铸造砂

如何制作金属铸造用湿砂

型砂是砂型铸造工艺的核心。它必须保持良好的形状并捕捉铸件的精细细节，同时具有足够的渗透性以允许气体逸出。在将成型图案从其中移除或填充时的压力下，它不会自行破碎或下沉。当它被倒置时，它不能失去它的形状：模具的各个部分在夹紧在一起时必须保持真实。

在大多数情况下，“绿色”沙子足以证明这些特性。绿沙不是因为它的颜色而被称为 - 这些材料可以是多种颜色，具体取决于成分和用途。相反，它之所以得名，是因为它很潮湿，就像绿色的木头一样。

沙子的机械性能在用于铸造车间之前进行测量。技术人员或铸造工程师将沙子装入圆柱体并进行测试。这些测试越来越多地使用具有多点精度的计算机设备来完成。

沙子渗透性是材料的“排气能力”——它允许多少气体逸出模具。绿色抗压强度记录了沙子在开始破碎之前可以承受的压缩量。绿色剪切强度测量在剪切应力下抵抗结构破坏的强度：这是一种产生平行于其方向的滑动破坏的力。沙子也需要测试它们的干强度，因为它们通常会在填充过程中失去水分。还检查了热强度（高温下的行为）。铸造的高温会不会导致模具碎裂？

经常进行一些辅助测试，包括水分含量、粘土含量和粒度检查。铸造工程师将受到信任，可以控制砂的特性，并且可能会在砂的生命周期内进行多次调整，以使其保持良好的工作状态。

产生铸造砂的特殊混合物提供了所需的行为。主要成分是粒度一致的矿砂。砂粒的大小会影响铸件的光洁度，有时还会影响模具的渗透性和多孔性。仅此成分是不够的：添加粘合材料，通常是粘土，然后用水润湿混合物。

天然粘结砂是从地球上提取的二氧化硅和粘土的混合物，尽管通常会调整比例以获得正确的沙子特性。自然粘结砂用于灰铁、球墨铸铁、可锻铸铁和有色金属铸造（镁除外）。合成粘结砂是通过将不含粘土的砂与精确数量的粘土或膨润土结合起来生产的。它们比天然粘结砂更均匀，但需要更仔细的混合和控制。钢铁铸造厂、灰铁和可锻铸铁铸造厂以及镁铸造厂使用这种类型的沙子。对于岩心或其他必须足够硬化才能成为可以举起或移动的物体的沙子，通常需要合成粘合。

在混合砂型铸造配方时，铸造厂有多种选择。

矿砂

铸造厂的混合物通常是 75-85% 的沙子，其余的是粘土、水和其他添加剂。沙子可以自然地找到，通常来自湖泊，也可以在开采和标准化不含粘土的矿物后形成。

橄榄石

传统上，橄榄石砂用于黑色金属和有色金属铸造厂的金属铸造。这种沙子可以通过快速冷却金属来产生精细的光洁度，并且它创造了一个非常低尘的环境，对呼吸没有危险。它被认为是一种“宽容”的铸造砂，可以很好地吸收图案并且在受热时不会膨胀，但它的抗拉强度不是很高。硅砂一直是岩心的首选。一些橄榄石沙子会带有非常浅的绿色，但这是巧合——就像其他一切一样，它可能是“干的”或“绿色的”。

美国不再开采橄榄砂，因此，至少在北美，这不再是铸造砂的主要来源。

二氧化硅

黑色金属铸造厂（处理钢铁的那些）通常使用硅砂，有时也称为石英砂。硅砂长期以来一直用于制芯，因此在整个铸造过程中改用相同的骨料，使管理铸造供应的过程变得更加容易。

使用该产品的铸造厂对矽肺采取了一些额外的小预防措施，矽肺是一种可以在吸入大量二氧化硅颗粒的人的肺部形成的疾病。有时会使用呼吸器或过滤面罩。

绿砂粘土

绿砂通常是 10% 的膨润土粘土。在分子水平上，这种粘土含有二氧化硅和铝的吸收性混合物，通常还含有钾、钠或钙。钙膨润土是生坯铸造工艺中最常用的粘土。

膨润土在用于各种应用之前经过开采和清洁。尽管膨润土有许多制造和建筑用途，但最常见的消费者用途是用于猫砂和面膜等化妆品，因为它具有吸水性。

其他用于湿砂铸造的添加剂

水分是所有湿砂铸造的重要组成部分。水的加入量一般为混合物重量的 2-5%。水分子之间的流体静力键加强了沙子：正是这些键在海滩上的湿沙中建造了沙堡，同样的力量也在铸造厂中起作用。正是水增加了湿砂处理剪切应力和压缩的能力。

除了基本的沙子、粘土和水之外，还可以使用特殊的添加剂。这些包括谷物、地面沥青、海煤、硬煤、燃料油、木粉、二氧化硅粉、氧化铁、珠光体、糖蜜、糊精和专有材料。这些都是为了改变沙子的特定特性以达到预期的效果。

饰面砂用于为铸件提供更好的表面，用于灰铁、可锻铸铁、钢和镁铸件。铁砂通常含有海煤，这是一种细磨煤，当与热金属接触时会产生气膜，从而防止砂子粘附在铸件上。对于在所有砂中使用海煤的铸造厂，混合物中含有约 5% 的煤尘。硬铝石具有相同的用途，因为它会产生气体以防止粘砂或与氮气相关的针孔。

钢饰面可能含有硅粉或其他非常细的高耐火材料，以形成金属不易渗透的致密表面。橄榄石砂也用于锰钢铸件，因为橄榄石砂和锰的结合提供了良好的光洁度。

模具清洗剂是应用于模具或型芯表面的涂层，以改善铸件的光洁度。它们可以湿用或干用。通常的做法是刷或喷湿模具清洗剂，然后刷或擦干模具清洗剂。经常使用与粘土和糖蜜水混合的石墨或硅粉。洗涤液通常与水基或醇基溶剂溶液混合。酒精溶液可能会被火焰点燃，点燃酒精并立即固化模具。水性溶液需要烘箱干燥时间，在此期间洗涤凝固并去除多余的水分。

砂的制备和处理

沙子在研磨机中制备，混合沙子、粘合剂和水。这些研磨机不只是搅拌铸造砂的不同元素。相反，需要用粘土或其他粘合材料均匀地覆盖每一粒沙子。然后使用曝气机将沙子再次松散，使其更易于成型。

可以使用在铸造车间堆上操作的砂切割机来代替研磨机。可以通过自卸车或铲运车或皮带输送机将砂子运送到造型地板。

在铸造过程中，沙子形成模具，可以放置在地板上或通过传送带运送到浇注站。浇注后，将铸件从沙子中抖出。用过的沙子又通过皮带输送机或其他方式返回到储料仓中。

回收铸造砂

铸造砂在用完之前可以多次使用，并且无法修复。这种沙子过去常常进入垃圾填埋场，但它的再利用和循环利用已成为人们关注的焦点。 EPA 建议，来自成型过程的用过的铸造砂可以安全地用于土壤，包括盆栽土壤和人造表土。它也可以用作道路的基础层，或用作水泥制造中的骨料。

具有多种变化的简单食谱

在家中绿沙，只需要沙子、粘土和水。团块粘土猫砂是一种廉价的膨润土来源，但在添加之前需要精细研磨：精细研磨的膨润土是作为美容产品出售的更昂贵的来源。大多数五金店都有细磨硅砂。 9 份二氧化硅比 1 份膨润土，加上水只是为了使其潮湿，这是一个容易记住的家庭比例。混合应该非常彻底，包括大量的挤压、挤压和涂抹，使每一粒沙子都涂上一层粘土。

此配方可用于粗砂铸造 - 或用于街区中最好的沙堡！