鑄造用鑄鋼砂怎麼做

㈠ 濕型鑄造的所用原材料

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、煤粉等乾料混勻，再加水混至要求的水分。型砂的配方應根據澆注合金種類、鑄件特徵和要求、造型方法和工藝、清理方法等因素確定型砂應具有的性能范圍，然後再根據各種造型原材料的品種和規格、砂處理方法和設備性能、砂鐵比等因素擬定。
(1) 石英質原砂(具體參數請查詢鑄造技術數據-鑄造技術-鑄造工藝參數-鑄造造型材料-鑄造用砂)
鑄造生產中使用量最大的原砂是以石英為主要礦物成分的天然硅砂。天然硅砂資源豐富，分布極廣，易於開采，價格低廉，能滿足鑄造上多數情況的要求。生產中通常根據鑄件的合金種類、質量、壁厚的不同來選定原砂的化學成分和礦物組成。例如鑄鋼的澆注溫度高達1500℃左右，鋼液含碳量較低，型腔中缺乏能防止金屬氧化的強還原性氣氛，與鑄型相接觸的界面上金屬容易氧化生成FeO和其他金屬氧化物，因而較易與型砂中雜質進行化學反應而造成化學粘砂。所以要求原砂中SiO2含量應較高，有害雜質亦應嚴格控制。鑄鋼件的澆注溫度越高，壁厚越厚，則對原砂中SiO2含量的要求就越高。
(2) 非石英質原砂
非石英質原砂是指礦物組成中不含或只會少量游離SiO2的原砂。雖然硅砂來源廣，價格低，能滿足一般鑄鐵、鑄鋼和非鐵合金鑄件生產的要求而得到廣泛應用，但是硅砂還有一些缺點：熱膨脹系數比較大，熱擴散率比較低，蓄熱系數比較低，容易與鐵的氧化物起作用等。這些都會對鑄型與金屬的界面反應起不良影響。在生產高合金銅鑄件或大型鑄鋼件時，使用硅砂配製的型砂，鑄件容易發生粘砂缺陷，使鑄件的清理十分困難。清砂過程中，工人長期吸入硅石粉塵易患矽肺。
為了提高鑄件表面質量，改善勞動條件，在鑄鋼生產中已逐漸採用一些非石英質原砂來配製無機和有機化學粘結劑型砂、芯砂或塗料。這些材料與硅砂相比，大多數都具有較高的耐火度、熱導率、熱擴散率和蓄熱系數，熱膨脹系數低而且膨脹均勻，與金屬氧化物的反應能力低等優點，能得到表面質量高的鑄件並改善清砂勞動條件。但這些材料中有的價格較高，比較稀缺，故應當合理選用。目前可用的非石英質原砂有橄欖石破、鋯砂、鉻鐵礦砂、石灰石砂、鎂砂、剛玉砂、鈦鐵礦砂、鋁礬土砂等等。
(3) 粘土(粘結劑數據查詢)
粘土是濕型砂的主要粘結劑。粘土被水濕潤後具有粘結性和可塑性，烘乾後硬結，具有干強度。而硬結的粘土加水後又能恢復粘結性和可塑性，因而具有較好的復用性。粘土資源豐富，價格低廉，所以應用廣泛。
粘土主要是由細小結晶質的粘土礦物所組成的土狀材料。按晶體結構可分為高嶺石（kaolinite）組，包括高嶺石、珍珠陶土、地開石、埃洛石等；蒙脫石（montrillonite）組，包括蒙脫石、貝得石、綠脫石、皂石等；伊利石（illite）組，包括依利石、海綠石等。
鑄造工作者通常根據所含粘土礦物種類不同將所採用的粘土分為鑄造用粘土（fireclay）和鑄造用膨潤土兩類。膨潤土主要是由蒙脫石組礦物組成的，主要用於濕型鑄造的型砂粘結劑。鑄造用粘土主要含有高嶺石或依利石類礦物。
(4) 附加物(輔助材料數據查詢)
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、澱粉等，目的是使型砂具有特定的性能，並改善鑄件的表面質量。
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生粘砂缺陷，並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%（質量分數）范圍內，根據鑄件大小和厚薄而異。
煤粉的代用材料，包括固體瀝青或其乳化液，渣油或煤焦油或其乳合液，膨潤土與瀝青或其他石油衍生物的混合粉末或漿液，固態或水中分散的合成聚合物和澱粉等。鑄鐵面砂中澱粉含量（按質量分數計）一般為0.5%左右，鑄鋼面砂在0.5～1.0%左右。

㈡ 鑄造工藝流程

砂型鑄造的主要流程有：

1. 模具生產部分：按照圖紙要求製作製作模具，一般單件生產可以用木模、批量生產可以製作塑料模、金屬模，大批量鑄件可以製作模板。

2.混砂階段：按照砂型製造的要求及鑄件的種類不同，配製合格的型砂，以供造型所用。

3.造型（制芯）階段：包括了造型（用型砂形成鑄件的形腔）、制芯（形成鑄件的內部形狀）、配模（把坭芯放入型腔裡面，把上下砂箱合好）。造型是鑄造中的關鍵環節。

4.熔煉階段：按照所需要的金屬成份配好化學成份，選擇合適的熔化爐熔化合金材料，形成合格的液態金屬液（包括成份合格，溫度合格）

5.澆注階段：把合格的融熔金屬注入配好模的砂箱里。澆注階段危險性比較大，要特種注意。

6.清理階段：澆注後等融熔金屬凝固後，把型砂清除掉，打掉澆口等附設件，就形成了所需要的鑄件了。

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總體概述

製造砂型的基本原材料是鑄造砂和型砂粘結劑。最常用的鑄造砂是硅質砂。硅砂的高溫性能不能滿足使用要求時則使用鋯英砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂等特種砂。為使製成的砂型和型芯具有一定的強度，在搬運、合型及澆注液態金屬時不致變形或損壞，一般要在鑄造中加入型砂粘結劑，將鬆散的砂粒粘結起來成為型砂。應用最廣的型砂粘結劑是粘土，也可採用各種乾性油或半乾性油、水溶性硅酸鹽或磷酸鹽和各種合成樹脂作型砂粘結劑。砂型鑄造中所用的外砂型按型砂所用的粘結劑及其建立強度的方式不同分為粘土濕砂型、粘土干砂型和化學硬化砂型3種。

粘土濕砂

以粘土和適量的水為型砂的主要粘結劑，製成砂型後直接在濕態下合型和澆注。濕型鑄造歷史悠久，應用較廣。濕型砂的強度取決於粘土和水按一定比例混合而成的粘土漿。型砂一經混好即具有一定的強度，經舂實製成砂型後，即可滿足合型和澆注的要求。因此型砂中的粘土量和水分是十分重要的工藝因素。

以型砂和芯砂為造型材料製成鑄型，液態金屬在重力下充填鑄型來生產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。由於砂型鑄造所用的造型材料價廉易得，鑄型製造簡便，對鑄件的單件生產、成批生產和大量生產均能適應，長期以來，一直是鑄造生產中的基本工藝。

砂型鑄造所用鑄型一般由外砂型和型芯組合而成。為了提高鑄件的表面質量，常在砂型和型芯表面刷一層塗料。塗料的主要成分是耐火度高、高溫化學穩定性好的粉狀材料和粘結劑，另外還加有便於施塗的載體（水或其他溶劑）和各種附加物。

粘土濕砂型鑄造的優點是：①粘土的資源豐富、價格便宜。②使用過的粘土濕砂經適當的砂處理後，絕大部分均可回收再用。③製造鑄型的周期短、工效高。④混好的型砂可使用的時間長。⑤砂型舂實以後仍可容受少量變形而不致破壞，對拔模和下芯都非常有利。缺點是：①混砂時要將粘稠的粘土漿塗布在砂粒表面上，需要使用有搓揉作用的高功率混砂設備，否則不可能得到質量良好的型砂。②由於型砂混好後即具有相當高的強度,造型時型砂不易流動，難以舂實,手工造型時既費力又需一定的技巧，用機器造型時則設備復雜而龐大。③鑄型的剛度不高，鑄件的尺寸精度較差。④鑄件易於產生沖砂、夾砂、氣孔等缺陷。

粘土干砂型製造這種砂型用的型砂濕態水分略高於濕型用的型砂。

粘土砂芯用粘土砂製造的簡單的型芯。

㈢ 鑄造沙有什麼要求

中國在公元17世紀已使用硅砂作造型材料，用於製造鍾、鏡、鍋和火炮等鑄件。但早期使用的多為含粘土的天然硅砂即山砂和河砂，它有較好的可塑性，可直接用於製造鑄型和型芯，適於當時手工生產的條件。鑄件進入工業化的大規模生產後，特別是造型機械化後，這種含粘土的天然硅砂性能的均一性差，型砂的質量難以控制，不能滿足工藝要求，因此開始建砂廠，對天然硅砂進行水洗、擦洗、精選，得到各種高質量硅砂。 鑄造砂
或將硅石破碎製成的人工硅砂。同時，也擴大了各種非硅質砂的使用。樹脂砂造型造芯工藝的應用和發展，對鑄造用砂的質量又提出了更高的要求，如細粉少，比表面積小，耗酸值低等。此外，對砂粒大小形狀和粒度分布狀況也有了新的要求。一些缺乏優質砂源的國家還發展了硅砂浮選技術，以提高硅砂的品位和質量。
編輯本段基本要求
鑄造砂應滿足以下的要求：①較高的純度和潔凈度，以硅砂為例，鑄鐵用砂要求SiO2含量在90％以上，較大的鑄鋼件則要求SiO2含量在97％以上；②高的耐火度和熱穩定性;③適宜的顆粒形狀和顆粒組成;④不易被液態金屬潤濕；⑤價廉易得。
編輯本段顆粒形狀和組成
鑄造砂的顆粒形狀和顆粒組成對型砂的流動性、緊實性、透氣性、強度和抗液態金屬的滲透性等性能有影響，是鑄造砂質量的重要指標。
編輯本段顆粒形狀
鑄造砂的形狀一般分3種。①圓形砂:顆粒為球形或接近於球形，表面光潔，沒有突出的稜角。②多角形砂:顆粒成多角形，且多為鈍角。③尖角形砂：顆粒成尖角形，且銳角較多。鑄造砂的顆粒形狀一般以角形系數（砂粒實際比表面積／球形砂粒理論比表面積之比）來表示。（見圖）
編輯本段顆粒組成
砂子的顆粒組成是用篩號來表示的，測定的方法是將經水洗去泥分烘乾後的干砂倒入標准篩，再放到篩砂機上篩分，篩分後將各篩子上停留的砂子分別稱重，通常用標准篩篩分後砂粒最集中的3個相鄰篩子的頭尾篩號表示顆粒組成。
編輯本段種類和用途
鑄造砂按礦物組成不同分為石英砂和特種砂兩大類，石英砂俗稱硅砂。
編輯本段硅砂
主要礦物組成為石英，主要化學成分為SiO2。①天然硅砂：因其化學成分，粒度組成不同，分別用於有色合金鑄件、鑄鐵件及中小型鑄鋼件的型砂和芯砂。②精選天然硅砂：用於以有機物作為粘結劑的各種鑄鋼件型砂和芯砂。③人工硅砂：用於精鑄、打爐襯或鑄鋼件的型砂和芯砂。
編輯本段非硅質砂
非硅質砂種類較多，用途各異。①石灰石砂：由石灰岩破碎而成，主要礦物組成是CaCO3，用於鑄鋼件的型砂和芯砂。②鋯砂:主要礦物組成是ZrO2·SiO2，用於大型鑄鋼件及合金鋼件的芯砂或砂型的面砂，或將其粉料用作塗料。③鎂砂：主要礦物組成是MgO，用於高錳鋼鑄件的面砂、芯砂，其粉料可用作塗料。④鉻鐵礦砂：主要礦物組成是鉻鐵礦FeO·Cr2O3，用於大型或特殊鑄鋼件的面砂、芯砂，其粉料可用作塗料。⑤剛玉砂：主要礦物組成是剛玉α-Al2O3，用於熔模、陶瓷型鑄造的制殼材料。⑥橄欖石砂：主要礦物組成是橄欖石(MgFe)2SiO4，用於鑄鐵件、有色合金鑄件以及高錳鋼鑄件的型砂和芯砂。
編輯本段資源
自然界中硅砂資源充足，但適合鑄造用的SiO2含量高的天然硅砂並不太多。中國於1951年開始，對境內的鑄造砂資源陸續進行了普查，但主要限於交通干線和主要工業城市附近。普查結果表明，中國可用於鑄造的天然硅砂資源十分豐富，分布范圍很廣。內蒙古哲里木盟，天然硅砂儲藏量達數億噸，其顆粒形狀接近圓形，SiO2含量為90％左右。福建晉江、東山的海砂，SiO2含量為94～98％，含泥量低，均是較好的天然硅砂。江西的都昌、星子、永修縣均有大量第四紀河湖相積沉硅砂，SiO2含量為90％左右，含鐵量低，鹼性氧化物少，粒度均勻，是較好的湖砂。廣州、湖南等地有豐富的易破碎的風化砂岩，可加工成人工硅砂，其SiO2含量在96％以上，可用於鑄鋼件的生產。

㈣ 砂型鑄造的手工造型方法有哪些

1、粘土濕砂

以粘土和適量的水為型砂的主要粘結劑，製成砂型後直接在濕態下合型和澆注。濕型鑄造歷史悠久，應用較廣。

濕型砂的強度取決於粘土和水按一定比例混合而成的粘土漿。型砂一經混好即具有一定的強度，經舂實製成砂型後，即可滿足合型和澆注的要求。

2、粘土干砂

製造這種砂型用的型砂濕態水分略高於濕型用的型砂。粘土干砂型一般用於製造鑄鋼件和較大的鑄鐵件。自化學硬化砂得到廣泛採用後，干砂型已趨於淘汰。

3、化學硬化砂型

① 自硬：自硬法主要用於造型，但也用於製造較大的型芯或生產批量不大的型芯。

② 氣霧硬化：氣霧硬化法主要用於制芯，有時也用於製造小型砂型。

③ 加熱硬化：加熱硬化法除用於製造小型薄殼砂型外，主要用於制芯。

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砂型鑄造優勢

砂型鑄造較之其它鑄造方法成本低、生產工藝簡單、生產周期短。所以像汽車的發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件都是用粘土濕型砂工藝生產的。

當濕型不能滿足要求時再考慮使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土濕型砂鑄造的鑄件重量可從幾公斤直到幾十公斤，而粘土干型生產的鑄件可重達幾十噸。

因砂型鑄造具有以上的優勢，所以，其在鑄造產業中應用越來越廣泛。未來，其將會在鑄造業中扮演著越來越重要的角色。