鋁熱焊接鋼軌所用的材料

1、. .第七章 鋁熱焊接鋼軌所用的材料第一節(jié) 鋁熱焊劑鋁熱焊接的質(zhì)量與鋁熱焊劑有直接關(guān)系，優(yōu)良的鋁熱焊劑才能得到符合質(zhì)量要求的鋁熱到鋼。鋁熱焊劑的質(zhì)量與鋁熱焊劑組成材料的選擇，化學(xué)成分，物理狀態(tài)，加工工藝和鋁熱焊劑的合理配方有關(guān)。所以應(yīng)嚴(yán)格按照各項技術(shù)規(guī)程要求進(jìn)展。從事鋁熱焊接人員必須對鋁熱焊劑的組成、性能、應(yīng)用范圍與保管方法等有一定的了解，才能更好地保管和使用鋁熱焊劑，在合理的焊接工藝配合下，防止缺陷的產(chǎn)生，從而獲得優(yōu)良的焊接效果。一 鋁熱焊劑的組成鋁熱焊劑的組成可分為三局部：1.鋁熱焊劑的主要組成局部：鋁粉、氧化鐵、鐵丁頭和鐵合金，石墨等。2.鋁熱焊劑的輔助材料：鎂砂等。3.鋁熱焊劑的引燃劑

2、：高溫火柴。二 鋁熱焊劑的配方計算鋁熱焊劑的配方直接影響著鋁熱焊劑的質(zhì)量，鋁熱焊劑的質(zhì)量又是影響焊接接頭質(zhì)量的重要因素之一，因此，鋁熱焊劑配方是較重要的問題。鋁熱焊劑配方的計算是以鑰熱化學(xué)反響和冶金理論為根底的，同時又根據(jù)各種組成材料的化學(xué)分析，機(jī)械性能檢驗進(jìn)展必要的試驗，以求得能夠滿足各項機(jī)械性能與化學(xué)成分要求的鋁熱焊劑配方。鋁熱焊劑配方主要需確定三個問題：1.鋁粉和氧化鐵的配合比鋁粉和氧化鐵是鋁熱焊劑中的主要組成局部，鋁熱焊劑的計算也主要以這兩頂為根底，因此，鋁粉和氧化鐵的合理配比是鋁熱焊劑的關(guān)鍵。從理論上說，鋁粉和氧化鐵的反響，要使氧化鐵中的鐵全部被復(fù)原出來而無剩余的氧化鐵存在。鋁除保證

3、復(fù)原氧化鐵外，還要求有微量鋁過渡到焊縫中去，對鋼起細(xì)化晶粒的作用。鋁粉以金屬鋁含量(即鋁粉中實際能與氧化鐵起作用的局部)，氧化鐵以氧化鐵中三氧化二鐵(FeO3)和氧化亞鐵(FeO)含量為計算根底。(1)根據(jù)化學(xué)反響式氧化鐵中FeO所需的鋁量根據(jù)化學(xué)反響式()，可以求出氧化鐵中FeO和鋁粉起化學(xué)反響肘，每克Fe O所需鋁量d： 3Fe O 十 2Al 3Fe 十 Al2O3十199.5千卡(I)215.55克53.96克167.55克101.96克d53.96/215.55=0.2503克即每1克FeO需02503克鋁。(2)根據(jù)化學(xué)反響式氧化鐵中 Fe2O3所需的鋁量根據(jù)化學(xué)反響式()，可以求

4、出氧化鐵中Fe2O3和鋁粉起化學(xué)反響時，每克Fe2O3所需鋁量f：Fe2O3 十 2Al 2Fe 十 AL2O3十198.3千卡 ()159.7克53.96克111.7克101.96克f53.96/159.7=0.3379克即每l克 Fe2 O3需0.3379克鋁(3)鋁熱焊劑中鋁粉參加量的近似計算從上列(I)、()兩式中，可以求出鋁熱焊劑中FeO和Fe2O3分別所需的鋁量(即d和f值)。但由于鋁熱焊劑組成材料中的鋁粉含金屬鋁量不同，氧化鐵中含F(xiàn)eO和Fe2O3的量在不同處理工藝下也不一樣，隨著鋁熱焊劑氧化鐵的FeO和Fe2O3含量不同，要求鋁粉的參加量也不同。鋁熱焊劑中鋁粉參加量可按照以下近

5、似簡化計算式計算：甲式中： Al焊鋁熱焊劑中鋁粉參加量(克)；b氧化鐵中氧化亞鐵(FeO)含量(%)；C氧化鐵中三氧化二鐵(Fe2O3)含量(%)；A金鋁熱焊劑鋁粉中金屬鋁含量()；H鋁熱焊劑量(克)(這里僅包括鋁粉和氧化鐵)；d、f值見上(I)、()兩式。(4)鋁熱焊劑中氧化鐵參加量根據(jù)鋁熱焊劑中鋁粉參加量的計算式(甲)求得鋁粉的參加量后，可以由此求出氧化鐵的參加量 F氧=H AI焊 (乙)式中： F氧鋁熱焊劑氧化鐵中(FeO十Fe2O3)總量。從以上可以看出，鋁熱焊劑中鋁粉和氧化鐵的計算，根本上是按照化學(xué)反響式，但實際上，由于考慮到鋁粉中金屬鋁含量和氧化鐵中雜質(zhì)等因素，因此上列(甲)、(乙

6、)兩計算式僅為近似計算式，所以在計算實際用量時，還應(yīng)據(jù)據(jù)試驗，找出校正系數(shù)，這樣，才能使所配制的鋁熱劑獲得最好質(zhì)量的效果。2.鐵丁頭參加量鐵丁頭參加的作用是調(diào)節(jié)鋁熱焊劑反響時的溫度和增加鐵水，參加的數(shù)量和焊劑數(shù)量有關(guān)。預(yù)熱法鋁熱焊時，鐵丁頭參加量占鋁粉和氧化鐵總量的10%至20%；如果采用不預(yù)熱鋁熱焊時，鐵丁頭參加量應(yīng)考慮少加或不加，以便于提高鋁熱鋼水溫度。3.鐵合金的參加量鐵合金的參加主要是使焊縫金屬具有一定的化學(xué)成分和機(jī)械性能。鐵合金在鋁熱焊劑中的參加量要根據(jù)鋁熱鋼對化學(xué)成分的要求、鋁熱鋼水重量、合金元素含量和鐵合金的過渡系數(shù)而定。鐵合金的過渡系數(shù)與其在坩堝中放置高度有關(guān)，放置低那么過渡系

7、數(shù)高，不過在這樣的情況下合金元素不能均勻地分布在焊縫金屬中。因此，為了使會金元素能均勻分布于焊縫金屬中，應(yīng)進(jìn)展屢次試驗以求得合金放置的理想高度。鐵合金參加量可以按照下式計算：Mg×m1/G×m2式中： M鐵合金參加量；g鋁熱鋼水重量；m1鋁熱鋼水中該合金元素的含量(%)；G合金元素過渡系數(shù)；m2鐵合金中該合金元素的含量(%)?？傊?，鋁熱焊劑的配方計算是以上述各項為根底，根據(jù)鋁熱焊劑組成材料的化學(xué)成分物理要求，從理論上進(jìn)展計算外，更重要的是通過科學(xué)試驗，反復(fù)實踐，采用優(yōu)選法等，以求得最好的配合比。三 鋁熱焊劑的生產(chǎn)1鋁熱焊劑原材料的要求和加工工藝原材料的化學(xué)成分的選擇和加工工

8、藝以及加工后材料的化學(xué)成分、顆粒度、各項材料的配合比等對鋁熱焊劑具有特別重要的意義。(1)鋁粉：鋁熱焊劑中主要組成之一，它主要起復(fù)原氧化鐵的作用。鋁在地殼中的含量約占7.5%，比鐵在地殼中的儲藏量多將近兩倍，比其他有色金屬儲藏量的總和還多數(shù)倍。我國有極其豐富的鋁礦資源。鋁是銀白色金屬，比重小，導(dǎo)電性 能高，導(dǎo)熱性能良好。工業(yè)用鋁(99.5% Al)在658oC熔化，化學(xué)純鋁(99.99% Al)熔點為660oC，鋁在2000 oC沸騰。對鋁錠化學(xué)成分的要求：鋁熱焊劑一般要求鋁錠有較高的純度，金屬鋁含量高，銀中有害雜質(zhì)如鐵，硅，銅，雜質(zhì)總和少。鋁熱焊劑所用的鋁錠含鋁量應(yīng)大于995%。對加工后鋁粉

9、化學(xué)成分的要求：一般要求鋁粉中金屬鋁含量高，雜質(zhì)少。鋁熱焊劑所用鋁粉金屬鋁含量應(yīng)大于98%，雜質(zhì)要少；質(zhì)量要求穩(wěn)定。鋁與空氣接觸很容易被氧化，而鋁熱焊要求鋁粉不被氧化，因為氧化鋁不但在反響中延緩了燃燒作用，而且降低了復(fù)原能力，影響焊接質(zhì)量。所以制成的鋁粉應(yīng)防止潮濕，有時由于儲藏或處理不當(dāng)，可能形成氫氧化鋁，在高溫反響下，會產(chǎn)生水，分解成氫和氧，以致引起氣孔等缺陷，所以鋁熱焊劑要求鋁粉化學(xué)成分適宜外，應(yīng)用塑料袋密封好。對鋁粉粒度的要求：粒度大小反響速度影晌很大，顆粒度太大反響時間長而且熱量損失大，所以鋁熱焊劑對鋁粉粒度有一定的要求范圍；一般采用粒度小于0.6mm的鋁粉，并且要求不同粒度的鋁粉按一

10、定比例進(jìn)展配制。鋁粉的加工工藝按鋁熱焊劑規(guī)定要求的鋁錠，經(jīng)化學(xué)分析合格后，置于熔鋁坩堝內(nèi)，待鋁熔化后，要繼續(xù)加熱并保持在一定的溫度范圍內(nèi)，用環(huán)風(fēng)噴霧器把鋁液吹制成細(xì)小的鋁粉。在噴制過程中要經(jīng)常觀察鋁液流量和吹散情況，并適當(dāng)調(diào)整風(fēng)壓，以保證鋁粉粒度在要求范圍內(nèi)。收集好的鋁粉按規(guī)定要求進(jìn)展不同粒度的篩分，篩分后必須分別用塑料袋裝好置于專用容器中，密封保存。鋁粉是鋁熱焊劑主要材料之一，一定要求保證質(zhì)量，所以對化鋁坩堝與工作場地要求十分干凈，并應(yīng)注意防塵，防火，防氧化。鋁粉易受潮，氧化變質(zhì)，使其金屬鋁含量降低，直到現(xiàn)在接影響到鋁熱焊劑質(zhì)量。鋁粉除在加工后應(yīng)進(jìn)展化學(xué)分析外，還應(yīng)定期檢查和化驗金屬鋁成分。

11、鋁粉是易燃品嚴(yán)禁與氧化鐵粉末、油類等物放在一起，嚴(yán)禁受潮，水浸和過熱遇火等，應(yīng)按照鋁熱焊劑平安生產(chǎn)規(guī)那么進(jìn)展生產(chǎn)。(2)氧化鐵：鋁熱焊劑主要材料之一，氧化鐵一方面可以供給反響時需要的大量氧產(chǎn)生熱量，另一方面，復(fù)原的鐵可以作為焊接的填充金屬。氧化鐵有三種化合物和不同的理論舍氧量：氧化亞鐵(FeO)的理論含氧量(重量百分比)是22.22%，三氧化二鐵(Fe2O3)的理論含氧量是30.0%，磁性氧化鐵(Fe3O4)的是27.58%。氧化鐵是軋鋼廠的廢品，最好要求熱軋普通碳素鋼時，從鋼材外表脫落的碎氧化鐵皮。從氧化鐵的來源方面，希望能有固定不變的粒度范圍和一定的化學(xué)成分，氧化鐵原料中氧化亞鐵(FeO)

12、含量較高，為了到達(dá)鋁熱焊劑要求的FeO和Fe2O3含量，氧化鐵皮可以通過回轉(zhuǎn)爐焰燒氧化法增加氧含量。氧化鐵的氧化是從外表氧化逐漸深入到顆粒內(nèi)部，所以氧化鐵顆粒的表層由三氧化二鐵組成，而核心局部那么由氧化亞鐵組成，在表層與核心之間還有一小層磁性氧化鐵，大顆粒的氧化鐵中氧化亞鐵的含量比小顆粒為高，也就是說，氧含量隨顆粒大小而變化。 對氧化鐵原材料化學(xué)成分的要求：焊劑一般要求氧化鐵原材料合FeO量在60%左右，硫、磷雜質(zhì)含量都需在0.05%以下，否那么影響鋁熱鋼含硫、磷量，所以必須嚴(yán)格選擇氧化鐵原材料。 對加工后氧化鐵化學(xué)成分的要求：一般要求氧化鐵中FeO和Fe2O3控制在一定的穩(wěn)定范圍內(nèi)，同時要求

13、硫、磷含量都必須在0.05%以下。氧化鐵中主要成分是Fe2O3，其次是 FeO，磁性氧化鐵含量很少，所以要正確控制FeO和Fe2O3含量。假設(shè)FeO含量高，那么Fe2O3含量就低，同樣數(shù)量的氧化鐵，供給鋁粉的氧就要減少，鋁熱焊劑就不能充分反響，氧化鐵就不能完全被復(fù)原，就有多余的氧化鐵進(jìn)入焊縫內(nèi)，使焊縫質(zhì)量受到影響，所以一定要嚴(yán)格按照鋁熱焊劑技術(shù)規(guī)程要求進(jìn)展之。 對氧化鐵粒度要求：氧化鐵顆粒大小對鋁熱焊劑反響速度是直接有關(guān)的，為了控制反響速度，所以對氧化鐵的粒度要有規(guī)定，一般要求在一定范圍內(nèi)，過細(xì)的氧化鐵最好不使用，因為這些小顆粒含硅酸鹽最多。 氧化鐵的加工工藝1)過篩：入廠的氧化鐵皮必須用規(guī)定

14、孔徑的篩子過篩，以去除大塊氧化鐵皮、鐵塊和大顆粒雜質(zhì)。2)清洗：用清洗機(jī)清洗，以除去油污、泥土等雜質(zhì)。3)烘干：清洗后的氧化鐵皮送進(jìn)烘干回轉(zhuǎn)爐進(jìn)展烘干。4)粗篩：進(jìn)展粗篩，粒度合格的進(jìn)展下道工序。5)焙燒：于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)展焙燒，為了嚴(yán)格控制FeO和Fe2O3的含量，每小時進(jìn)展化學(xué)分析一次。6)細(xì)篩：熔燒化驗合格的氧化鐵按規(guī)定要求經(jīng)過細(xì)篩，然后要確?？菰铮诪楸４?。7)磁選：去除雜質(zhì)，必須適當(dāng)調(diào)整電流，使磁選能保證效率又能把雜質(zhì)除去。磁選加工時應(yīng)特別注意防止氧化硅和其他雜質(zhì)混入。8)化學(xué)分析：磁選后的氧化鐵經(jīng)混勻后取假設(shè)干今樣品進(jìn)展化驗，確定其氧化亞鐵(FeO)含量，分析數(shù)據(jù)在要求

15、范圍內(nèi)的，可留作混合用。9)混合：這是很重要的工序，混合均勻后，需再進(jìn)展化學(xué)分析，合格后嚴(yán)封待用。氧化鐵是鋁熱焊劑中含量最多并起主要作用的材料，因此必須嚴(yán)格按照鋁熱焊劑技術(shù)規(guī)程進(jìn)展。加工好的氧化鐵應(yīng)該使其氧化亞鐵 FeO含量、粒度在鋁熱焊劑要求范圍內(nèi)，要枯燥、無雜質(zhì)、無油污。合格的氧化鐵要貯藏好備用。如氧化鐵存放超過規(guī)定的時間，在使用前必須經(jīng)過化學(xué)分析，合格的方可使用。(3)鐵丁頭：為了控制鋁熱鋼水溫度和增加鋼水生成量，在鋁熱焊劑中參加適量的鐵丁頭。對鐵丁頭化學(xué)成分的要求：對低碳或低合金鋼焊縫來說，鋁熱焊劑所用的鐵丁頭為普通低碳鋼材料，一般合碳量在0.2%以下。加工后的鐵丁頭：其一般合碳量在0

16、.2%以下，要求枯燥、無油、無雜質(zhì)。對鐵丁頭粒度要求：一般要求粒度在4mm以下。鐵丁頭的加工工藝收集制釘工廠在制釘過程中切制鐵釘尖時的下腳料，經(jīng)去除雜質(zhì)，清洗，在一定的溫度下加熱處理至呈清灰色或蘭灰色后再篩分磁選，合格品裝入容器內(nèi)封蓋嚴(yán)密，以防受潮。加工后的鐵丁頭如為褐色那么說明鐵丁頭合有氫氧化物，這種鐵丁頭不準(zhǔn)投入生產(chǎn)應(yīng)用，以免造成焊接缺陷。(4)鐵合金：為了提高焊縫的強(qiáng)度和硬度，在鋁熱焊劑中，須參加一定數(shù)量的鐵合金，例如錳鐵、硅鐵以及其他的鐵合金等。其參加的合金數(shù)量主要根據(jù)鋁熱鋼的化學(xué)成分，以及對焊縫硬度、強(qiáng)度等機(jī)械性能的要求而定。對鐵合金的化學(xué)成分要求：主要根據(jù)焊縫的化學(xué)成分來定。對鐵合

17、金粒度要求：鐵合金需粉碎成一定粒度大小，一般要求粒度在4毫米以下。對鐵合金的加工工藝按鋁熱焊劑技術(shù)規(guī)程要求經(jīng)化學(xué)分析符合要求的鐵合金要經(jīng)粉碎、篩分和烘干處理。烘干后的鐵合金，需在短期內(nèi)用完，并用塑料袋封裝，貯存于枯燥、干凈的容器中。(5)石墨：為了增碳，需參加少量的石墨。對石墨化學(xué)成分主要要求具有高的合碳量和低的灰分和雜質(zhì)等，并且原料來源要穩(wěn)定，不要隨意變動。用球磨機(jī)對成分適宜的石墨進(jìn)展磨細(xì)，然后過篩備用。(6)鎂砂：用作坩堝封閉口用料，要求鎂砂含氧化鎂較高，枯燥，干凈無污，粒度不能太粗(太粗不易上浮)，一般粒度要求在0.10.4mm。鎂砂經(jīng)碾碎，篩分，烘干，冷卻后要求密封以免受潮，影響鋁熱鋼

18、水質(zhì)量。(7)鋁熱焊劑的引燃劑(高溫火柴)鋁熱焊劑的燃燒反響是用特制的引燃劑(高溫火柴)點燃的。高溫火柴燃燒溫度在1000 oC以上，它是由鋁粉，鎂粉和粘結(jié)劑等制成。高溫火柴由引燃層和高溫層組成，將引燃層擦燃后即引燃高溫層，發(fā)生劇烈燃燒，產(chǎn)生高溫將鋁熱焊劑引燃。高溫火柴要求化學(xué)性能比較穩(wěn)定，在一般情況下不能燃燒，但在猛烈撞擊下或與磷面磨擦?xí)r，即能發(fā)生燃燒。它容易受潮，受潮后水分不易去掉，致使燃燒溫度降低，甚至擦不燃，保存時要特別注意。高溫火柴屬于易燃危險品，必須要為保管，防止受潮和撞擊，不得與鋁熱焊劑混裝和保存，末用完的火柴應(yīng)放回塑料袋的火柴盒內(nèi)。2.焊接鋼軌接頭用的鋁熱焊劑的制造(1)配制鋁

19、熱焊劑配方經(jīng)研究試驗，在化學(xué)成分和各項機(jī)械性能到達(dá)要求后，生產(chǎn)工廠要嚴(yán)格按照鋁熱焊劑技術(shù)規(guī)程要求備料配制。(2)稱量，混合和包裝各種材料的稱量要準(zhǔn)確，尤其是鋁粉?？刹捎米詣臃Q量裝置，分別稱量每包鋁熱焊劑的鋁粉、氧化鐵、鐵丁頭。對每包鋁熱焊劑單獨進(jìn)展混合，混合要求均勻，否那么影響正常的鋁熱反響和鋼水溫度的均勻性，不能保證焊接接頭的質(zhì)量。混勻后把鋁熱焊劑放入塑料包裝袋中，裝好后復(fù)查重量，放入總包裝袋中。然后把分別包裝好的稱量準(zhǔn)確的合金劑、坩堝封閉口用料和鐵帽等放入總包裝袋中。整個過程應(yīng)按照鋁熱焊劑技術(shù)規(guī)程進(jìn)展，嚴(yán)防受潮，嚴(yán)禁煙火。3.鋁熱焊劑的檢驗鋁熱焊劑原材料和加工制造后的材料必須嚴(yán)格按照各項技

20、術(shù)規(guī)定進(jìn)展必要的化學(xué)分析和物理機(jī)械性能的試驗。配好的鋁熱焊劑必須按照制訂的鋁熱焊劑產(chǎn)品檢驗方法進(jìn)展檢驗。鋁熱焊劑制造廠的檢驗主要有：正常生產(chǎn)中的檢驗。產(chǎn)品定期檢驗。原材料，加工工藝和設(shè)備變更時的檢驗。采用新配方時產(chǎn)品的檢驗。在進(jìn)展焊接質(zhì)量檢驗時，對于質(zhì)量上出現(xiàn)的問題，可以參照第三章鋁熱焊接鋼軌的質(zhì)量一章中有關(guān)影響質(zhì)量的因素進(jìn)展分析，只有在各項檢驗工程完全合格后，方準(zhǔn)出廠。第二節(jié) 砂型一 砂型應(yīng)具備的條件1.足夠的強(qiáng)度，型砂制成砂型后應(yīng)具有一定的濕強(qiáng)度和干強(qiáng)度，在鋼水流人鑄型時可以不被沖垮，不變形，并且保持要求的尺寸。2.耐高溫性：可以經(jīng)受高溫鋼水的作用，保持不熔化、不粘砂，并不與鋼水發(fā)生不利的

21、化學(xué)反響。3.透氣性：型砂應(yīng)具有足夠的透氣性，這樣可以使鋼中溶解的氣體和鑄型內(nèi)的氣體在澆注過程中及時排出，防止形成氣孔等缺陷。二 砂型的組成鋁熱焊接鋼軌所用的濕模砂主要由砂、粘結(jié)劑和水組成。1.造型用砂鋁熱焊接鋼軌造型用砂使用的是鑄造用砂。在用砂選擇上，要注意砂子的化學(xué)成分和顆粒形狀以及含泥量等，一般造型用砂其SiO2%含量愈高，型砂的耐火度愈高。在型砂顆粒形狀方面以圓形成近圓形可以獲得較好的透氣性。砂子的含泥量應(yīng)該愈少愈好，含泥量過高不僅使型砂的透氣性變壞，而且也使型砂的耐火度降低。造型用砂種類很多，在滿足使用要求的性能情況下，應(yīng)以就地取材為宜。河砂雖然一般顆粒多具圓角形，砂粒之間可以有較多

22、的空隙，在透氣性方面是較有利的，但由于一般含低熔點雜質(zhì)較多，因此耐火度較低，在高溫鋼水作用下容易造成局部熔化或粘砂。人造石英砂是由天然的石英巖經(jīng)人工粉碎后并經(jīng)篩分，按顆粒大小分級編號，這種砂的SiO2%含量高，因此耐火度高，并且含泥量極少，因此采用這種砂配砂時需另加粘結(jié)劑或耐火粘士，才能使砂具有所要求的強(qiáng)度。人造石英砂顆粒呈尖角狀，透氣性沒有圓形砂粒好，這種石英砂由于經(jīng)過加工，價格也較貴些。天然硅砂的SiO2%含量也較高，因此也具有較高的耐火度。這種砂一般顆粒雖小但多呈圓角狀，透氣性較好，并且由于不需另外加工，因此本錢較低；天然硅砂根據(jù)其粒度分布情況不同，如果細(xì)顆粒含量過高影響透氣性時，可以篩

23、分一局部后再使用。除此以外，我國有些地區(qū)所產(chǎn)紅砂的SiO2%含量低，并且粘土含量較高，耐火度和透氣性都不能滿足要求。.型砂中的水分；濕型砂的水分含量對于鑄造質(zhì)量的影響是很大的。含水量過多使透氣性降低，含水量過少那么降低型砂的強(qiáng)度，同時濕型砂中含水分過多也容易引起焊縫形成氣孔，因此要嚴(yán)格控制含水量。型砂中水分的多少要根據(jù)型砂粒度、粘結(jié)劑用量而定，一般經(jīng)混砂后要求水分含量在57%(重量比)即可。三 型砂性能和測定方法鋁熱焊接鋼軌所要求的型砂性能主要有：1透氣性氣體在鋼中的溶解度是隨著溫度的提高而增加的(圖5l)。鋁熱焊接鋼軌所用的鋼水溫度比一般鑄鋼溫度要高得多(達(dá)2000oC以上)，因此當(dāng)高溫鋼水

24、注入鑄型后，在冷卻的過程中將放出氣體，此外型腔內(nèi)的氣體以及造型材料遇到鋼水后外表產(chǎn)生的氣體，都要在鋼水凝固前由焊縫中排出，因此要求型砂具有較高的透氣性。測定型砂透氣性的方法一般是使用專門的型砂透氣性測定器，用規(guī)定尺寸的型砂試樣(一般是50×50毫米)，由測定器的表盤直接讀出透氣性的數(shù)值，可以測出型砂在干態(tài)和濕態(tài)下的透氣性數(shù)值。2型砂強(qiáng)度鋁熱焊接鋼軌用的型砂應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，這樣可以在工地使用的情況下，經(jīng)受搬運而不破損。同時應(yīng)具有一定購干強(qiáng)度以使鋼水澆注后到凝固前不致受到鋼水的沖擊而破壞。圖7-l 氫在鐵中的溶解度與溫度的關(guān)系定量的測定型砂強(qiáng)度是使用型砂強(qiáng)度試驗儀。這種試驗儀的型式雖各

25、有不同，但都是使用規(guī)定尺寸的型砂試樣在試驗僅上加負(fù)荷至破壞，由表盤上讀出破壞時的負(fù)荷值或單位面積的強(qiáng)度值。試驗儀上可以測出型砂的干、濕態(tài)抗壓強(qiáng)度值和抗剪強(qiáng)度值，有些型砂強(qiáng)度試驗儀也可測出型砂的抗X強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度值。在工地上由于條件的限制，常常根據(jù)經(jīng)歷來估計型砂強(qiáng)度，例如用手取已配好的型砂捏成一團(tuán)，然后用拇指自砂團(tuán)中央分成兩半，如果分開后的砂團(tuán)彈得較遠(yuǎn)說明型砂強(qiáng)度較好，如果彈得較近說明型砂強(qiáng)度低。3耐火度鋁熱焊接鋼軌用的型砂是屬于酸性耐火材料，其耐火度主要取決于型砂中的SiO2含量，砂中SiO2含量愈高耐火度愈高，其它低熔點化合物愈少愈好?，F(xiàn)舉我國天然硅砂中的一種為例，其化學(xué)成分如下，SiO296 Fe2O3075K2 O+Na2O+CaO+MgO15這種化學(xué)成分的天然硅砂由于SiO2含量較高，耐火度可達(dá) 1700 oC，4其它要求(1)型砂粒度和形狀：型砂粒度是指型砂中砂子的顆粒大小和分布，這些渣接影響到型砂的透氣性。粒度集中對型砂的透氣性是有利的，型砂的顆粒形狀以圓形成近圓形可以獲得較好的透氣性。型砂粒度的測定一般均采用篩分法。在型砂測定儀器中備有一整套具有不同大小篩孔的篩盤和振動裝置。取一定重量的型砂經(jīng)過清洗和烘干后倒入振動篩分裝置的最上一層篩子上，經(jīng)振動篩分