鑄造工(初級)第三章課件

1、第三章 材料準備 了解造型材料的分類、選擇條件及對鑄件質量的影響，懂得型砂及涂料的配制和使用。第三章 材 料 準 備一、鑄造用砂其牌號表示如下：表3-1鑄造用硅砂分級標準1.鑄造用硅砂第一節(jié)造型原材料表3-2鑄造用硅砂粒度標準第一節(jié)造型原材料表3-3鑄造用硅砂角形系數標準第一節(jié)造型原材料表3-4新、舊標準對照表(1)鑄造用硅砂的組成及性能1)礦物及化學成分。2)含泥量。第一節(jié)造型原材料圖3-1原砂含泥量與型砂強度的關系a) 樹脂砂b)水玻璃砂第一節(jié)造型原材料3)顆粒的組成。4)熱穩(wěn)定性。(2)鑄造用硅砂的選用選擇原則主要是滿足型砂性能要求，保證鑄件質量，另外還要考慮來源豐富，取材方便，以及節(jié)約

2、粘結劑等方面。鑄鋼件的澆注溫度高達1500以上，因此要求原砂應有較高的耐火度和透氣性，SiO2含量應較高，一般SiO2的質量分數94%，有害雜質含量應嚴格控制，同時要求硅砂顆粒較粗、均勻。第一節(jié)造型原材料該類砂與硅砂相比，有高的耐火度、導熱性、熱容量和熱化學穩(wěn)定性，與金屬液及其氧化物的浸潤性低，膨脹系數小和鑄件抗粘砂效果好等特點。(1)石灰石砂將天然石灰石經人工破碎、篩選而成石灰石砂，其顆粒形狀以近圓形或多角形為最佳，硬度較低，主要用于大、中型鑄鋼件。(2)鎂砂是由菱鎂礦在高溫下煅燒再經破碎分選而制成的。(3)鋯砂又稱鋯英砂。(4)鉻鐵礦砂經900左右高溫焙燒，加工破碎而成。(5)剛玉砂其硬度

3、、熱導率高，高溫時體積穩(wěn)定。2.非硅石鑄造用砂第一節(jié)造型原材料(6)高鋁釩土其為多孔性材料，密度小，熱膨脹系數小，耐火度較高，鐵及其氧化物對它的浸潤性低。第一節(jié)造型原材料二、鑄造用粘結劑鑄造用膨潤土是指礦物組成主要為蒙脫石的粘土；鑄造用粘土是指礦物組成主要為高嶺石的粘土。(1)鑄造用膨潤土鑄造用膨潤土按其主要交換性陽離子可分為四類，以膨潤土代號“P”及主要交換性陽離子的化學元素符號來表示。表3-5鑄造用膨潤土分類1.鑄造用膨潤土和粘土第一節(jié)造型原材料表3-6濕壓強度值分級表第一節(jié)造型原材料表3-7熱濕拉強度值分級表(2)鑄造用粘土鑄造用粘土按耐火度的不同分為兩級，見表3-8。第一節(jié)造型原材料表

4、3-8耐火度分級表表3-9濕壓強度值分級表第一節(jié)造型原材料表3-10干壓強度值分級表又稱硅酸鈉水溶液，純的鈉水玻璃外觀為無色粘稠體，呈堿性。2.水玻璃第一節(jié)造型原材料油類粘結劑包括天然植物油和礦物油加工品，其表面張力和粘度都較低，所以配制的型(芯)砂濕態(tài)強度低，流動性好，硬化后油膜強度高，澆注后型(芯)砂潰散性好。常用的有以下三種類型：(1)酚醛樹脂是由苯酚與甲醛在酸性觸媒下縮合而成的一種熱塑性樹脂。(2)糠醇改性尿醛樹脂是由糠醇、尿素、甲醛在烏洛托品觸媒劑下縮合而成的一種熱固性樹脂。3.油類4.合成樹脂第一節(jié)造型原材料由于糠醇改性尿醛樹脂含氮，用作球墨鑄鐵或鑄鋼件時易產生氣孔。(3)糠醇改性

5、酚醛樹脂是由糠醇、苯酚、甲醛在酸性觸媒劑下縮合而成的一種熱固性樹脂。第一節(jié)造型原材料三、輔助材料(1)改善透氣性的材料有鋸木屑、稻草、亞麻皮及其它纖維物質等。(2)防止鑄件粘砂的材料有煤粉、石墨粉、硅石粉、滑石粉等，主要用于砂型(芯)敷料和涂料。(3)防止型(芯)砂粘模的材料當型(芯)砂對模樣(芯盒)有較強的粘附傾向時，可將煤油、石松子粉、滑石粉等噴(刷)或撒在模樣(或芯盒)的工作表面上，從而防止粘模。第一節(jié)造型原材料一、強度(1)原砂的粒度和形狀在同樣緊實條件下，粒度越細越分散，則強度越高。(2)粘土與含水量型砂中粘土含量增加，濕壓強度最大值可隨之增加，但粘土過多，濕壓強度就不再提高，如圖3

6、-2所示。第二節(jié)型砂應具備的性能及影響因素圖3-2粘土、水分對濕壓強度的影響第二節(jié)型砂應具備的性能及影響因素圖3-3三種不同膨潤土對型砂的濕壓強度曲線1仇山2九臺3黑山第二節(jié)型砂應具備的性能及影響因素(3)混砂工藝當粘土砂混制不好時，型砂中會出現粘土團，使型砂的強度和其它性能都降低。(4)緊實度型砂的緊實度越高，其強度也越高。第二節(jié)型砂應具備的性能及影響因素二、透氣性(1)原砂粒度粒度越粗越均勻，則型砂的透氣性越好。(2)粘土含量當型砂含水量一定時，粘土加入量越多，則透氣性越差。(3)水分合適的水分能保證型砂具有良好的透氣性，但水分不宜過多，否則會降低透氣性。第二節(jié)型砂應具備的性能及影響因素三

7、、流動性(1)原砂粒度和形狀采用粒度大而集中的圓形砂，則型砂的流動性較好。(2)混砂工藝型砂混碾的時間太短或過長，加料次序不對，都可能使型砂的流動性降低。(3)粘土和水型砂的流動性隨粘土與水的比例在一定范圍內增大而降低。四、韌性五、耐火度第二節(jié)型砂應具備的性能及影響因素一、粘土砂的分類、工藝特性及配制方法粘土砂根據用途不同分為面砂、背砂和單一砂。(1)面砂指特殊配制的在造型時與模樣接觸的一層型砂。(2)背砂是指在模樣上覆蓋面砂后填充砂箱用的型砂。(3)單一砂是指不分面砂與背砂的型砂。采用面砂和背砂，不但便于保證鑄件質量，還能降低原材料的消耗，減少舂砂、落砂和混砂的勞動量。1.根據用途分第三節(jié)型

8、砂和芯砂粘土型砂按砂型種類的不同分為濕型砂、表面干型砂和干型砂。(1)濕型砂指以膨潤土作粘結劑，所制的砂型不經烘干就可澆注金屬液的型砂。1)原砂。2)粘土。3)煤粉和重油。濕型砂的配比與合金種類有關。2.按砂型種類分第三節(jié)型砂和芯砂表3-11鑄鐵件濕型砂的配比及性能第三節(jié)型砂和芯砂表3-12鑄鋼件濕型砂的配比及性能表3-13有色合金鑄件濕型砂的配比及性能(2)表面干型砂是指砂型經自然風干、刷涂料和表層烘干至十幾毫米深度即進行澆注的型砂。第三節(jié)型砂和芯砂表面干型砂是采用粗粒砂、活化膨潤土、木屑等混制而成的。表3-14鑄鐵件表面干型砂的配比及性能(3)干型砂是指砂型經烘干后再進行澆注的型砂。干型砂

9、一般用于單件、小批量生產的大型或重型鑄件，或者用于表面要求高、受高壓或結構特別復雜的鑄件。第三節(jié)型砂和芯砂表3-15鑄鐵件干型砂配比及性能表3-16鑄鋼件干型砂配比及性能第三節(jié)型砂和芯砂表3-17有色合金鑄件干型砂配比及性能1)鑄鐵件干型砂。2)鑄鋼件干型砂。3)有色合金干型砂。有鑄鐵件用粘土型砂、鑄鋼件用粘土型砂、有色合金鑄件用粘土型砂。3.根據所澆金屬種類分第三節(jié)型砂和芯砂二、水玻璃砂的工藝特性及配制方法用CO2使水玻璃硬化的型砂稱為二氧化碳硬化水玻璃砂。圖3-4C硬化水玻璃方法a)、b)插入式硬化法c)、d)蓋罩式硬化法e)專用管硬化法f)局部硬化法1.二氧化碳硬化水玻璃砂第三節(jié)型砂和芯

10、砂(1)二氧化碳硬化水玻璃砂的工藝特性1)強度。2)粘模性。防止粘模的措施有：模樣或芯盒表面要光滑，并涂硝化纖維漆或環(huán)氧樹脂漆；在型砂中加入05%10%的重油；在模樣或芯盒上噴煤油等。3)發(fā)氣量。4)潰散性。(2)二氧化碳硬化水玻璃砂的配制方法1)CO2硬化水玻璃砂的配方如下：第三節(jié)型砂和芯砂原砂。鑄鋼件用原砂應含有較高的SiO2，人造硅砂或天然砂均可，其粒度應根據鑄件大小及壁厚確定；原砂水分必須嚴格控制；原砂含泥的質量分數一般要求小于2%。粘土。膨潤土加入的質量分數一般為原砂總重的1%3%，鑄造用粘土的質量分數為原砂總重的3%6%。第三節(jié)型砂和芯砂水玻璃。小砂型(芯)為加速硬化，可采用模數較

11、高的水玻璃，模數M=2.73.2；中等砂型(芯)，可選用模數M=2.32.6的水玻璃；生產周期長的大砂型(芯)，應選用低模數水玻璃，M=。水玻璃模數越高，密度應越小。CO2硬化水玻璃砂的配比見表318。表3-18C硬化水玻璃砂常用配比范圍2)CO2硬化水玻璃砂的混制工藝原砂+干粉+重油+NaOH溶液+水玻璃出砂第三節(jié)型砂和芯砂在水玻璃砂中加入硬化劑，使之能自行硬化的型砂稱為水玻璃自硬砂，可省去吹CO2或加熱等硬化工序。(1)硅酸二鈣水玻璃自硬砂采用赤泥或熔煉鋁、鉻鐵、鎂或堿性爐煉鋼的還原渣作硬化劑，它們的主要礦物成分都是硅酸二鈣。硅酸二鈣水玻璃自硬砂的工藝特點如下：1)強度。2)保存性。3)發(fā)

12、氣量。4)流動性。2.水玻璃自硬砂第三節(jié)型砂和芯砂硅酸二鈣水玻璃自硬砂的配制方法如下：(2)硅鐵粉水玻璃發(fā)熱自硬砂在水玻璃中加入少量的硅鐵粉作硬化劑，使其自行發(fā)熱硬化的型砂，稱為硅鐵粉水玻璃發(fā)熱自硬砂。1)硅鐵粉水玻璃發(fā)熱自硬砂的工藝特性為：由于型砂能發(fā)熱，因而殘留水分少，造型(芯)后不需烘干即可進行澆注；型砂強度、透氣性均較高；發(fā)氣量低，適用于澆注中、大型鑄件，尤其適用于鑄造碳鋼鑄件。2)硅鐵粉水玻璃發(fā)熱自硬砂的配制方法如下：第三節(jié)型砂和芯砂控制附加物的加入量及混碾時間，從而控制型砂的發(fā)熱時間及發(fā)熱溫度，使之與造型、制芯操作時間相適應。表3-19硅鐵粉水玻璃發(fā)熱自硬砂配比(用于鑄鋼件)(3)

13、水玻璃流態(tài)自硬砂由砂、水玻璃、硬化劑、發(fā)泡第三節(jié)型砂和芯砂劑和適量的水混制成。1)水玻璃流態(tài)自硬砂的工藝特性如下：流動性。不加外力就能流動，這是流態(tài)砂和其它型砂最主要的區(qū)別。但流動性太好也會出現許多小麻坑等，所以，在保證能夠成形的前提下，不可追求過高的流動性。發(fā)氣量。流態(tài)自硬砂發(fā)氣量大。粘模性。流態(tài)自硬砂粘模較嚴重。2)水玻璃流態(tài)自硬砂的配制方法。第三節(jié)型砂和芯砂表3-20水玻璃流態(tài)自硬砂配比第三節(jié)型砂和芯砂三、樹脂砂的工藝特性及配制方法酚醛樹脂砂分為熱芯盒和自硬砂兩種。表3-21砂型(芯)用基本類型樹脂性能比較1.酚醛樹脂砂配制方法第三節(jié)型砂和芯砂表3-22酚醛樹脂砂配比及性能(1)冷法覆膜

14、砂指用溶劑將樹脂溶化，并在混砂的過程中使樹脂包覆在砂粒表面的型砂。1)使用固體樹脂時：第三節(jié)型砂和芯砂原砂+樹脂+烏洛托品+硬脂酸鈣酒精出砂破碎、過篩備用2)使用液體樹脂時：原砂+烏洛托品+硬脂酸鈣液體樹脂出砂破碎、過篩備用(2)熱法覆膜砂將砂預熱到一定溫度，加樹脂混勻，使樹脂包覆在砂粒表面的型砂，稱為熱法覆膜砂。原砂(140160)+樹脂烏洛托品水溶液+硬脂酸鈣出砂破碎、過篩冷卻器/(至35以下)備用2.糠醇改性脲醛樹脂砂的配制方法第三節(jié)型砂和芯砂糠醇改性脲醛樹脂是以呋喃型樹脂為最常用，特別在鑄鐵件的生產中應用最廣。表3-23呋喃型樹脂砂配比及性能糠醇改性酚醛樹脂砂即所謂“無氮”樹脂砂，常用

15、的呋喃型樹脂砂即屬此類，主要用于鑄鋼件和球墨鑄鐵件的生產。3.糠醇改性酚醛樹脂砂的配制方法第三節(jié)型砂和芯砂一、涂料的制備涂料的組成主要包括防粘砂的耐火材料、粘結劑、懸浮穩(wěn)定劑和稀釋劑等。(1)防粘砂的耐火材料合金種類不同，要求耐火材料的性能也不同。常用作鑄鐵件防粘砂材料的石墨粉，有鱗片狀和粉狀兩種。(2)粘接材料為提高涂料層的強度和涂料層和砂型表面的接合強度，涂料中需加入粘結劑，最常用的粘結劑有粘土、糊精、紙漿殘液、糖漿、干性植物油和聚乙稀醇水溶液等，鑄鋼件還有用水柏油的。1.涂料的組成第四節(jié)涂料的配制和使用(3)懸浮穩(wěn)定劑其作用是促使防粘砂材料在水中呈懸浮狀態(tài)，使涂料呈均勻的懸濁液，防止沉淀，并易于涂刷均勻，一般常用膨潤土作懸浮穩(wěn)定劑。(4)稀釋劑其用來使涂料保持一定的粘度和密度，便于涂刷和噴射。表3-24常用涂料的配比