中文名称 | 铸造手册 第4卷 造型材料 第3版 | 定价 | 118.00元 |
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作者 | 黄天佑 | 出版社 | 机械工业 |
出版日期 | 2012-1 | ISBN | 9787111361152 |
副标题 | 造型材料 |
市场价 | 信息价 | 询价 |
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材料力学第五版第14章答案刘鸿文
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《铸造手册(第4卷):造型材料(第3版)》共分铸铁、铸钢、铸造非铁合金、造型材料、铸造工艺和特种铸造6卷出版。《铸造手册(第4卷):造型材料(第3版)》为第4卷《造型材料》。
第3版在第2版基础上,进行了全面修订,更新和完善了许多技术内容。《铸造手册(第4卷):造型材料(第3版)》共有绪论、原砂与耐火材料、粘土型砂、水玻璃砂、树脂黏结剂型砂与芯砂、油砂及其他有机黏结剂砂、涂料、过滤网、发热-保温冒口套与覆盖剂、其他辅助材料、造型材料测试方法共11章,分别论述了砂型铸造使用的各种材料发展与现状、选择和应用造型材料过程中所必须掌握的知识、各种造型材料的最新国家及行业相关标准。
第3版前言
第2版前言
第1章 绪论
1.1 造型材料的重要性
1.2 我国造型材料的发展概况
1.3 造型材料发展趋势与展望
参考文献
第2章 原砂与耐火材料
2.1 概述
2.2 硅砂
2.2.1 性状和用途
2.2.2 来源和分类
2.2.3 石英的结构转变特性
2.2.4 矿物组成和杂质成分的影响
2.2.5 硅砂粒度控制和表示方法
2.2.6 硅砂的表面状态和颗粒形状
2.2.7 硅砂的加工
2.2.8 铸造用硅砂的技术指标
2.2.9 鉴定铸造黏结剂用标准砂的技术指标
2.3 特种砂
2.3.1 锆砂
2.3.2 镁砂
2.3.3 橄榄石砂
2.3.4 铬铁矿砂
2.3.5 钛铁矿砂
2.3.6 钛渣砂、铬渣砂、钒渣砂
2.3.7 刚玉砂
2.3.8 耐火熟料(铝矾土砂、焦宝石砂、煤矸石砂)
2.3.9 陶粒砂
2.3.10 碳质砂(石墨和焦炭)
2.3.11 石灰石砂
2.4 原砂技术指标汇总
参考文献
第3章 粘土型砂
3.1 概述
3.2 粘土
3.2.1 铸造用粘土
3.2.2 铸造用膨润土
3.3 煤粉及其他辅助材料
3.3.1 煤粉及其复合添加剂
3.3.2 重油和渣油
3.3.3 淀粉类材料
3.4 湿型砂的特点
3.5 粘土砂各种材料的选用
3.6 湿型砂的配比和性能
3.6.1 配比
3.6.2 型砂性能及其对铸件质量的影响
3.7 型砂性能检测频率和检测结果整理分析
3.7.1 型砂性能检测频率
3.7.2 检测结果的整理
3.8 各种湿型砂对性能的基本要求
3.9 砂处理系统
3.10 混砂机及混砂工艺
3.10.1 混砂机
3.10.2 混砂工艺
3.11 型砂性能的在线检测与控制
3.12 湿型砂循环使用中的问题
3.12.1 热砂问题
3.12.2 粉尘的积累问题
3.12.3 废砂的排放问题
3.13 粘土旧砂的再生
3.13.1 旧砂再生后用于湿型砂
3.13.2 旧砂再生后用于制芯
3.13.3 热-机械再生法
3.13.4 烘干-机械再生法
3.13.5 分别落砂-机械再生法
3.13.6 废砂和粉尘的再利用
参考文献
第4章 水玻璃砂
4.1 概述
4.2 水玻璃
4.2.1 概述
4.2.2 水玻璃的硬化
4.2.3 水玻璃的粘结强度
4.2.4 水玻璃的制法和规格
4.2.5 水玻璃模数和浓度的调整
4.2.6 水玻璃的老化和物理改性
4.2.7 助粘剂
4.2.8 水玻璃的化学改性剂
4.2.9 水玻璃的复合改性
4.2.10 水玻璃砂溃散剂
4.2.11 水玻璃硬化剂--有机酯
4.3 以水玻璃为黏结剂的型砂和芯砂
4.3.1 CO2吹气硬化水玻璃砂
4.3.2 水玻璃自硬砂
4.3.3 有机酯水玻璃砂冷芯盒工艺
4.3.4 烘干硬化水玻璃砂
4.4 水玻璃旧砂再生
4.4.1 砂块破碎
4.4.2 旧砂表面水玻璃膜的去除
4.4.3 水玻璃旧砂干法再生
4.4.4 水玻璃旧砂热法再生
4.4.5 水玻璃旧砂湿法再生
4.4.6 水玻璃旧砂热湿法干法联合再生
4.4.7 关于水玻璃旧砂的化学再生
4.4.8 水玻璃旧砂再生方法的选择
参考文献
第5章 树脂黏结剂型砂与芯砂
5.1 概述
5.1.1 树脂黏结剂砂的特点
5.1.2 自硬冷芯盒法
5.1.3 热(温)芯盒法
5.1.4 壳法
5.1.5 冷芯盒法
5.2 自硬冷芯盒黏结剂砂
5.2.1 概述
5.2.2 自硬呋喃树脂砂
5.2.3 自硬酚醛树脂砂
5.2.4 自硬碱性酚醛树脂砂
5.2.5 自硬酚尿烷树脂砂
5.2.6 自硬树脂砂混砂装置及混砂工艺
5.3 覆膜砂
5.3.1 概述
5.3.2 覆膜砂用原材料
5.3.3 覆膜砂配方及混制工艺
5.3.4 覆膜砂的标准与分类
5.3.5 覆膜砂型(芯)的制造
5.3.6 覆膜砂型(芯)铸件缺陷
5.3.7 覆膜砂热法再生与质量控制
5.4 热(温)芯盒黏结剂砂
5.4.1 概述
5.4.2 热(温)芯盒用树脂黏结剂
5.4.3 热芯盒法工艺
5.4.4 热芯盒法存在的主要问题及解决途径
5.4.5 温芯盒法制芯
5.5 气硬冷芯盒黏结剂砂
5.5.1 概述
5.5.2 胺法冷芯盒黏结剂砂
5.5.3 SO2硬化法黏结剂砂
5.5.4 低毒、无毒气硬冷芯盒法黏结剂砂
5.6 自硬树脂砂的再生
5.6.1 概述
5.6.2 自硬树脂砂干法再生
5.6.3 自硬树脂砂热法再生
5.6.4 自硬树脂砂湿法、化学法和组合法再生
5.6.5 自硬树脂砂再生性能及控制
参考文献
第6章 油砂及其他有机黏结剂砂
6.1 油砂
6.1.1 植物油砂
6.1.2 塔油砂
6.1.3 合脂砂
6.1.4 渣油砂
6.1.5 乳化沥青砂
6.2 聚乙烯醇砂
6.2.1 聚乙烯醇黏结剂
6.2.2 聚乙烯醇型(芯)砂
6.3 JD复交芯砂
6.3.1 JD复交黏结剂
6.3.2 JD-2型复交芯砂
参考文献
第7章 涂料
7.1 概述
7.1.1 涂料的主要组成
7.1.2 铸造涂料的分类
7.1.3 铸造涂料的功能和作用
7.2 涂料主要组分及选用
7.2.1 耐火粉料
7.2.2 黏结剂(增稠剂)
7.2.3 悬浮剂
7.2.4 载体
7.3 涂料的配制工艺及设备
7.3.1 涂料的配制
7.3.2 涂料的配制设备
7.4 涂料的施涂方法及设备
7.4.1 概述
7.4.2 刷涂法
7.4.3 浸涂法
7.4.4 喷涂法
7.4.5 流涂法
7.4.6 粉末涂料施涂法和静电喷涂法
7.4.7 非占位涂料
7.5 涂料的干燥
7.5.1 水基涂料的几种干燥方式的比较
7.5.2 醇基涂料的点燃干燥
7.6 几种典型砂型(芯)铸造涂料
7.6.1 树脂砂型(芯)涂料
7.6.2 湿砂型涂料
7.6.3 水玻璃砂型(芯)用涂料
7.7 涂料常规性能的检测
7.7.1 涂料工艺性能的测定
7.7.2 涂料烘干态性能的测定
7.7.3 涂料高温性能的检测
参考文献
第8章 过滤网
8.1 概述
8.1.1 过滤网的发展历史
8.1.2 过滤机理及其功效
8.1.3 过滤网的种类及综合性能对比
8.2 纤维过滤网
8.2.1 纤维过滤网的品种
8.2.2 纤维过滤网的主要规格及性能
8.2.3 适用范围及应注意的问题
8.3 直孔陶瓷过滤网
8.3.1 品种规格及主要性能参数
8.3.2 适用范围及应注意的问题
8.4 泡沫陶瓷过滤网
8.4.1 品种规格及适用范围
8.4.2 主要性能及参数
8.5 过滤网的应用及设计
8.5.1 过滤网的选择
8.5.2 过滤网安放位置的选择
8.5.3 过滤网的尺寸及片数确定
8.5.4 过滤节的设计
8.5.5 过滤网的组合使用
8.5.6 应用实例
参考文献
第9章 冒口套及覆盖剂
9.1 概述
9.1.1 冒口套的发展历史
9.1.2 冒口套的种类
9.1.3 冒口套的组成及主要性能
9.1.4 冒口套的效能
9.2 冒口套用原材料
9.2.1 保温材料
9.2.2 发热材料
9.2.3 耐火骨料
9.2.4 黏结剂
9.3 保温冒口套
9.3.1 保温冒口套的组成
9.3.2 保温冒口套的性能指标
9.3.3 保温冒口套规格型号
9.3.4 保温冒口套的应用范围
9.4 发热-保温冒口套
9.4.1 发热-保温冒口套的组成
9.4.2 发热-保温冒口套的主要性能
9.4.3 发热-保温冒口套的应用范围
9.4.4 主要尺寸规格
9.5 发热冒口套
9.5.1 发热冒口套的组成及主要性能
9.5.2 发热冒口套的特点及应用范围
9.5.3 主要尺寸规格
9.6 发热-保温覆盖剂
9.6.1 发热-保温覆盖剂的作用
9.6.2 发热-保温覆盖剂的材料组成
9.6.3 发热-保温覆盖剂的使用
9.7 易割片
9.7.1 易割片的作用
9.7.2 易割片所用材料
9.7.3 易割片的规格
9.7.4 易割片的使用方法
9.8 冒口套的设计及应用
9.8.1 冒口套的选用
9.8.2 冒口套的设计方法
9.8.3 发热-保温冒口套应用实例
参考文献
第10章 其他辅助材料
10.1 脱模剂
10.1.1 自硬树脂砂用脱模剂
10.1.2 冷芯盒用脱模剂
10.1.3 热芯盒、覆膜砂造型制芯用脱模剂
10.1.4 粘土砂专用脱模剂
10.1.5 水玻璃砂专用脱模剂
10.2 砂芯胶合剂
10.2.1 烘干型胶合剂
10.2.2 常温自硬快干型胶合剂
10.2.3 常温自干型胶合剂
10.2.4 热熔胶
10.3 封箱泥条(膏)及密封圈
10.3.1 封箱泥条
10.3.2 封箱泥膏
10.3.3 密封圈(垫)
10.4 铸造用透气绳
10.5 防脉纹添加剂
10.5.1 脉纹缺陷预防的常用措施
10.5.2 防脉纹添加剂的使用指南
10.5.3 防脉纹添加剂的检测指标
10.6 修补膏
10.7 浇注管
10.7.1 浇注管材质
10.7.2 常用浇注管的规格(以长安造型耐火材料厂产品为例)
参考文献
第11章 造型材料测试方法
11.1 原材料的测试方法
11.1.1 取样规则
11.1.2 原砂性能测试方法
11.1.3 原砂的化学成分分析
11.1.4 粘土和膨润土
11.1.5 粘土和膨润土的成分分析(JB/T9225-1999)
11.1.6 桐油、植物油
11.1.7 合脂、渣油
11.1.8 纸浆废液、亚硫酸盐木浆废液及糖浆
11.1.9 淀粉、糊精
11.1.10 松香(GB/T 8146-2003)
11.1.11 覆膜砂树脂
11.1.12 热芯盒树脂
11.1.13 三乙胺硬化酚尿烷冷芯盒树脂
11.1.14 SO2固化树脂
11.1.15 CO2固化或甲酸甲酯固化酚醛树脂
11.1.16 CO2固化聚丙烯酸树脂或聚乙烯醇树脂
11.1.17 自硬砂用呋喃树脂
11.1.18 磺酸类固化剂
11.1.19 水玻璃黏结剂
11.1.20 煤粉及其代用材料
11.2 型(芯)砂性能测试方法
11.2.1 粘土砂
11.2.2 水玻璃砂
11.2.3 覆膜砂
11.2.4 热芯盒砂
11.2.5 冷芯盒树脂砂
11.2.6 自硬树脂砂
11.3 涂料
11.3.1 取样和制备(JB/T 9226-2008)
11.3.2 涂料性能测定
11.4 过滤网
11.4.1 过滤网外观测定
11.4.2 过滤网性能测定
11.5 冒口套
11.5.1 密度(GB/T 5071-1997)
11.5.2 常温耐压强度(GB/T 5072-2008)
11.5.3 常温抗折强度(GB/T 3001-2007)
11.5.4 热导率试验(YB/T 059-1994)
11.5.5 耐火度试验(GB/T 7322-2007)
11.5.6 含水量试验(YB/T 5120-1993)
参考文献
附录 造型材料产品性能数据
附录A 铸造用硅砂
附录B 特种砂
附录C 铸造用膨润土
附录D 水玻璃及有机酯
附录E 铸造用煤粉
附录F 铸造用树脂
附录G 树脂砂用固化剂
附录H 覆膜砂
附录I 铸造用涂料
附录J 过滤网
附录K 冒口套
附录L 其他辅助材料
附录M 造型材料检测仪器
附录N 造型材料检测仪器生产厂家
前言
第1章 绪论
1.1 造型材料的分类及特点
1.1.1 造型材料的分类
1.1.2 造型材料的特点
1.2 造型材料在我国的发展历程
1.3 造型材料发展趋势与展望
第2章 原砂及耐火原料
2.1 概述
2.2 硅砂
2.2.1 硅砂的基本性质及用途
2.2.2 铸造用硅砂的来源及加工
2.2.3 铸造硅砂的性能及技术指标
2.2.4 熔模铸造用硅砂(粉)
2.2.5 熔融石英(石英玻璃)
2.3 非石英质原砂及耐火材料
2.3.1 锆砂
2.3.2 镁砂
2.3.3 橄榄石砂
2.3.4 铬铁矿砂
2.3.5 铝-硅系耐火材料
2.3.6 刚玉砂
2.3.7 硅藻土
2.3.8 碳质耐火材料
2.3.9 钛铁矿砂
2.3.10 石灰石砂
2.4 原砂基本性能测试
2.4.1 原砂堆密度的测定
2.4.2 原砂含水量的测定
2.4.3 原砂含泥量的测定
2.4.4 原砂粒度的测定
2.4.5 原砂比表面积的测定
2.4.6 原砂颗粒表面形貌(含角形因数及形貌)
2.4.7 原砂酸耗值的测定
2.4.8 原砂pH值的测定
2.4.9 原砂烧结点的测定
2.4.10 原砂耐火度的测定
2.4.11 原砂灼烧减量的测定
2.4.12 原砂发气量的测定
2.4.13 原砂的化学成分分析
第3章 粘结材料
3.1 无机粘结材料
3.1.1 粘土
3.1.2 水玻璃
3.1.3 水泥
3.1.4 磷酸盐粘结剂
3.2 合成树脂粘结剂及油类粘结剂
3.2.1 铸造合成树脂的分类
3.2.2 自硬树脂粘结剂
3.2.3 覆膜砂用酚醛树脂及固化剂
3.2.4 热(温)芯盒用树脂粘结剂
3.2.5 气硬冷芯盒用粘结剂
3.3 其他粘结剂(增稠剂)
3.3.1 淀粉类粘结剂
3.3.2 亚硫酸盐纸浆废液
3.3.3 羧甲基纤维素钠
3.3.4 糖浆
3.3.5 海藻酸钠
3.3.6 木质磺酸钙
3.3.7 田菁胶
3.3.8 松香
3.3.9 聚乙烯醇缩丁醛
3.3.10 聚丙烯酰胺
3.3.11 黄原胶
3.3.12 聚醋酸乙烯乳液(白乳胶)
3.3.13 煤焦油及沥青
3.3.14 硅酸乙酯
3.3.15 硅溶胶
3.3.16 硫酸盐
第4章 添加材料
4.1 煤粉光亮剂及其代用品
4.1.1 铸造用煤粉
4.1.2 煤粉的代用材料
4.2 增塑剂
4.2.1 邻苯二甲酸二丁酯
4.2.2 邻苯二甲酸二辛酯
4.2.3 磷酸三苯酯
4.2.4 磷酸三甲苯酯
4.2.5 聚乙二醇
4.3 增强剂
4.3.1 偶联剂
4.3.2 交联剂
4.4 铸件抗脉纹添加剂
4.4.1 概述
4.4.2 抗脉纹添加剂
第5章 辅助材料
5.1 有机溶剂
5.1.1 溶剂油
5.1.2 石油醚
5.1.3 环己烷
5.1.4 E庚烷
5.1.5 苯
5.1.6 甲苯
5.1.7 二甲苯
5.1.8 乙苯
5.1.9 松节油
5.1.10 二氯甲烷
5.1.11 三氯甲烷
5.1.12 甲醇
5.1.13 乙醇
5.1.14 异丙醇
5.2 脱模剂
5.2.1 紫胶漆
5.2.2 硝基外用磁漆
5.2.3 过氯乙烯外用磁漆
5.2.4 聚氨酯漆
5.2.5 石松子粉和滑石粉
5.2.6 全损耗系统用油和甲基硅油
5.3 修补膏(砂)、封箱条(膏)和粘合胶
5.3.1 修补膏(砂)
5.3.2 封箱膏(条)
5.3.3 砂芯胶合剂
第6章 工艺过程材料
6.1 冒口套
6.1.1 概述
6.1.2 冒口套用材料组成
6.1.3 冒口套用保温材料
6.1.4 保温冒口套的制作与应用
6.2 发热冒口
6.2.1 发热冒口套材料
6.2.2 发热冒口套配方
6.3 覆盖剂及其应用
6.3.1 概述
6.3.2 HM一1型冒口覆盖剂
6.3.3 xF型和MF型冒口覆盖剂
6.3.4 复合型冒口覆盖剂
6.4 液态铸造合金用过滤器及浇注系统
6.4.1 液态铸造合金用过滤器及其性能特点
6.4.2 耐火纤维编织过滤网
6.4.3 直孔芯型陶瓷过滤器
6.4.4 泡沫陶瓷过滤器
6.4.5 过滤器在浇注系统中的位置及放置处浇道断面面积的确定
6.4.6 泡沫陶瓷过滤器的应用
第7章 无机粘结剂型砂和芯砂
7.1 粘土湿型砂
7.1.1 粘土湿型砂的基本特点
7.1.2 湿型砂的组分及其组分材料的选用
7.1.3 湿型砂的配比及其性能控制
7.1.4 旧砂回用及性能控制指标
7.1.5 可能产生的缺陷及防止措施
7.2 干型(芯)砂和表面烘干砂
7.2.1 各种材料的选用
7.2.2 干型砂和表面烘干砂的配比和性能控制
7.3 水玻璃型砂和芯砂
7.3.1 水玻璃CO2硬化砂
7.3.2 烘干硬化水玻璃砂
7.3.3 水玻璃自硬砂
7.3.4 水玻璃流态自硬砂
第8章 有机化学粘结剂砂
8.1 油类粘结剂砂概述
8.1.1 油砂
8.1.2 合脂砂
8.1.3 油砂和合脂砂的应用
8.2 自硬冷芯盒法粘结剂砂
8.2.1 概述
8.2.2 呋喃树脂自硬砂
8.2.3 酸自硬酚醛树脂砂
8.2.4 酯固化碱性酚醛树脂自硬砂
8.2.5 胺硬化酚脲烷树脂自硬砂
8.2.6 树脂自硬砂的再生
8.2.7 三种树脂自硬砂性能比较
8.3 覆膜砂
8.3.1 覆膜砂的应用及特点
8.3.2 覆膜砂的生产
8.3.3 覆膜砂的标准与分类
8.3.4 覆膜砂型(芯)的制造
8.3.5 覆膜砂型(芯)及铸件缺陷
8.3.6 覆膜砂热法再生与质量控制
8.4 热(温)芯盒砂
8.4.1 概述
8.4.2 热芯盒砂用原材料及其混制工艺
8.4.3 制芯工艺
8.4.4 热芯盒法存在的主要问题及解决途径
8.4.5 温芯盒法制芯
8.5 气硬冷芯盒树脂砂
8.5.1 概述
8.5.2 胺法冷芯盒制芯工艺
8.5.3 SO2硬化法芯砂
8.5.4 低毒、无毒气硬冷芯盒法
第9章 其他铸型(芯)砂
9.1 磷酸盐粘结剂型砂和芯砂
9.1.1 磷酸盐粘结剂型(芯)砂用固化剂及硬化机理
9.1.2 磷酸盐粘结剂型(芯)砂配方
9.1.3 磷酸盐粘结剂型(芯)砂的优缺点
9.2 水泥型(芯)砂
9.2.1 水泥型(芯)砂的优缺点
9.2.2 水泥型(芯)砂配方
9.3 影响水泥砂性能的因素
9.2.4 水泥砂造型工艺特点
9.2.5 双快水泥砂
9.2.6 聚乙烯醇(PVA)-水泥自硬砂
9.3 石灰石型(芯)砂
9.3.1 石灰石型(芯)砂原材料的选用及型(芯)砂配比
9.3.2 石灰石型(芯)砂易产生的铸件缺陷及防止措施
第10章 铸造涂料
10.1 概述
10.1.1 铸造涂料的分类与组成
10.1.2 铸造涂料的功能和作用
10.1.3 铸造涂料的发展方向
10.2 涂料的主要组成
10.2.1 耐火粉料
10.2.2 载体
10.2.3 悬浮剂
10.2.4 粘结剂
10.3 涂料的配制、施涂和干燥
10.3.1 涂料的配制
10.3.2 涂料的施涂
10.3.3 涂料的干燥
10.4 几种典型的铸型(芯)涂料
10.4.1 砂型(芯)铸造涂料
10.4.2 重力及非重力金属型铸造涂料
10.5 涂料常见的缺陷及其防止措施
10.5.1 涂料在制备与储存过程中出现的缺陷
10.5.2 涂料工艺性能缺陷
10.5.3 流涂工艺常见缺陷
10.5.4 涂料工作性能缺陷
10.5.5 因涂覆不当造成铸件缺陷
10.6 涂料常规性能的检测
10.6.1 涂料工艺性能的检测
10.6.2 涂料烘干态性能的检测
10.6.3 涂料高温性能的检测
第11章 熔模铸造材料
第12章 消失模铸型
参考文献
如果想从事铸造工艺方面的工作,至少需要熟悉和了解下列相关知识:
一、造型、制芯操作及工艺:
1、粘土砂的原材料为原砂、旧砂、煤粉、膨润土及水,并且有配比。
2、型砂和芯砂配比是不一样的,砂箱高度及吃砂量、浇冒口放置位置等
3、砂型强度、透气性、紧实度、原砂的含水量、含泥量通过型砂试验来进行测试。
相关知识可以参考“铸造手册的造型材料卷”及“铸造手册的铸造工艺卷”。
二、熔化:
1、冲天炉的炉体结构、熔化率、前炉大小、焦铁比、熔化温度、浇注温度、浇注时间等,
2、电炉的熔化率、熔化温度、浇注温度、浇注时间、炉衬的使用寿命等 相关知识可以参考“铸造手册的冲天炉卷”
三、浇注、清理:
1、浇注温度、浇注时间等
2、化学成分检测、基体组织检测(金相)、机械性能测试等
3、清理涉及到浇冒口的切割、落砂、抛丸等可以考虑去书店购买一些专业书籍。 多上网找找相关资料
砂型铸件的表面缺陷
11 机械粘砂和化学粘砂
砂型铸件表面的机械粘砂是金属液直接钻入砂型砂粒间孔隙,靠金属的包围和钩连作用与砂粒连结在一起,没有发生化学反应产生化学粘砂的原因是高温金属液可能被氧化而生成金属氧化物,主要产物是氧化亚铁FeO,其熔点为1370℃FeO与型砂的SiO2起化学反应生成硅酸亚铁(即铁橄榄石FeO•SiO2),化学反应如下:
SiO2 + 2FeO 2FeO•SiO2
硅酸亚铁的熔点极低,仅有1220℃,因此流动性很好,即使铸件表面已有凝固壳,新生成的硅酸亚铁仍呈液态,易于渗透入砂型孔隙中凝结后的硅酸亚铁对铸件和型砂都有极强的粘结性,能够将型砂牢固粘附在铸件表面上而成个化学粘砂
用湿型砂生产铸铁件一般只形成机械粘砂,而不会形成化学粘砂这是因为铁液中含有多量碳,不会产生大量氧化铁等金属氧化物砂型中又含有相当多的煤粉,浇注时产生的还原性气氛能防止金属氧化物原砂的SiO2含量较低也不是湿型铸铁件形成化学粘砂的必然条件研究结果表明,使用SiO2含量只有82%左右的黄河风积砂,用湿型生产铸铁件并未发现有化学粘砂
凭肉眼区别两种粘砂是比较困难的,通常可用以下方法区分:
⑴显微观查:从粘砂层上敲取一小块,用液体树脂固定并磨制成试样,用金相显微镜观察如果是机械粘砂,可以清楚看到单个砂粒夹在金属之中渗入的金属与砂粒间有明显的分界线,不存在任何化学反应产物渗入的金属金相组识与铸件本体的金相组织一致(见图2)如果是化学粘砂,则可以看见在粘砂层中有新生相将铸件和砂粒粘连(见图3)
⑵电测:机械粘砂中连结物是金属,具有良好的导电能力将万用电表的旋钮开到电阻测定档,用一个电极接触铸件,另一电极接触粘砂部位如果电阻接近为零,表明粘砂是金属包裹砂粒形成的机械粘砂如果显示有巨大电阻,表明粘砂部位已经形成不导电的硅酸亚铁,属于化学粘砂
⑶化学鉴别:用扁铲凿下一小块粘砂块,浸入盛有浓盐酸的试管中如果缓慢发生气泡,一夜之后液体颜色由无色透明变为棕红色反应终了时粘砂块消失,试管底部留下少数单个砂粒,说明是机械粘砂,铁质部分已被盐酸溶解成为氯化铁化学反应式为:
2Fe + 6HCl 2FeCl3 +3H2↑
如果是化学粘砂,则气泡产生很少,酸液也没有明显的变化最后的残留物是多孔性团絮状物质
111 各种因素对机械粘砂的影响
实际生产经验表明,湿型铸件的重量一般不超过一、二百千克,壁厚大多不超过50mm,型砂中水分引起激冷效应使铸件外壳较快冷却和凝固,对型砂的加热作用并不过分严重虽然铸铁用原砂中除了含有石英(熔点1715℃)以外,还含有相当数量熔点较低的长石(熔点1170~1550℃)、云母(熔点1150~1400℃)及其它矿物质,但同时铸铁湿型砂中含有的煤粉抑制了氧化铁的生成,因而不致引起化学反应生产经验表明,湿型铸钢件一般也都是机械粘砂,而不是化学粘砂这是因为湿型铸钢件都不是厚大铸件,而且所用硅砂含SiO2较高,铸件对型砂的热作用并不严重,不产生明显多的铁橄榄石
以下将分别讨论铸件产生机械粘砂的各种影响因素:
1111 砂型紧实程度
手工造型和震压造型的紧实程度如果较低,则砂型表面的砂粒比较疏松,砂型型腔的坑凹处和拐角处局部也都更容易出现疏松如金属液钻入砂粒之间孔隙不深,将使铸件表面显得粗糙;钻入较深和包裹砂粒则形成机械粘砂造型工人可以采取手指塞紧、用冲锤的尖头冲紧砂型局部高生产率的高密度造型是否有局部疏松,则取决于型砂流动性如何,因而很多工厂尽量降低型砂紧实率来提高型砂的流动性在填砂和压实过程中采用微震提高砂型紧实程度是十分有效的此外,也取决于紧实装置设定液压或气压的高低图4为一灰铁汽车铸件出现机械粘砂,使用进口静压造型机,一箱两件但液压系统的压力调节不适当,砂箱的压实比压较低;而且两件之间和与砂箱的吃砂量仅有25mm左右砂型平面硬度只有50~60,边缘侧面硬度不足40
1112 型砂的粒度和透气性
湿型的砂粒粗细一方面要保证浇注后排气通畅,另一方面湿型砂的透气能力又不可太高,以免金属液容易渗透入砂粒之间孔隙中手工造型生产小件的砂型上扎有较多排气孔,而且往往采用面砂,砂粒可以细些,面砂透气率40~60大约已然合适机器造型湿型单一砂的型砂粒度大致在70/140目,透气率大多在60~90的范围内高密度砂型比较密实,则要求型砂有较高透气能力粒度大多在50/140或140/50目,透气率较多集中在100~140很多工厂的砂芯用原砂粒度比型砂粒度粗,例如汽车发动机缸体砂芯用原砂粒度为50/100目,长期生产会有大量芯砂混入型砂而使型砂粒度变粗以致有些工厂的型砂透气率高达160以上,甚至达到200左右除非在砂型表面喷涂料,否则铸件表面变得粗糙,甚至可能有局部机械粘砂美国有一工厂在混制湿型砂时加入100、140目两筛细粒新砂5%来纠正型砂变粗现象,使型砂粒度维持在50/140的四筛分布
1113 金属液压力
金属液压力越高,机械粘砂就越严重因此,高大铸件的底部比较容易形成机械粘砂
1114 浇注温度和铸件壁厚
金属液温度高,流动性好,就容易渗入砂粒之间孔隙而产生机械粘砂但从避免铸件产生气孔、冷隔等缺陷考虑,浇注温度不可任意降低生产复杂薄壁铸件时尤需较高浇注温度
1115 砂型涂料
生产重量较大的湿型铸件,可以向砂型的型腔喷刷醇基涂料,点燃后即可下芯与合型一般上型可以不喷涂料,因为所受金属液压头比下型小喷涂料的另一优点是提高了砂型表面耐冲刷能力但是湿型用涂料的配方不同于砂芯用涂料,其强度不可太高,必须与砂型强度匹配,否则可能使涂层开裂翘皮,并使铸件产生夹砂缺陷对内腔要求不高的一般铸铁的湿砂型中如果有树脂芯或油砂芯,为了防止金属液钻入砂芯,可以在硬化后的砂芯表面局部容易渗透金属液处,涂抹用机油或其他粘结剂加石墨粉、石英粉或其它耐火粉料调制的涂料膏,凉干后即可下芯当生产内腔清洁度和光洁度要求很高的铸铁件(如内燃机缸盖、机体、液压系统阀件等)时,必须对砂芯采取整体浸或浇涂料而后表面烘干手工生产铸铁件时,常用软毛刷将土石墨粉细心涂刷在湿砂型和砂芯表面上也有的喷土石墨与水混合液,晾干后即可浇注石墨粉可以填塞孔隙,又不被铁液润湿,铁液难以钻入砂粒之间美国Caterpillar铸造工厂用高压造型大量生产工程机械大型发动机汽缸体,其克服机械粘砂的措施是靠对上、下砂型全面自动喷水基涂料然后用大火焰喷枪自动喷烤,使涂层和砂型表层干燥这种表面烘干的型砂所用膨润土、煤粉等材料的品种和加入量,以及型砂性能控制均不同于普通湿型砂
1116 型砂的煤粉量
湿型铸铁件防止粘砂和改善表面光洁程度最主要的型砂加入物是煤粉但是市售煤粉良莠不齐一般生产中等大小铸铁件型砂中有效煤粉量可能在35~70%,主要取决于煤粉品质和对铸态表面的要求不同为了排除煤粉品质的影响,可以只用1g型砂在900℃的发气量代表有效煤粉含量例如普通机器造型的型砂发气量可以在20~26mL/g之间,高宻度造型的型砂发气可以是16~22mL/g范围内国外常用测定灼减量方法估计型砂中煤粉含量是否足够多例如有些工厂要求型砂灼减量在30~50%在实际生产中可以观看铸件的外表形貌就可以查觉出型砂所含有效煤粉量是否合适如果铸件表面毛糙,而型砂的透气率和砂型紧实程度都无不妥之处,可能有效煤粉不足或者煤粉品质不良如果铸件表面有明显的蓝色,但较为粗糙,可能有效煤粉量已够,而型砂透气性偏高,或砂型紧实程度不够
目前我国有多种煤粉代用品商品供应其中淀粉材料的抗粘砂效果与优质煤粉基本相当但只适合用来生产灰铁铸件,如用于生产球铁件有可能产生皮下气孔缺陷,因为不能产生足够还原性气氛还有些“煤粉代用品”商品,其真实的具体配方不详,使用效果也有很大差异用户应当靠浇注试验来判断其实际抗粘砂效果可用同样的原砂(不可用旧砂,以免干扰试验结果)和膨润土、水,再分别加入不同抗粘砂材料混制型砂应设法保持型砂透气率相同或接近,造型硬度相同,浇注温度相同比较铸件表面光洁程度,然后即可做出选用决定
国外生产抗粘砂商品主要有两类:①增效煤粉(高效煤粉):在煤粉中加入20~40%高软化点石油沥青,使其光亮碳含量提高到12~20%,抗粘砂能力大为提高现在我国也有几家公司供应增效煤粉②混合附加物:是优质膨润土与优质煤粉的混合物,也可再根据需要加入淀粉、木粉等材料大型铸造工厂一条生产线中的产品特征接近,膨润土与煤粉的比例不需经常改变采用混合附加物易于控制管理,设备简化配方由供需双方的工程师根据铸件生产条件共同制定用散装罐车运送到车间,气力输送进材料罐用户混砂时只加一种附加物即可
单一砂混砂时煤粉的补加量首先取决于煤粉本身的品质优劣如何,同时也受砂/铁比、铸件厚度、浇注温度、冷却时间、清理方法、对铸件表面光洁度具体要求等等因素的影响德国有些工厂表示煤粉补加量的单位为每100kg铁水和每1%光亮碳形成物(即有效煤粉)的煤粉补加量kg例如Mettmann铸造工厂统计生产中光亮碳形成物(煤粉)补加量在014~027kg / 1%光亮碳形成物 / 100kg铁德国南方化学公司的实例中砂/铁比为10:1,浇注每吨铁的ECOSIL煤粉消耗量18kg / t Fe即浇注每吨铁水用10吨型砂,型砂中补加18kg ECOSIL煤粉,折合混砂时煤粉补加量为018%,如果按照我国大多数工厂砂/铁比6:1左右,则ECOSIL煤粉混砂加入量应为030%根据铸造手册“造型材料”(第2版103~104页)介绍,我国东风汽车公司、一汽铸造有限公司、中国一拖集团公司、上海汽车发动机公司和南京泰克西铸铁有限公司的高密度造型线湿型单一砂配方14种混砂时煤粉加入量最高者3~4%,最低者03~05%另外一汽、泰克西、上海发动机厂的震击造型单一砂4种混砂煤粉加入量最高者3~5%,最低者1~125%上述我国工厂中大多数的煤粉补加量绝大多数的煤粉补加量高的原因在于这些工厂所用煤粉品质低笔者由近几年我国个别工厂使用优质煤粉和增效煤粉的经验表明,一般湿型铸铁件单一砂的混砂煤粉补加量在015~03%之间,个别厚大件为05%抚顺某厂的气冲线砂铁比平均为11:1,同一车间内的挤压线砂铁比平均为75:1,两条线共用砂处理系统混砂的增效煤粉加入量仅为008~012%由此可见,即使优质和增效煤粉价格稍高(不到普通煤粉的两倍),但消耗量仅为普通煤粉的几分之一使用后不仅生产成本大幅度下降,还节省了贮存和运输费用而且型砂中含泥量、含水量、大幅度下降,韧性、透气率、起模性得到提高不但铸件表面光洁,而且气孔、砂孔等缺陷必然明显减少
12 爆炸粘砂
在机械化铸造工厂的浇注流水线上,经常看到浇注后,几乎每一个砂箱与小车台面之间都会发生爆炸,这并不会发生铸件缺陷但是有时偶尔还可以看到另一种在型腔内部发生能够引起铸件表面粘砂的爆炸,称为爆炸粘砂高密度造型的铸件可能会出现这种爆炸粘砂缺陷,与通常机械粘砂出现在浇注位置的下表面和热节处不同,爆炸粘砂大多发生在铸件浇注位置的上表面爆炸产生原因是开始浇注时砂型的水分蒸发凝聚在温度较低的型腔上表面,当金属液面上升与型腔上表面接触时水分骤然蒸发而发生爆炸,产生的巨大气体压力迫使金属液钻入砂型表面而成粘砂有时爆炸相当猛烈,金属液甚至从冒口喷出直冲房顶型砂含水量和紧实率高、含煤粉量高、砂型硬度高、通气条件不良和浇注速度过快时较易发生爆炸粘砂
13 热粘砂
热粘砂是比较少见的粘砂有以下几种现象:
⑴铸铁件湿型砂用原砂的SiO2含量较低,例如是黄河风积砂和一些当地河砂或山砂的SiO2含量只有80%左右,原砂本身的烧结温度较低浇注厚大件时,铸件表面被一厚层砂包裹如果型砂中含有充分的煤粉,烧结砂层容易脱落被清理掉,不出现机械粘砂
⑵河北省有一家用挤压造型机生产灰铸铁汽车件工厂,平日铸件落砂后大部分表面都能显露出来,经过短时间抛丸清理后铸件表面相当清洁但是有一次突然发现铸件落砂后表面被一层砂子包裹铸件抛丸清理后能够较容易地露出表面,表明铁液并未钻入砂型中,不属于机械粘砂所出现的异常现象属于“热粘砂”缺陷产生原因不会是原砂二氧化硅降低,因为该厂一直使用品质稳定的内蒙砂铁液浇注温度也未过高怀疑是膨润土公司处理活化膨润土时加入碳酸钠配料量过高引起的碳酸钠本身是冶金用熔剂,能够降低硅砂和膨润土的烧结点和熔点而引起热粘砂
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砂型铸件的表面缺陷
11 机械粘砂和化学粘砂
砂型铸件表面的机械粘砂是金属液直接钻入砂型砂粒间孔隙,靠金属的包围和钩连作用与砂粒连结在一起,没有发生化学反应。产生化学粘砂的原因是高温金属液可能被氧化而生成金属氧化物,主要产物是氧化亚铁FeO,其熔点为1370℃。FeO与型砂的SiO2起化学反应生成硅酸亚铁(即铁橄榄石FeO•SiO2),化学反应如下:
SiO2 + 2FeO 2FeO•SiO2
硅酸亚铁的熔点极低,仅有1220℃,因此流动性很好,即使铸件表面已有凝固壳,新生成的硅酸亚铁仍呈液态,易于渗透入砂型孔隙中。凝结后的硅酸亚铁对铸件和型砂都有极强的粘结性,能够将型砂牢固粘附在铸件表面上而成个化学粘砂。
用湿型砂生产铸铁件一般只形成机械粘砂,而不会形成化学粘砂。这是因为铁液中含有多量碳,不会产生大量氧化铁等金属氧化物。砂型中又含有相当多的煤粉,浇注时产生的还原性气氛能防止金属氧化物。原砂的SiO2含量较低也不是湿型铸铁件形成化学粘砂的必然条件。研究结果表明,使用SiO2含量只有82%左右的黄河风积砂,用湿型生产铸铁件并未发现有化学粘砂。
凭肉眼区别两种粘砂是比较困难的,通常可用以下方法区分:
⑴显微观查:从粘砂层上敲取一小块,用液体树脂固定并磨制成试样,用金相显微镜观察。如果是机械粘砂,可以清楚看到单个砂粒夹在金属之中。渗入的金属与砂粒间有明显的分界线,不存在任何化学反应产物。渗入的金属金相组识与铸件本体的金相组织一致(见图2)。如果是化学粘砂,则可以看见在粘砂层中有新生相将铸件和砂粒粘连(见图3)。
⑵电测:机械粘砂中连结物是金属,具有良好的导电能力。将万用电表的旋钮开到电阻测定档,用一个电极接触铸件,另一电极接触粘砂部位。如果电阻接近为零,表明粘砂是金属包裹砂粒形成的机械粘砂。如果显示有巨大电阻,表明粘砂部位已经形成不导电的硅酸亚铁,属于化学粘砂。
⑶化学鉴别:用扁铲凿下一小块粘砂块,浸入盛有浓盐酸的试管中。如果缓慢发生气泡,一夜之后液体颜色由无色透明变为棕红色。反应终了时粘砂块消失,试管底部留下少数单个砂粒,说明是机械粘砂,铁质部分已被盐酸溶解成为氯化铁。化学反应式为:
2Fe + 6HCl 2FeCl3 +3H2↑
如果是化学粘砂,则气泡产生很少,酸液也没有明显的变化。最后的残留物是多孔性团絮状物质。
111 各种因素对机械粘砂的影响
实际生产经验表明,湿型铸件的重量一般不超过一、二百千克,壁厚大多不超过50mm,型砂中水分引起激冷效应使铸件外壳较快冷却和凝固,对型砂的加热作用并不过分严重。虽然铸铁用原砂中除了含有石英(熔点1715℃)以外,还含有相当数量熔点较低的长石(熔点1170~1550℃)、云母(熔点1150~1400℃)及其它矿物质,但同时铸铁湿型砂中含有的煤粉抑制了氧化铁的生成,因而不致引起化学反应。生产经验表明,湿型铸钢件一般也都是机械粘砂,而不是化学粘砂。这是因为湿型铸钢件都不是厚大铸件,而且所用硅砂含SiO2较高,铸件对型砂的热作用并不严重,不产生明显多的铁橄榄石。
以下将分别讨论铸件产生机械粘砂的各种影响因素:
1111 砂型紧实程度
手工造型和震压造型的紧实程度如果较低,则砂型表面的砂粒比较疏松,砂型型腔的坑凹处和拐角处局部也都更容易出现疏松。如金属液钻入砂粒之间孔隙不深,将使铸件表面显得粗糙;钻入较深和包裹砂粒则形成机械粘砂。造型工人可以采取手指塞紧、用冲锤的尖头冲紧砂型局部。高生产率的高密度造型是否有局部疏松,则取决于型砂流动性如何,因而很多工厂尽量降低型砂紧实率来提高型砂的流动性。在填砂和压实过程中采用微震提高砂型紧实程度是十分有效的。此外,也取决于紧实装置设定液压或气压的高低。图4为一灰铁汽车铸件出现机械粘砂,使用进口静压造型机,一箱两件。但液压系统的压力调节不适当,砂箱的压实比压较低;而且两件之间和与砂箱的吃砂量仅有25mm左右。砂型平面硬度只有50~60,边缘侧面硬度不足40。
1112 型砂的粒度和透气性
湿型的砂粒粗细一方面要保证浇注后排气通畅,另一方面湿型砂的透气能力又不可太高,以免金属液容易渗透入砂粒之间孔隙中。手工造型生产小件的砂型上扎有较多排气孔,而且往往采用面砂,砂粒可以细些,面砂透气率40~60大约已然合适。机器造型湿型单一砂的型砂粒度大致在70/140目,透气率大多在60~90的范围内。高密度砂型比较密实,则要求型砂有较高透气能力。粒度大多在50/140或140/50目,透气率较多集中在100~140。很多工厂的砂芯用原砂粒度比型砂粒度粗,例如汽车发动机缸体砂芯用原砂粒度为50/100目,长期生产会有大量芯砂混入型砂而使型砂粒度变粗。以致有些工厂的型砂透气率高达160以上,甚至达到200左右。除非在砂型表面喷涂料,否则铸件表面变得粗糙,甚至可能有局部机械粘砂。美国有一工厂在混制湿型砂时加入100、140目两筛细粒新砂5%来纠正型砂变粗现象,使型砂粒度维持在50/140的四筛分布。
1113 金属液压力
金属液压力越高,机械粘砂就越严重。因此,高大铸件的底部比较容易形成机械粘砂。
1114 浇注温度和铸件壁厚
金属液温度高,流动性好,就容易渗入砂粒之间孔隙而产生机械粘砂。但从避免铸件产生气孔、冷隔等缺陷考虑,浇注温度不可任意降低。生产复杂薄壁铸件时尤需较高浇注温度。
1115 砂型涂料
生产重量较大的湿型铸件,可以向砂型的型腔喷刷醇基涂料,点燃后即可下芯与合型。一般上型可以不喷涂料,因为所受金属液压头比下型小。喷涂料的另一优点是提高了砂型表面耐冲刷能力。但是湿型用涂料的配方不同于砂芯用涂料,其强度不可太高,必须与砂型强度匹配,否则可能使涂层开裂翘皮,并使铸件产生夹砂缺陷。对内腔要求不高的一般铸铁的湿砂型中如果有树脂芯或油砂芯,为了防止金属液钻入砂芯,可以在硬化后的砂芯表面局部容易渗透金属液处,涂抹用机油或其他粘结剂加石墨粉、石英粉或其它耐火粉料调制的涂料膏,凉干后即可下芯。当生产内腔清洁度和光洁度要求很高的铸铁件(如内燃机缸盖、机体、液压系统阀件等)时,必须对砂芯采取整体浸或浇涂料而后表面烘干。手工生产铸铁件时,常用软毛刷将土石墨粉细心涂刷在湿砂型和砂芯表面上。也有的喷土石墨与水混合液,晾干后即可浇注。石墨粉可以填塞孔隙,又不被铁液润湿,铁液难以钻入砂粒之间。美国Caterpillar铸造工厂用高压造型大量生产工程机械大型发动机汽缸体,其克服机械粘砂的措施是靠对上、下砂型全面自动喷水基涂料。然后用大火焰喷枪自动喷烤,使涂层和砂型表层干燥。这种表面烘干的型砂所用膨润土、煤粉等材料的品种和加入量,以及型砂性能控制均不同于普通湿型砂。
1116 型砂的煤粉量
湿型铸铁件防止粘砂和改善表面光洁程度最主要的型砂加入物是煤粉。但是市售煤粉良莠不齐。一般生产中等大小铸铁件型砂中有效煤粉量可能在35~70%,主要取决于煤粉品质和对铸态表面的要求不同。为了排除煤粉品质的影响,可以只用1g型砂在900℃的发气量代表有效煤粉含量。例如普通机器造型的型砂发气量可以在20~26mL/g之间,高宻度造型的型砂发气可以是16~22mL/g范围内。国外常用测定灼减量方法估计型砂中煤粉含量是否足够多。例如有些工厂要求型砂灼减量在30~50%。在实际生产中可以观看铸件的外表形貌就可以查觉出型砂所含有效煤粉量是否合适。如果铸件表面毛糙,而型砂的透气率和砂型紧实程度都无不妥之处,可能有效煤粉不足或者煤粉品质不良。如果铸件表面有明显的蓝色,但较为粗糙,可能有效煤粉量已够,而型砂透气性偏高,或砂型紧实程度不够。
目前我国有多种煤粉代用品商品供应。其中淀粉材料的抗粘砂效果与优质煤粉基本相当。但只适合用来生产灰铁铸件,如用于生产球铁件有可能产生皮下气孔缺陷,因为不能产生足够还原性气氛。还有些“煤粉代用品”商品,其真实的具体配方不详,使用效果也有很大差异。用户应当靠浇注试验来判断其实际抗粘砂效果。可用同样的原砂(不可用旧砂,以免干扰试验结果)和膨润土、水,再分别加入不同抗粘砂材料混制型砂。应设法保持型砂透气率相同或接近,造型硬度相同,浇注温度相同。比较铸件表面光洁程度,然后即可做出选用决定。
国外生产抗粘砂商品主要有两类:①增效煤粉(高效煤粉):在煤粉中加入20~40%高软化点石油沥青,使其光亮碳含量提高到12~20%,抗粘砂能力大为提高。现在我国也有几家公司供应增效煤粉。②混合附加物:是优质膨润土与优质煤粉的混合物,也可再根据需要加入淀粉、木粉等材料。大型铸造工厂一条生产线中的产品特征接近,膨润土与煤粉的比例不需经常改变。采用混合附加物易于控制管理,设备简化。配方由供需双方的工程师根据铸件生产条件共同制定。用散装罐车运送到车间,气力输送进材料罐。用户混砂时只加一种附加物即可。
单一砂混砂时煤粉的补加量首先取决于煤粉本身的品质优劣如何,同时也受砂/铁比、铸件厚度、浇注温度、冷却时间、清理方法、对铸件表面光洁度具体要求等等因素的影响。德国有些工厂表示煤粉补加量的单位为每100kg铁水和每1%光亮碳形成物(即有效煤粉)的煤粉补加量kg。例如Mettmann铸造工厂统计生产中光亮碳形成物(煤粉)补加量在014~027kg / 1%光亮碳形成物 / 100kg铁。德国南方化学公司的实例中砂/铁比为10:1,浇注每吨铁的ECOSIL煤粉消耗量18kg / t Fe。即浇注每吨铁水用10吨型砂,型砂中补加18kg ECOSIL煤粉,折合混砂时煤粉补加量为018%,如果按照我国大多数工厂砂/铁比6:1左右,则ECOSIL煤粉混砂加入量应为030%。根据铸造手册“造型材料”(第2版103~104页)介绍,我国东风汽车公司、一汽铸造有限公司、中国一拖集团公司、上海汽车发动机公司和南京泰克西铸铁有限公司的高密度造型线湿型单一砂配方14种。混砂时煤粉加入量最高者3~4%,最低者03~05%。另外一汽、泰克西、上海发动机厂的震击造型单一砂4种。混砂煤粉加入量最高者3~5%,最低者1~125%。上述我国工厂中大多数的煤粉补加量绝大多数的煤粉补加量高的原因在于这些工厂所用煤粉品质低。笔者由近几年我国个别工厂使用优质煤粉和增效煤粉的经验表明,一般湿型铸铁件单一砂的混砂煤粉补加量在015~03%之间,个别厚大件为05%。抚顺某厂的气冲线砂铁比平均为11:1,同一车间内的挤压线砂铁比平均为75:1,两条线共用砂处理系统混砂的增效煤粉加入量仅为008~012%。由此可见,即使优质和增效煤粉价格稍高(不到普通煤粉的两倍),但消耗量仅为普通煤粉的几分之一。使用后不仅生产成本大幅度下降,还节省了贮存和运输费用。而且型砂中含泥量、含水量、大幅度下降,韧性、透气率、起模性得到提高。不但铸件表面光洁,而且气孔、砂孔等缺陷必然明显减少。
12 爆炸粘砂
在机械化铸造工厂的浇注流水线上,经常看到浇注后,几乎每一个砂箱与小车台面之间都会发生爆炸,这并不会发生铸件缺陷。但是有时偶尔还可以看到另一种在型腔内部发生能够引起铸件表面粘砂的爆炸,称为爆炸粘砂。高密度造型的铸件可能会出现这种爆炸粘砂缺陷,与通常机械粘砂出现在浇注位置的下表面和热节处不同,爆炸粘砂大多发生在铸件浇注位置的上表面。爆炸产生原因是开始浇注时砂型的水分蒸发凝聚在温度较低的型腔上表面,当金属液面上升与型腔上表面接触时水分骤然蒸发而发生爆炸,产生的巨大气体压力迫使金属液钻入砂型表面而成粘砂。有时爆炸相当猛烈,金属液甚至从冒口喷出直冲房顶。型砂含水量和紧实率高、含煤粉量高、砂型硬度高、通气条件不良和浇注速度过快时较易发生爆炸粘砂。
13 热粘砂
热粘砂是比较少见的粘砂。有以下几种现象:
⑴铸铁件湿型砂用原砂的SiO2含量较低,例如是黄河风积砂和一些当地河砂或山砂的SiO2含量只有80%左右,原砂本身的烧结温度较低。浇注厚大件时,铸件表面被一厚层砂包裹。如果型砂中含有充分的煤粉,烧结砂层容易脱落被清理掉,不出现机械粘砂。
⑵河北省有一家用挤压造型机生产灰铸铁汽车件工厂,平日铸件落砂后大部分表面都能显露出来,经过短时间抛丸清理后铸件表面相当清洁。但是有一次突然发现铸件落砂后表面被一层砂子包裹。铸件抛丸清理后能够较容易地露出表面,表明铁液并未钻入砂型中,不属于机械粘砂。所出现的异常现象属于“热粘砂”缺陷。产生原因不会是原砂二氧化硅降低,因为该厂一直使用品质稳定的内蒙砂。铁液浇注温度也未过高。怀疑是膨润土公司处理活化膨润土时加入碳酸钠配料量过高引起的。碳酸钠本身是冶金用熔剂,能够降低硅砂和膨润土的烧结点和熔点而引起热粘砂。