为保存性。粘土砂放置一段时间会失去水分,树脂砂会自行硬化,水玻璃砂会与空气中的CO₂接触产生固化,这些都会影响型砂和芯砂的保存性。保存性一般用可使用时间来表示。

(13)吸湿性烘干或硬化后的砂型和砂芯吸收水分的能力称为吸湿性。砂型和砂芯在浇注前的贮存过程中会吸收空气中的水分,使砂型和砂芯含水量增加,这可能会导致铸件产生气孔或夹砂缺陷。吸湿性与型砂和芯砂中的水溶性材料含量以及放置时间、空气湿度等有关。

(14)粘模性造型或制芯时,型(芯)砂粘附在模样(或芯盒)表面的性质称为粘模性。粘模是由于型(芯)砂的粘结材料与模样表面的附着力超过了砂粒之间粘结膜的凝聚力造成的,故粘模性与粘结材料和模具材料有关。润湿的粘土对木材的附着力比铁大,故木模样比铁模样易粘模。当型砂的温度高,模样的温度低时,因水蒸气凝结,易发生粘模。粘土砂中含水量越高,粘土含量越低,越易发生粘模。为了减轻粘模,木质模样和木质芯盒表面应涂装,或涂覆防粘模材料,如石墨粉、石松子粉、滑石粉、煤油等,还可降低型砂含水量,使用内聚力较大的钠基膨润土,且型砂温度不宜过高。

(15)发气性发气性是指型砂和芯砂被加热时析出气体的能力,用单位质量型砂或芯砂被加热时产生的气体量(cm³/g)来表示。影响发气性的因素主要有:1)发气物质。随着发气物质(如粘土砂中的水分、木屑、重油等)的增加,发气量增大;型砂和芯砂中添加有机粘结剂如糖浆、糊精等,发气量急剧增加。2)浇注温度。浇注温度提高,会促进发气量的增加。在考虑发气性时,大量发气的时刻和发气速度非常重要。如果大量发气出现在凝固初期,则产生气孔的可能性较大。

(16)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。在液态金属的热作用下,铸型产生大量气体,如果砂型、砂芯不具备良好的排气能力,浇注过程中就有可能发生呛火,使铸件产生气孔、浇不到等缺陷。砂型的排气能力,一方面靠冒口和穿透或不穿透的通气孔来提高;另一方面取决于型砂的透气性。

影响透气性的因素很多,主要包括:

1)原砂。砂粒的大小、粒度分布、粒形、含泥量等都会影响透气性。圆形、粗颗粒、粒度均匀、含泥量少的原砂透气性较好。

2)型砂紧实度及旧砂中的灰分。型砂紧实度越高,空隙越小,透气性越低。但是,紧实度达到一定程度后,透气性变化不大。粘土砂中的煤粉、失效粘土、滑石粉等灰分含量高时,透气性下降。

3)粘结剂种类及其加入量。粘结剂的种类及其高温时是否会发生燃烧、蒸发或分解,会对透气性产生一定的影响。粘土、树脂和水玻璃等各种粘结剂加入量过多时,都会造成型砂空隙减小,透气性下降。

4)附加物的种类及其加入量。粘土砂中的煤粉,树脂砂中加入的氧化铁粉等附加物,会对透气性产生一定的影响。

5)混砂工艺。混砂时使粘结剂均匀地包覆在原砂表面,以及对型砂进行渗匀处理和松砂处理等可提高透气性。

6)涂料状况及涂料层的厚度。不涂覆涂料的砂型的透气性高。涂料层厚度大,透气性差。涂料中的某些添加物高温燃烧后留下空隙,会改善透气性。应该注意的是,不应误认为型砂透气性越高越好,因为,透气性高表明砂粒间孔隙直径较大,金属液易于渗入砂粒间的孔隙中,从而造成铸件表面粗糙和发生机械粘砂。为了使铸铁用湿型砂具有良好的抗机械粘砂性能且能制得表面光洁的铸件,型砂除应有适宜的透气性外,还应含有煤粉或其他有机附加物(如重油、沥青等)。这些材料在浇注受热后,产生大量挥发物,在高温下发生气相分解,在砂粒表面沉积形成光亮炭,从而可以防止铸铁件表面机械粘砂,降低铸件表面的粗糙度。

(17)退让性合金在凝固和冷却过程中会发生收缩现象,此时要求铸型相关部位发生一定的变形或退让,否则,铸型会阻碍铸件收缩,使铸件内产生收缩应力(机械阻碍应力),甚至造成铸件开裂。这种型砂随着铸件收缩而减小其体积的能力称为退让性,也称为容让性。退让性小时,型砂的退让性主要取决于该型砂的热强度。热强度高,抵抗金属液机械作用力的能力强,但退让性差。粘土型砂随粘土和水分含量的增加退让性下降。在型砂中加入木屑、焦炭粒等附加物时有助于提高退让性,尤其以木屑作用Z为显著。在要求有较高退让性的砂芯(如管类铸件的砂芯)中,常使用稻草绳,铸件收缩时,草绳已烧掉,砂芯就不会阻碍铸件的收缩,清砂也比较容易。

(18)复用性复用性是指型砂能保持原有性能而能反复使用的能力。由于砂粒反复热胀冷缩而破碎,粘土受热失去结构水而成为失效粘土,使型砂性能不断恶化。对于粘土砂而言,钠基膨润土的复用性很好,活化处理的膨润土次之,普通粘土较好,钙基膨润土的复用性Z差。

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