型砂：类型和成分 |铸造 |冶金
在本文中，我们将讨论：- 1. 型砂的定义 2. 型砂的类型 3. 主要成分。
的定义 型砂 ：
造型中使用的主要原材料是型砂，因为它具有其他材料可能无法获得的几个主要特性。型砂被定义为由于自然力的作用，如霜、风、雨、热和水流，岩石破裂而产生的颗粒状颗粒。岩石具有复杂的成分，沙子包含岩石的大部分元素。
因此，世界不同地区的型砂差异很大。在自然界中，它存在于河流和湖泊的底部和河岸。型砂根据其来源的性质分为不同的类别。
型砂的主要成分如下：
我。二氧化硅 (SiO2)—86 至 90%，
ii.氧化铝 (Al2O3)—4 到 8%，
iii.氧化铁 (Fe2O3)—2% 至 5% 以及少量的 Ti 氧化物，
四。锰
v. Ca，以及一些碱性化合物。
天然沙：
它也被称为绿沙，是从自然资源中收集的。它含有水作为唯一的粘合剂。它的优点是可以长时间保持水分含量，具有较宽的水分含量工作范围，便于模具的修补和精加工。
合成砂：
是将相对不含粘土的砂、粘合剂（水和膨润土）和其他需要的材料混合而成的人造砂。它是一种更好的型砂，因为它的特性可以通过改变混合物含量轻松控制。
铸钢件绿色合成砂成分如下。
新硅砂 — 25%，旧砂 — 70%，膨润土 — 1.5%，糊精 — 0.25%，水分 — 3 到 3.5%。
铸钢件干合成砂成分如下。
净硅砂 — 15%，旧砂 84%，膨润土 — 0.5%，水分 — 0.5%。
除此之外，还有一些特殊的沙子，例如锆石、橄榄石等。这些特殊的沙子比二氧化硅更贵，因此仅在合理使用时才使用。
型砂类型：
型砂可根据其用途分类如下：
(i) 绿沙：
当沙子处于自然（或多或少潮湿）状态时，它被称为绿沙。它是硅砂的混合物，含有 18% 至 30% 的粘土和 6% 至 8% 的水。粘土和水赋予湿砂粘合强度。
它细腻、柔软、轻盈且多孔。由于潮湿，它在挤压过程中在压力下保持其形状。
当模具通过冲压变得密实时，通过排气使结构变得多孔。在湿砂造型中避免锋利的边缘，因为它们很脆弱，在浇注铁水时会断裂。
绿砂一般用于铸造中小型模具。由于节省了干燥模具所涉及的成本和延迟，因此可以从给定的占地面积获得更大的产量。煤粉混合在型砂中，以防止铸件出现缺陷。
(ii) 干沙：
大型铸件采用干砂造型。在湿砂中制备的模具经过干燥或烘烤以去除湿砂中几乎所有的水分。干燥后的型箱内结构变得更坚固和紧凑。因此，排气是必要的，但不是那种程度，如在湿砂模具的情况下。对于较大的重型模具，牛粪、马粪等与较粗粒的沙混合。
(iii) 壤土砂：
它是粘土和沙子的混合物，用水研磨成薄的塑料糊状物，然后在软砖的背衬上建造模具。
壤土砂含有高达 50% 的粘土，并且会变硬。它还含有火粘土。它必须具有足够的粘性，以固定在模具粗糙结构的垂直表面上。切碎的杂草和粪便通常用于协助装订。水分含量为 18% 至 20%。
壤土在准备浇铸之前非常缓慢且完全地干燥。用于浇铸较大的规则形状的铸件，如化工锅、桶等。
(iv) 面对沙子：
它直接用于靠近图案表面并与熔融金属接触。因为，它经受最严酷的条件，它必须具有高强度和耐火度。它由硅砂和粘土制成，不添加旧砂。
称为饰面材料的不同形式的碳（例如，铅粉、锡兰铅或石墨）用于防止金属燃烧到沙子中。有时将它们与 6 至 15 倍的细型砂混合制成模具饰面。
模具中的面砂层，通常为 20 至 30 毫米。面砂占型砂总量的 10% 至 15%。
(v) 背砂：
旧的、重复使用的型砂，由于添加煤尘和燃烧或与熔融金属接触而呈黑色，被称为背砂或地板砂或黑砂。用于填充面层背面的模具。由于熔融金属的高温和粘土成分的燃烧，砂粒的锋利边缘变得圆润，因此结合强度弱。
(vi) 系统沙：
这用于机器成型以填充整个烧瓶。它的强度、渗透性和耐火度必须高于背砂。
(vii) 离别沙：
通过撒上称为“分型砂”的细而锋利的干砂，将型箱彼此分开，以免相互粘连。分型砂也用于防止生砂粘在图案上。它是干净的无粘土硅砂。烧砂芯砂也可用于此目的。
(viii) 核心沙：
用于制作磁芯。它是与芯油（亚麻籽油、松香、轻矿物油和其他粘合剂）混合的硅砂。为经济起见，可以使用沥青或面粉和水作为大芯的芯砂。
(ix) CO2-沙子：
在 CO2 沙子中，二氧化硅颗粒不是涂有天然粘土，而是涂有硅酸钠。这种混合物首先填充在模型周围，然后通过使二氧化碳通过空隙约一分钟而硬化。因此，沙子变硬并产生坚固的模具。
(x) 贝壳沙：
贝壳砂是涂有酚醛树脂或脲醛树脂的合成砂，并在加热模式下固化以产生非常坚固的薄壳。不需要备用砂来支撑铸件的重量。由于合金在高温下固化，因此树脂不会分解。但是当铸件凝固时，由于凝固铸件产生的热量破坏了化学键，铸模就会解体。
(xi) 面沙：
通常，饰面砂会先涂在图案上，这样只有它与熔融金属接触。这种沙子具有足够的耐火性，因此在与金属接触时不会熔化和燃烧。
(xii) 后盾：
这些用作面沙的后备机械支撑。这些是可渗透的，可以让气体逸出。
(xiii) 霉菌清洗：
这些是精细陶瓷颗粒的浆料。这些应用在模具表面上，以最大限度地减少饰面砂粒的融合。由于填充了空隙，这些也会在铸件上产生更光滑的表面。
型砂的主要成分 ：
二氧化硅、粘土（结合力）和水分是型砂的三个主要成分。粒状石英（本身是砂）形式的二氧化硅是型砂的主要成分。硅砂含有 80% 至 90% 的氧化硅，具有软化温度高和热稳定性高的特点。它赋予沙子耐火性、耐化学性和渗透性。
根据大小和形状指定。砂粒的大小可以是细的、中的或粗的，而形状可以是圆形的、半角的或复合的。细砂适用于小而复杂的铸件。由于细颗粒靠得很近，渗透性很差。中等大小的沙子用于长凳工作和轻型地板工作。粗颗粒用于大型铸件以允许气体逸出。
粒度是通过沙子通过筛网来确定的。圆形颗粒相互接触最少，强度不足；渗透率高。亚角颗粒的渗透性相对低于圆形颗粒。棱角分明的棱角颗粒具有更高的强度和更低的渗透性。不优选作为硬块的复合颗粒。
氧化硅是从石英岩中或通过花岗岩（由石英和长石组成）的分解获得的。
长石分解后变成粘土，在潮湿状态下赋予型砂可塑性，即在水分存在的情况下赋予必要的粘合作用和强度，并在干燥后增加其强度。通常，硅砂中粘土的含量在 6% 到 10% 之间。
粘土实际上是由细粉砂（没有粘合性的矿床）和细粘土组成，它们赋予型砂必要的粘合强度，使模具在捣打后不会变形。然而，它降低了渗透性。过多的粘土会导致干燥后模具开裂。
铁氧化镁、苏打钾、石灰和水的氧化物是在型砂中发现的其他物质。好的型砂含有低于2%的杂质。湿型砂造型采用低水分含量（3 至 5%）的砂进行。在干砂造型中，制作模具时存在更多的水，因为它有利于提高储存后的干粘合强度。
还多次添加煤粉，使沙子更加开放，并有助于在浇注金属后冷却模具。它吸收相当多的热量，防止沙粒过热和熔化。它还释放二氧化碳，其保护膜有助于保持金属和沙子相互分离。
图。 3.17 显示了四种类型的砂粒。铸造过程的成功在很大程度上取决于抗压强度、渗透性（在指定的压差下通过砂样品的气体流速）、变形、流动能力（在夯实过程中砂在模型周围流动的能力） ) 和型砂的耐火度。图 3.18 显示了型砂中的水分含量（对于给定的砂粘土比）如何影响型砂的所有这些重要特性。
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