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1、砂型鑄造 ——濕型砂的選用及其檢測(cè) 組員：余柏松、羅凱賢、陳卡、何桂景砂型鑄造是最普通的制造，其工藝特點(diǎn)：適用性廣，技術(shù)靈活性大，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作相對(duì)簡(jiǎn)單，鑄件主要為鑄鐵；但鑄件精度及其表面粗糙度較差，對(duì)環(huán)境污染比較大。優(yōu)點(diǎn)：1、可以鑄造外形和內(nèi)腔十分復(fù)雜的毛坯。如：各種箱體、床身、機(jī)架等。 2、適用性廣泛，從幾克到幾百?lài)嵉蔫T件都可以。 3、原材料來(lái)源廣泛，成本低廉。如可以熔化鐵屑。 4、鑄件形狀與零件尺寸比較接近，減少切削加工余量。 缺點(diǎn)：1、工序較多，一些工序質(zhì)量難以保證。質(zhì)量不穩(wěn)定，容易形成廢品。 2、鑄件中容易出現(xiàn)縮孔和氣孔，性能不如鍛件，因此對(duì)于承載較大載荷的重要零件一般不

2、用鑄件。 砂型鑄造所包含的范圍很廣，而砂型是這種鑄造工藝的基礎(chǔ)，只有把基礎(chǔ)搞好，上層建筑才會(huì)穩(wěn)固。砂型鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)很多都與砂型的好壞有關(guān)。比如，砂型鑄造所產(chǎn)生粘砂、表面粗糙度等也與砂型的結(jié)構(gòu)，原砂的選用有關(guān)，下面要討論的主要是最基本的濕砂鑄造： 砂型鑄造中使用最多的是粘土砂型。而粘土砂型可分為濕型、干砂型和表面烘干砂型。三者之間的主要差別在于：濕型是造好的砂型不經(jīng)烘干，直接澆入高溫金屬液體；干砂型是在合箱和澆注前將整個(gè)砂型送入窯中烘干；表面烘干砂型只在澆注前對(duì)型腔表層用適當(dāng)方法烘干一定深度（一般5?10mm,大件20mm以上）。 目前，濕型砂是使用最廣泛的、最方便的造型方法，大約占所有砂

3、型使用量的60?70％，但是這種方法還不適合很大或很厚實(shí)的鑄件。濕型鑄造特點(diǎn)：濕型鑄造法的基本特點(diǎn)是砂型（芯）無(wú)需烘干，不存在硬化過(guò)程。其主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)靈活性大，生產(chǎn)率高，生產(chǎn)周期短，便于組織流水生產(chǎn)，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化；材料成本低；節(jié)省了烘干設(shè)備、燃料、電力及車(chē)間生產(chǎn)面積；延長(zhǎng)了砂箱使用壽命等。但是，采用濕型鑄造，也容易使鑄件產(chǎn)生一些鑄造缺陷，如：夾砂、結(jié)疤、鼠尾、粘沙、氣孔、砂眼、脹砂等。 濕型砂用原材料： 濕型砂是由原砂、粘土、附加物及水按一定配比組成的。常用的加料順序是先將回用砂和新砂、粘土粉、煤粉等干料混勻，再加水混至要求的水分。型砂的配方應(yīng)根據(jù)澆注合金種類(lèi)、鑄件特

4、征和要求、造型方法和工藝、清理方法等因素確定型砂應(yīng)具有的性能范圍，然后再根據(jù)各種造型原材料的品種和規(guī)格、砂處理方法和設(shè)備性能、砂鐵比等因素?cái)M定。 一、石英質(zhì)原砂：鑄造生產(chǎn)中使用量最大的原砂是硅砂。硅砂資源豐富，分布極廣，易于開(kāi)采，價(jià)格低廉，能滿(mǎn)足鑄造上多數(shù)情況的要求。生產(chǎn)中通常根據(jù)鑄件的合金種類(lèi)、質(zhì)量、壁厚的不同來(lái)選定原砂的化學(xué)成分和礦物組成。 二、非石英質(zhì)原砂：非石英質(zhì)原砂是指礦物組成中不含或只會(huì)少量游離SiO2的原砂。雖然硅砂來(lái)源廣，價(jià)格低，能滿(mǎn)足一般鑄鐵、鑄鋼和非鐵合金鑄件生產(chǎn)的要求而得到廣泛應(yīng)用，但是硅砂還有一些缺點(diǎn)：熱膨脹系數(shù)比較大，熱擴(kuò)散率比較低，蓄熱系數(shù)比較低，容易與鐵的氧化

5、物起作用等。 三、粘土：粘土是濕型砂的主要粘結(jié)劑。粘土被水濕潤(rùn)后具有粘結(jié)性和可塑性，烘干后硬結(jié)，具有干強(qiáng)度。而硬結(jié)的粘土加水后又能恢復(fù)粘結(jié)性和可塑性，因而具有較好的復(fù)用性。粘土資源豐富，價(jià)格低廉，所以應(yīng)用廣泛。 四、附加物：型砂中除了含有原砂、粘土和水等材料以外，通常還加入一些附加物如煤粉、渣油、淀粉等，目的是使型砂具有特定的性能，并改善鑄件的表面質(zhì)量。在鑄鐵及有色合金用濕型砂中加入煤粉，可以防止鑄件表面產(chǎn)生粘砂缺陷，并能改善鑄件的表面光潔程度。濕型鑄鐵件所用型砂中煤粉的含量常在3?8％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）范圍內(nèi)，根據(jù)鑄件大小和厚薄而異。濕型砂性能要求及檢測(cè)方法： 高質(zhì)量型砂應(yīng)當(dāng)具有為鑄造出高質(zhì)

6、量鑄件所必備的各種性能。根據(jù)鑄件合金的種類(lèi)，鑄件的大小、厚薄、澆注溫度、金屬液壓頭、砂型緊實(shí)方法、緊實(shí)比壓、起模方法、澆注系統(tǒng)的形狀、位置和出氣孔情況，以及砂型表面風(fēng)干情況等的不同，對(duì)濕型砂性能提出不同的要求。直接影響鑄件質(zhì)量和造型工藝的濕型性能有水分、透氣性、強(qiáng)度、緊實(shí)率、變形量、破碎指數(shù)、流動(dòng)性、含泥量、有效粘土含量、顆粒組成、緬化物、砂溫、發(fā)氣性、有效煤粉含量、灼燒減量、抗夾砂性、抗粘砂性等。 各因素的特點(diǎn)及檢測(cè)方法： 一、水分、最適宜濕程度和緊實(shí)率 為了得到所需要的濕態(tài)強(qiáng)度和韌性，粘土砂必須含有適量水分，太干或太濕均不適于造型，也難鑄造出合格鑄件。因此，型砂的干濕程度必須保持在一

7、個(gè)適宜的范圍內(nèi)。 判斷型砂干濕程度有以下幾種方法： 1、水分也叫含水量或濕度 它是表示型砂中所含水分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，這是一般工廠(chǎng)中確定型砂干濕程度最常用的傳統(tǒng)方法。測(cè)定的原理是稱(chēng)取定量的型砂，放入105?110C烘干裝置中使之干燥，由烘干前后的質(zhì)量差異計(jì)算出型砂的水分。 2、手捏感覺(jué) 有實(shí)際操作的混砂或造型工人常根據(jù)用手捏型砂時(shí)砂是否容易成團(tuán)和是否沾手來(lái)判斷型砂的干濕程度，還根據(jù)捏緊動(dòng)作中砂是否柔軟和變形情況來(lái)判斷型砂的可塑性；根據(jù)手指掐碎砂團(tuán)時(shí)用力大小來(lái)判斷型砂的強(qiáng)度是否合適。 3、緊實(shí)率 指濕型砂用1MPa的壓力壓實(shí)或者在鼓擊式制作機(jī)上打擊三次，其試樣體積在緊實(shí)前后的變化百分率

8、，用試樣緊實(shí)前后高度變化的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。手工和機(jī)器造型用型砂最適干濕狀態(tài)下的緊實(shí)率接近50％；高壓造型和氣沖造型時(shí)為35?45％；擠壓造型時(shí)為35?40％；不管型砂中有效膨潤(rùn)上、煤粉和灰分的含量有多少，只要將緊實(shí)率控制在上述范圍內(nèi)，手捏感覺(jué)的干濕程度就處于最適宜狀態(tài)。這時(shí)型砂的水分可稱(chēng)為最適宜水分。 二、透氣性 緊實(shí)的型砂能讓氣體通過(guò)而逸出的能力稱(chēng)為透氣性。透氣性的高低主要受砂粒的大小、粒度分布、粒形、含泥量、粘結(jié)劑種類(lèi)、加入量和混砂時(shí)粘結(jié)劑在砂粒上的分布狀況以及型砂緊實(shí)度的影響。對(duì)于濕型單一砂和面砂而言，透氣性不但要有下限，而且必須嚴(yán)格規(guī)定其上限。 三、濕態(tài)強(qiáng)度 型砂必須具備一定的強(qiáng)

9、度以承受各種外力的作用。型砂的強(qiáng)度用型砂標(biāo)準(zhǔn)試樣在外力作用下遭到破壞時(shí)的應(yīng)力值來(lái)表示。常用計(jì)量單位為兆帕（MPa）或千帕（kPa）。濕型鑄造時(shí)，往往主要檢查型砂石的濕態(tài)抗壓強(qiáng)度，有的也測(cè)濕態(tài)抗剪強(qiáng)度和濕態(tài)抗拉強(qiáng)度。對(duì)普通機(jī)器造型用濕型砂，通?？刂茲駢簭?qiáng)度為0.06~0.12MPa之間，高密度造型用濕型砂，濕壓強(qiáng)度?？刂圃?.09~0.20MPs。 在生產(chǎn)中常采用表面硬度計(jì)測(cè)定硬度，以此反映型砂緊實(shí)的質(zhì)量，反映鑄型表面強(qiáng)度。 四、流動(dòng)性 型砂在外力或自重作用下，沿模樣和砂粒之間相對(duì)移動(dòng)的能力稱(chēng)為流動(dòng)性。流動(dòng)性好的型砂可形成緊實(shí)度均勻、無(wú)局部疏松、輪廓清晰、表面光潔的型腔，這有助于防止機(jī)械粘

10、砂，獲得光潔的鑄件。此外，還能減輕造型緊實(shí)砂的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率和便于實(shí)現(xiàn)造型、造芯過(guò)程的機(jī)械化。目前測(cè)流動(dòng)性的方法還未統(tǒng)一，較多采用以下幾種方方法來(lái)判定型砂流動(dòng)性： 用濕型硬度計(jì)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)試樣兩個(gè)端面硬度值的差別，硬度差別越小，指明型砂的流動(dòng)性越好；在標(biāo)準(zhǔn)圓柱形試樣簡(jiǎn)中放置一塊高25mm的半圓形金屬塊，測(cè)定階梯試樣兩平面的硬度差值；五、起模性、變形量、韌性和破碎指數(shù)型砂的起模性是表示起模時(shí)模樣或模板與砂型分離是否容易損壞，是否產(chǎn)生掉落的性能。型砂的變形量通常是在用強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)測(cè)定型砂抗壓強(qiáng)度的同時(shí)，用一個(gè)百分表測(cè)出試樣破碎前的變形量（高度減小量）。由此也可計(jì)算出型砂韌性，即將型砂濕壓強(qiáng)度（M

11、Pa）承變形量（cm）再乘1000的乘積來(lái)表示韌性（MPa.cm）。對(duì)濕型砂而言，有人認(rèn)為韌性也可用破碎指數(shù)來(lái)代表，即測(cè)定在沖擊條件下型砂的韌性。 六、發(fā)氣量和有效煤粉含量為了檢查鑄鐵件用濕型砂的抗機(jī)械粘砂能力和推算出型砂中有效煤粉含量，我國(guó)普遍采用的是測(cè)定型砂發(fā)氣性的辦法。發(fā)氣性（發(fā)氣量）測(cè)定大都是讓待測(cè)定量樣品在密閉體系中加熱氣化，或測(cè)定所產(chǎn)生氣體的容積；或測(cè)定氣體的壓力（容積恒定，發(fā)氣量大，壓力大）；或稱(chēng)量殘留物的質(zhì)量（灼燒堿量），以確定發(fā)氣量。 通過(guò)上述對(duì)濕砂鑄造的介紹，可以看出砂型鑄造的基礎(chǔ)在于濕砂鑄造，而其他干型鑄造等，也都是在濕砂鑄造的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。在此就不做討論了。 附注：以上資料均摘自互聯(lián)網(wǎng)和書(shū)本資料）