粘土湿型砂及其质量控制

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1、粘土湿型砂及其质量控制山东大学材料科学与工程学院公志光2008年7月山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院目目 录录 第第1 1章章 绪论绪论 第第2 2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料 第第3 3章章 湿型砂性能及其检测湿型砂性能及其检测 第第4 4章章 粘土湿型砂的制备粘土湿型砂的制备 第第5 5章章 铸件常见缺陷及其防止铸件常见缺陷及其防止山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第1章章 绪论绪论粘土湿型砂的特点 湿型砂主要由原砂、膨润土、附加物（煤粉、淀粉等）和水组成。造型过程中，型砂捣实并达到一定紧实度后，形成砂型。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料

2、科学与工程学院第第1章章 绪论绪论图1 粘土湿型砂结构示意图1 原砂砂粒；2、3 水、粘土及其他附加物；4 微孔(孔隙)山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第1章章 绪论绪论 通常使用的硅砂，来源广，便宜，耐火度高。另一方面，原砂砂粒能为砂型（芯）提供众多孔隙，保证型、芯具有一定的透气性，在浇注时，使型内产生的大量气体顺利逸出。 湿型砂按在造型时的情况，可分为面砂、背砂和单一砂。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.1 硅砂的种类及其硅砂的种类及其SiO2含量含量天然硅砂是由火成岩经过风化或变质作用

3、，逐渐剥裂、细化，坚硬的石天然硅砂是由火成岩经过风化或变质作用，逐渐剥裂、细化，坚硬的石英颗粒于其他矿物颗粒部分分离，然后再经水流或风力搬运沉积形成砂英颗粒于其他矿物颗粒部分分离，然后再经水流或风力搬运沉积形成砂矿。这些砂矿按其成矿条件和特点，可以分为河砂、湖砂、海砂、风积矿。这些砂矿按其成矿条件和特点，可以分为河砂、湖砂、海砂、风积砂等几种。砂等几种。人工硅砂是将硅石岩或硅砂岩经过采矿、清洗、粗碎、细啐、筛选等加人工硅砂是将硅石岩或硅砂岩经过采矿、清洗、粗碎、细啐、筛选等加工而成。硅石岩工而成。硅石岩( (又名石英岩又名石英岩) )的二氧化硅含量很高，但岩石坚硬，破碎的二氧化硅含量很高，但岩

4、石坚硬，破碎后所得砂粒为尖角形。硅砂岩由砂粒天然胶结成团块状，结构较松散，后所得砂粒为尖角形。硅砂岩由砂粒天然胶结成团块状，结构较松散，比较容易破碎，胶结的砂粒经加工后仍然保持原来的形状，因此粒形大比较容易破碎，胶结的砂粒经加工后仍然保持原来的形状，因此粒形大多呈钝角形。多呈钝角形。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.1 硅砂的种类及其硅砂的种类及其SiO2含量含量硅砂的SiO2含量及不同用途 铸铁用砂SiO2 85%； 铸钢用砂SiO2 95%山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂

5、用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.2 石英的结构转变特性石英的结构转变特性石英为硅氧四面体相变温度：573时产生体积膨胀，易夹砂。870时也产生相变，故烧过此温度后，用于复膜砂。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.2 石英的结构转变特性石英的结构转变特性图2 硅砂加热时石英各种变体的转变山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.3 矿物组成和杂质成分的影响矿物组成和杂质成分的影响 硅砂中除石英外还含有长石、云母、铁的氧化物、硅酸盐

6、以及粘土等矿物。这些矿物的存在降低了硅砂的耐火度，因此皆称为杂质矿物。8590939698最小SiO2含量(质量分数，%)8590939698分级代号表1 硅砂按SiO2含量分级山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.4 硅砂的含泥量硅砂的含泥量 原砂中含有的直径小于0.020mm的颗粒其质量分数称为原砂的含泥量。铸造用硅砂中含泥量见表2。表2 硅砂含泥量分级(GB/T9442-1998)2.01.00.50.30.2最大含泥量(%)2.01.00.50.30.2分级代号山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程

7、学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.5 硅砂的粒度和表示方法硅砂的粒度和表示方法0.0530.0750.1060.1500.2120.3000.4250.6000.8501.7003.350筛孔尺寸/mm2702001401007050403020126筛 号表3 铸造用实验筛筛号与筛孔尺寸的关系(GB/T9442-1998)山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.5 硅砂的粒度和表示方法硅砂的粒度和表示方法 按照筛分后各筛上的停留量占砂样总量的质量分数，其中相邻三筛停留量的质量分数不小

8、于75%或相邻四筛停留量不少于85%，即视此三筛或四筛为该砂的主要粒度组成，然后以其首尾筛号表示，如40/70或50/140。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.6 硅砂的表面状态和颗粒形状硅砂的表面状态和颗粒形状 硅砂的实际比表面积与理论比表面积(即同样体积的圆球形砂粒的比表面积)之比称为硅砂的角形因数S，即：TWSSS式中：Sw-硅砂的实际比表面积(cm2/g); Sw-硅砂的实际比表面积(cm2/g);山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂

9、2.1.6 硅砂的表面状态和颗粒形状硅砂的表面状态和颗粒形状1.45钝角形钝角形1.63尖角形尖角形1.30椭圆形椭圆形1.63方角形方角形1.15圆形圆形角形因数角形因数分级代号分级代号形状形状角形因数角形因数分级代号分级代号形状形状表4 硅砂颗粒形状与角形因数的关系(GB/T9442-1998) 颗粒较圆（角形因数小）的砂粒，型砂的流动性好，紧实密度较高，透气性好。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.7 硅砂的加工硅砂的加工水洗和擦洗 硅砂原矿中颗粒直接小于0.020mm的泥分以及砂粒表面的一些污染物一般都需要

10、通过水洗或擦洗予以清除。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.8 标准砂标准砂 根据国家专业标准检定铸造粘结剂用标准砂(JB/T9224-1999)的规定，检定铸造粘结剂用的标准砂由内蒙古自治区哲里木盟通辽大林型砂厂生产，其性能应符合以下要求： 二氧化硅质量分数不小于90%，泥分及水的质量分都不大于0.3%，角形因数不大于1.30，粒度组成应符合表5的要求。山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.1 硅砂硅砂2.1.8 标准砂标准砂表5 检定铸造粘结剂用标准砂的

11、粒度组成(JB/T9224-1999)381317404618233100工艺试样湿压强度/kPa35710等级代号表7 铸造用膨润土按湿压强度值分级(JB/T9227-1999)山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.2 膨润土膨润土2.2.1 概述概述0.5-1.51.5-2.02.0-2.52.5工艺试样热湿拉强度/kPa5152025等级代号表8 铸造用膨润土按热湿拉强度值分级(JB/T9227-1999)山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院第第2章章 湿型砂用原材料湿型砂用原材料2.2 膨润土膨润土2.2.2 铸