型砂——特性、类型、工艺、MCQ
在本文中，我们将了解 什么是型砂 ,型砂的性质 和型砂的类型 .
铸造车间用于成型的主要材料是沙子。这是因为它具有对铸造目的至关重要的特性。
来源
由于霜、风、雨、热和水流等自然力的作用，所有的沙子都是由岩石破碎形成的。然而，岩石的成分非常复杂，沙子含有岩石的大部分元素，它们是岩石的碎片。因此，型砂 在世界不同地区差异很大。今天，沙子是从可能曾经是河流和沙丘的底部和河岸的地方获得的。
在印度，铸造砂分布在达莫达尔和巴拉卡地区、桑塔尔帕尔加纳（比哈尔邦）、巴塔拉（古尔达斯普尔、旁遮普邦）、巴夫纳加尔（索拉什特拉）、隆达（马哈拉施特拉邦）、阿瓦迪和韦里扬巴卡姆（马德拉斯）、坎普尔、贾巴尔普尔、拉杰科特、贡图尔，在恒河和许多其他地方。
主要成分
型砂的主要成分 是：（1）硅砂粒（2）粘土（3）水分和（4）杂料。
粒状石英形式的二氧化硅本身是一种沙子，是型砂的主要成分。硅砂含有 80% 至 90% 的二氧化硅，具有高软化温度和热稳定性的特点。
它是石英岩破碎的产物 或花岗岩的分解， 由石英和长石组成 .长石分解后变成粘土（水合硅酸铝）。然而，硅砂颗粒赋予砂子耐火性、耐化学性和渗透性。它们是根据它们的平均大小和形状指定的。
粘土 被定义为那些沙粒（20 微米 直径），当悬浮在水中时，不能以每分钟 25 毫米的速度沉降。粘土由两种成分组成：细淤泥 和真正的粘土 .细粉砂是一种异物或矿床，没有粘结力。
真正的粘土赋予型砂必要的粘结强度，使型在捣打后不会变形。发现真正的粘土是由极其微小的结晶聚集体组成的，通常是片状的，称为粘土矿物的颗粒。用于不同工作等级的大多数型砂含有 5% 至 20% 的粘土，所需量的水分提供粘土的粘合作用。
当水加入粘土时，它会渗透混合物并形成微膜 它覆盖片状粘土颗粒的表面。粘土的粘合质量取决于它所能保持的最大水膜厚度。如果添加的水是形成薄膜所需的确切量，则认为粘合作用最佳。另一方面，如果水过多，粘合作用会降低，模具会变弱。水应在 2% 到 8% 之间。
除了二氧化硅和粘土，在型砂中发现的其他材料是铁的氧化物、石灰石、氧化镁、苏打和钾碱。杂质应在2%以下。
分类
型砂类型：一般可分为三种不同类型：(1) 天然型砂 , (2) 合成或高硅砂 , 和 (3) 特殊沙子 .
1。天然型砂
天然型砂 ，称为绿沙，取自河床或从坑中挖出。它们拥有可观数量的粘土，这些粘土充当沙粒之间的粘合剂，并在加水后直接使用。存在的粘土矿物的数量和类型会影响砂的强度、韧性和耐火度。
这些也是通过破碎和研磨软黄砂岩、石炭系岩石等获得的。在研磨操作过程中，粘土聚集体分解，粘土颗粒均匀分布在砂粒上。这些沙子的颗粒形状要求亚角到圆形。
由于天然型砂易于获得、成本低和操作灵活性高，因此大多数黑色金属和有色金属轻铸件都使用天然型砂。 IS:3343-1965 满足这些砂的要求 ，将它们分为三个等级A , 乙 和 C ，根据其粘土含量和烧结温度而定。
2。合成砂
合成砂 基本上是高硅砂，几乎不含（少于 2%）或不含天然形式的粘合剂（粘土）。它们以松散或不牢固的沉积物沉积物、从海岸向内陆吹来的沙丘或沿海岸的河口和河流的堆积沉积物的形式出现。
它们也是在铸造中通过首先破碎石英岩砂岩，然后将它们洗涤和分级以产生具有所需形状和粒度分布的砂等级来制造的。这些沙子的所需强度和粘合性能是通过单独添加如膨润土、水和其他材料来开发的。
这允许在诸如生强度和干强度、渗透率和其他可以随意改变的性质内容方面具有更大的灵活性。因此，事实上，合成砂比天然砂更昂贵。
现在：1987-1974 涵盖了铸造厂对高硅砂的要求，并按硅含量分为三个等级。
3。特殊砂
特殊的沙子 是获得特殊特性的理想选择，这些特性通常在其他沙子中无法获得。锆石、橄榄石、熟土、铬铁矿和铬菱镁矿常被用作特种砂。锆石砂适用于黄铜和青铜铸件的型芯。一些铸造厂将橄榄石砂用于复杂性质的有色金属铸件。熟料对重型钢铸件很有价值。
铬铁矿和铬镁砂特别适用于需要增加激冷倾向以控制凝固的情况。它们也适合作为铸钢模具的饰面材料。
型砂的种类
型砂可以根据其用途再次分类为多个品种。这些在下面描述。
绿砂造型
它是硅砂与 18% 至 30% 粘土的混合物，总水量为 6% 至 8%。粘土和水为绿沙提供了粘合剂。它细腻、柔软、轻盈且多孔。潮湿时，在手中挤压时，它会保持形状，在压力下会给它留下印象。用这种沙子制成的模具称为湿砂模具。
干砂造型
制模后干燥或烘烤的绿砂称为干砂。它们适用于较大的铸件。用这种沙子制成的模具称为干砂模具。
壤土沙子
壤土沙子的粘土含量很高，高达 50% 左右，而且干燥得很厉害。这特别适用于通常用于大型铸件的壤土成型。
面对沙子
面对沙子形成模具的表面。它直接在模型表面旁边使用，并在浇注模具时与熔融金属接触。因此，它要经受最恶劣的条件，因此必须具有高强度和耐火度。
它由硅砂和粘土制成，不添加用过的沙子。不同形式的碳用于防止金属燃烧到沙子中。它们有时与 6 到 15 倍的细型砂混合制成饰面。
模具中的饰面砂层通常为 20 至 30 毫米。铸造厂使用的型砂总量的 10% 到 15% 是饰面砂。用于铸铁湿砂造型的饰面砂混合物可能由 25% 的新鲜和特制砂、70% 的旧砂和 5% 的海煤组成。
支持沙子
背砂或底砂用于支撑面砂并填充烧瓶的整个体积。旧的、反复使用的型砂主要用于此目的。
背砂有时被称为黑砂，因为旧的、反复使用的型砂由于添加了煤尘并在与熔融金属接触时燃烧而呈黑色。
系统沙
在采用机器造型的机械铸造厂中，使用所谓的系统砂来填充整个砂箱。在机械砂制备和处理装置中，不使用饰面砂。用过的沙子通过添加水粘合剂和特殊添加剂进行清洁和活化。这被称为系统砂。由于整个模具是用这种系统砂制成的，砂的强度、渗透性和耐火度必须高于底砂。
离别沙
分型砂是用来防止湿砂粘在花纹上，也可以让上、拖分型面上的沙子分开而不粘。这是一种清洁的不含粘土的硅砂，其作用与分离粉尘相同。
核心沙
用于制芯的砂称为芯砂，有时也称为油砂。这是硅砂与岩心油的混合，由亚麻油、树脂、轻质矿物油和其他粘结材料组成。为了经济，大芯可以使用沥青或面粉和水。
型砂的特性
型砂的特性是什么？
合适的型砂必须具备六种特性。 型砂特性 是：它必须具有孔隙率、流动性、塌陷性、粘合性、内聚性或强度和耐火度。
- 孔隙率 :- 型砂最重要的特性是孔隙率，也称为渗透性。它是指型砂允许气体通过的能力。在将熔融金属倒入砂腔的过程中，会产生气体和蒸汽。此属性不仅受沙粒的形状和大小影响，还受混合物中粘土、粘合材料和水分的量影响。
- 流动性 :- 沙子填充图案中小间隙的能力。高流动性可产生更精确的模具，因此可用于精细铸件。
- 可折叠性 :- 沙子混合物在外力作用下坍塌的能力。更大的模具可折叠性使金属铸件在凝固时能够自由收缩，避免热撕裂或开裂。
- 粘性 :- 粘附性是沙子的特性，它使沙粒粘附在型箱的侧面。沙子的附着力可以使上盖与沙子一起适当提升。
- 凝聚力 :- 沙子的凝聚力是其粒子保持在一起的能力。它是型砂的抗拉强度。这种特性对于保持模具的复杂形状至关重要。强度不足可能会导致模具颗粒在处理、翻转或关闭过程中塌陷。添加粘土和膨润土可提高内聚力。
- 耐火度 :- 砂的耐火度是指它能够承受熔融金属的高温而不熔化或软化。将熔融金属倒入模具时，耐火度低的型砂可能会着火。砂模通常应该能够承受高达 1650°C 的温度。
- 实力 :- 干燥或烘烤后的支架强度称为干强度。然后它必须有强度来承受您熔化金属的侵蚀力，并保持其形状。
砂型成型工艺
砂铸 ，又称砂型铸造 或砂模工艺 , 是一种使用砂模的基于铸造的制造工艺。各种尺寸和形式的金属物品和部件都是用它制成的。从其流行程度来看，砂型铸造占所有金属铸件的 60% 以上。下面详细介绍砂型铸造的六个主要阶段。
第 1 步：将模具模型放入沙中
将模具模型放置在砂中是砂型铸造的初始阶段。模具对铸件的尺寸和形状有直接的影响。因此，制造商必须开发新的模具才能生产出特定尺寸和形状的金属物品和部件。
第 2 步：建立门控系统
浇注系统几乎用于所有铸造工艺，砂型铸造也不例外。它使用浇注杯和通往模具的隧道或“浇口”将熔融模具汇集到模具型腔中。制造企业在将模具设计设置为沙子后，就会建立这样的浇口系统。
第 3 步：应移除模具图案
在浇注系统到位后，制造企业可以从沙子上去除模具图案。此时，模具图案无关紧要。当沙子放入其中时，沙子会呈现出模具图案的形状。因此，可以去除模具图案。
第 4 步：将熔融金属倒入模具的型腔中
现在是时候将熔融金属倒入模具的型腔中了。铁、钢、铝、青铜、镁、锌和锡只是可以用沙子铸造的金属和合金中的一小部分。制造组织可能需要将金属或合金加热到 3,000 华氏度，具体取决于所使用的确切金属或合金。金属或合金从固态转变为液态后就被倒入模腔中。
第 5 步：等待金属冷却
制造公司必须等待熔融金属一旦被放入模具孔中冷却。同样，不同类型的金属需要不同量的冷却时间。熔融金属会冷却并从液态转变为固态。
第 6 步：打开模具取出金属铸件
开模取出新生成的金属铸件是砂型铸造的第六步，也是最后一步。模具图案通常是可重复使用的，但模具本身不是。因此，制造公司每次想要使用砂型铸造制造新的金属产品或部件时，都必须开发新的模具。
型砂的塌陷性
型砂的塌陷性 是指砂在凝固后很容易从铸件中去除的能力。塌陷性低的砂子会顽固地粘在铸件上。可塌陷性差的沙子会导致金属铸件开裂和热裂，这些铸件在冷却时会弯曲很多或具有较长的冷冻温度范围。为了提高塌陷性，可能会引入某些添加剂。
MCQ
1. 渗透性可以定义为型砂的特性
A. 把沙粒粘在一起
B. 让气体容易从模具中逸出
C. 能承受熔化的热量而不显示任何软化迹象
D. 以上都不是
答案：选项 B
2. 为什么型砂应该是多孔的？
A. 气体进入
B. 让水进入
C. 气体逸出
D. 让水逸出
答案：选项 C
说明： 型砂被定义为其中有孔并且可以包含一定量的水分的砂。模制品应具有孔隙和多孔性，以便气体可以自由逸出。
这都是关于型砂的，我们已经涵盖了所有主题，例如什么是型砂，描述型砂的特性、湿砂造型工艺、干砂、可塌陷性以及基于这些主题的一些 MCQ。
工业技术