濕型鑄造

濕型鑄造

砂型造好后,不烘乾就進行澆注的鑄型稱為濕型。

定義


優點是成本低、生產率高,勞動條件得到改善,易於實現機械化自動化;但鑄型水分多、強度低。易產生嗆火、夾砂、氣孔、沖砂、粘砂、漲箱等鑄造缺陷。
濕型砂是使用最廣泛的、最方便的造型方法,大約佔所有砂型使用量的60~70%,但是這種方法還不適合很大或很厚實的鑄件。表面烘乾型與干型比,可節省烘爐,節約燃料和電力,縮短生產周期,所以曾在中型和較大型鑄鐵件的生產中推廣過。通常採用較粗砂粒(使有高的透氣性),加入較多粘土和水分,有時還在型砂中加1~2%的木屑(提高抗夾砂結疤能力),其型腔表面必須塗敷塗料。

特點


濕型鑄造法的基本特點是砂型(芯)無需烘乾,不存在硬化過程。其主要優點是生產靈活性大,生產率高,生產周期短,便於組織流水生產,易於實現生產過程的機械化和自動化;材料成本低;節省了烘乾設備、燃料、電力及車間生產面積;延長了砂箱使用壽命等。但是,採用濕型鑄造,也容易使鑄件產生一些鑄造缺陷,如:夾砂、結疤、鼠尾、粘沙、氣孔、砂眼、脹砂等。隨著鑄造科學技術的發展,對金屬與鑄型相互作用原理的理解更加深刻;對型砂質量的控制更為有效;加上現代化砂處理設備使型砂質量得到了一定保證;先進的造型機械使型砂緊實均勻,起模平穩,鑄型的質量較高,促進了濕型鑄造方法應用範圍的擴大。例如汽車、拖拉機、柴油機等工業中,質量在300~500kg以下的薄壁鑄鐵件,現都已成功地採用濕型鑄造。現代化造型方法有:普通機器造型、微震壓實造型、多觸頭高壓造型、射壓造型、衝擊造型及靜壓造型等。
濕型砂用原材料(鑄造用砂數據查詢)

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範圍,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,分佈極廣,易於開採,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遊離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:熱膨脹係數比較大,熱擴散率比較低,蓄熱係數比較低,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、熱擴散率和蓄熱係數,熱膨脹係數低而且膨脹均勻,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。粘土被水濕潤后具有粘結性和可塑性,烘乾后硬結,具有干強度。而硬結的粘土加水后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)範圍內,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。