常用铸造原砂有哪些种类？.
砂型铸造原料及工艺
砂型铸造原料及工艺作者：管理员发表时间：2010-1-29 13:47:29 阅读：次砂型制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。
最常用的铸造砂是硅质砂。
硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。
为使制成的砂型和型芯具有一定的强度，在搬运、合型及浇注液态金属时不致变形或损坏，一般要在铸造中加入型砂粘结剂，将松散的砂粒粘结起来成为型砂。
应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。
砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。
粘土湿砂型以粘土和适量的水为型砂的主要粘结剂，制成砂型后直接在湿态下合型和浇注。
湿型铸造历史悠久，应用较广。
湿型砂的强度取决于粘土和水按一定比例混合而成的粘土浆。
型砂一经混好即具有一定的强度，经舂实制成砂型后，即可满足合型和浇注的要求。
因此型砂中的粘土量和水分是十分重要的工艺因素。
粘土湿砂型铸造的优点是：①粘土的资源丰富、价格便宜。
②使用过的粘土湿砂经适当的砂处理后，绝大部分均可回收再用。
③制造铸型的周期短、工效高。
④混好的型砂可使用的时间长。
⑤砂型舂实以后仍可容受少量变形而不致破坏，对拔模和下芯都非常有利。
缺点是：①混砂时要将粘稠的粘土浆涂布在砂粒表面上，需要使用有搓揉作用的高功率混砂设备，否则不可能得到质量良好的型砂。
②由于型砂混好后即具有相当高的强度,造型时型砂不易流动，难以舂实,手工造型时既费力又需一定的技巧，用机器造型时则设备复杂而庞大。
③铸型的刚度不高，铸件的尺寸精度较差。
④铸件易于产生冲砂、夹砂、气孔等缺陷。
20世纪初铸造业开始采用辗轮式混砂机混砂，使粘土湿型砂的质量大为改善。
新型大功率混砂机可使混砂工作达到高效率、高质量。
以震实为主的震击压实式造型机的出现，又显著提高了铸型的紧实度和均匀性。
随着对铸件尺寸精度和表面质量要求的提高，又出现了以压实为主的高压造型机。
铸造造型材料2-1
4、原砂的颗粒形状（grain shape of base sand）及表面 原砂的颗粒形状（ sand） 原砂的颗粒形状 状况 用光学显微镜扫描电子显微镜观察原砂的颗粒，可 以清楚地看出各种砂粒的不同轮廓形状（即“粒形”）。 粒形从角度（angular）到半角形【subangular；不圆， 但无锯齿状不平处（not jagged）】到圆形（rounded） 分为六种，按圆球度（sphericity）分为三级。这是一 种对铸造用砂粒形较细致的分类法。
式中 ＳＲ —颗粒物的实际比表面积（g/cm3） ｆ —原砂的密度（对于硅砂取２ ６ g/cm3 ） ． ５ ｋ —常数，一般取５ ε —砂柱的孔隙率（％） Ａ —砂柱的截面积（ｃｍ２） Ｐ —砂柱两端空气的压差（ｃｍＨ２Ｏ） ｇ —重力加速度 （９８１ｃｍ／ｓ２） Ｌ —砂柱高度（ｃｍ） Ｔ —通气时间（ｓ） ν —通过的空气量（cm3） η —空气动力粘度（１８１×１０－８ｃｍ２ ．Ｓ）
3、 原砂颗粒组成 、 原砂颗粒组成（grain size and distribution of base sand） 原砂的颗粒组成（即粒度）包括两个概念：砂粒的粗细程 度和砂粒粗细分布的集中程度。 为检定不同原砂的颗粒组成，通常采用筛分法，是用 一套（11）筛孔尺寸自大而小的铸造用试验筛来筛分已洗 去泥分的干砂样。我国国家专业标准规定了用于测试硅砂 粒度的试验筛的筛子序号及筛孔尺寸。 可用符号表示法，累计曲线表示法，美国铸造协会平 均细度表示法（AFS grain fineness number）以及砂粒平 均尺寸表示法来方便地了解原砂粗细粒分布特征。
2、含泥量 含泥量（clay content含泥量检） 含泥量指原砂或型砂指 含泥量 直径小于0.02mm（20µm）的细小颗粒的含量而言（此含 量指质量分数），其中既有粘土，也包括极细的砂子和其 它非粘土质点。 含泥量检测丰富的原理是，利用不同颗粒尺寸的砂粒 在水中下降速度不同，将原砂中颗粒直径＞20µm与＜ 20µm的颗粒分开。检验时，称量烘干的原砂并置入烧杯中， 加入水及分散剂，煮沸及搅拌使其充分分散；然后反复按 规定时间沉淀，虹吸排除浑水和冲入清水。直到水清后， 由烘干的残留砂样质量即可以计算出原砂的含泥量。
铸造工必备手册：各类砂型的造型造芯工艺及各类砂料的特点介绍
铸造工必备手册：各类砂型的造型造芯工艺及各类砂料的特点介绍（一）概述1．砂型铸造的特征及工艺流程配制型砂—造型—合型—浇注—冷却—落砂—清理—检查—热处理—检验—获得铸件特征：使用型砂构成铸型并进行浇注的方法，通常指在重力作用下的砂型铸造过程。
造型(芯)方法按机械化程度可分为手工造型(芯)和机器造型(芯)两大类。
选择合适的造型(芯)方法和正确的造型(芯)工艺操作，对提高铸件质量、降低成本、提高生产率有极重要的意义。
（1）手工造型(芯)手工造型(芯)是最基本的方法，这种方法适应范围广，不需要复杂设备，而且造型质量一般能够满足工艺要求，所以，到目前为止，在单件、小批生产的铸造车间中，手工造型(芯)仍占很大比重。
在航空、航天、航海领域应用广泛。
手工造型(芯)劳动强度大，生产率低，铸件质量不易稳定，在很大程度上取决于工人的技术水平和熟练程度。
手工造型方法很多，如模样造型、刮板造型、地坑造型，各种造型方法有不同的特点和应用范围。
（２）机器造型（芯）用机器完成全部或部分造型工序，称为机器造型，与手工造型相比，机器造型生产效率高，质量稳定，劳动强度低，对工人的技术要求不像手工造型那样高，生产准备时间长，一般适用于一个分型面的两箱造型。
机器造型（芯）主要适用于黑色金属铸件的大批量生产。
2．砂型/芯制造方法分类在制造各砂型、芯的过程中，根据其本身建立强度时其粘结机理的不同，通常可分为三大类：（1）机械粘结剂型芯----以粘土为粘结剂的粘土型芯砂所产生的粘结；（2）化学粘结剂型芯----型芯砂在造型、芯过程中，依靠其粘结剂本身发生物理、化学反应达到硬化，从而建立强度，使砂粒牢固地粘结为一个整体。
有机、无机粘结剂，其中无机粘结剂包括钠水玻璃及硅溶胶，而有机粘结剂则包括热硬、自硬和气硬树脂砂型（芯）；（3）物理固结----指用物理学原理产生的力将不含粘结剂的原砂固结在一起，磁型铸造法、负压造型法或真实密封造型法或薄膜负压造型法，以及消失模造型法。
铸造工艺学复习资料
铸造用原砂种类：1.石英质砂2.非石英质砂：锆砂，铬铁矿砂，镁砂，镁橄榄石砂，石灰石砂，耐火熟料，碳质材料，刚玉砂。
铸造用砂选择：主要考察原砂的纯度，含泥量，颗粒组成，颗粒形状，少借点等指标。
铸造用砂的颗粒形状：天然硅砂如河砂，湖砂圆形；山砂，硅砂呈多角形；破碎的人造硅砂为尖角形。
粘土的种类：普通黏土，膨润土。
粘土-水体系：黏土中的水可分为吸附水和结构水，前者是吸附在粘土矿物层间，约在100-200度的较低温度下可以脱去的水；后者是以OH-形式存在于粘土晶格中，其脱羟温度随粘土种类的不同而异，波动在400-600之间。
粘土的烧结机理：粘土的粘结性能与粘土颗粒表面吸附水的结构，粘土的胶体特性密切相关。
粘土晶格表面的极性水分子彼此连接成六边形内网，增加水分，逐渐发展成接二连三的水分子层。
粘土颗粒就是靠这种网层水分子彼此连接，从而产生了湿态粘结力。
粘土型砂的性能：强度：保证铸型在造型，搬运，合型和浇注过程中不变形，不损坏。
良好透气性和低的发气性：在高温液态金属作用下所产生的气体量要少，并迅速逸出型外。
退让性：防铸件在凝固，冷却过程中产生裂纹，变形等缺陷。
出砂性和复用性：便于铸件的落砂清理，且经多次使用后仍保持型砂原来的性能。
透气性：型砂使气体逸出的能力。
流动性：型砂在外力和本身中立作用下，砂粒质点互相移动的能力。
发气性：型砂在高温作用下产生气体的能力。
耐火度：型砂抵抗高温热作用性能。
不粘模性：型砂不粘附模样及芯盒表面的性能。
可塑性：型砂在外力作用下变形，外力取出后仍保持所赋予形状的能力。
退让性：型砂在金属凝固，冷却过程中，能相应地变形，退让而不阻碍铸件收缩的能力。
复用性：型砂经多次使用仍能保持原来性能的能力。
煤粉的作用和原理：提高铸铁件的表面质量，防止铸件产生粘砂，夹砂等缺陷。
粘土砂铸型缺陷：夹砂，粘砂，裂纹，侵入性气体，夹砂：由于铸型表层强度很低时，砂型表面层膨胀发生工期和裂纹而形成的。
砂型表面层因热膨胀产生的应力超出了水分饱和凝聚区的强度。
铸造造型材料介绍
目录
CONTENTS
一
造型材料概述
二 型（芯）砂性能及检测方法
三
铸造用原砂
四
树脂砂工艺
五
铸造用涂料
一 造型材料概论
造型 材料
1、造型材料的重要性
对铸件质量的影响 对生产效率和成本的影响 对环境的影响
提质 降本 生态
2、型（芯）砂的基本组成和造型原材料的分类
1—原砂沙粒 2—黏结剂 3—附加物 4—微孔（空隙）
适合呋喃树脂的偶联剂：γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，商品 名KH550。一般加入量为树脂的0.2% ～0.3%。
6、配方及配制方法
（1）一般配方：树脂加入量（占原砂质量分数）0.8%～1.5% 固化剂加入量（占树脂质量分数）25%～50% 添加剂加入量（占树脂质量分数）0.1%～0.3%
（2）配制方法： 间歇式混砂机（碗式混砂机）
3.62 2.23
铸钢再生砂 铸铁再生砂
铸钢： 2.25% 铸铁： 3.56%
（5） 颗粒形状
圆形砂 （ ○ ） 钝角形砂（ □ ） 尖角形砂（ △ ） 椭圆形砂（ ○ － □ ） 方形砂 （ ○ － △ ）
2、特种砂
（1） 铬矿砂
（2） 刚玉砂
（3） 石灰石砂 （4） 锆砂 （5） 镁砂 （6） 其他砂种（橄榄石砂、铝矾土砂、碳质砂等）
水玻璃砂
CO2硬化水玻璃砂 自硬水玻璃砂
物理硬化水玻璃砂
用其他黏结剂的型砂
植物油砂芯
油砂
合脂砂 渣油砂
热芯盒砂
人工合成树脂砂
覆膜砂 冷芯盒砂
自硬树脂砂
二、型（芯）砂的性能及检测方法
1 强度
5 发气性
铸型的材料
1、所有用于制造铸型的材料，如型砂，涂料等都是造型材料。
实际上，现代铸造生产中，用砂型制造的铸件仍占铸件总产量的90%左右。
对于铸造行业的工程技术人员，其关心的重点是型砂（含砂芯）的配方，混砂的方式，工艺性能及对铸件质量的影响。
配制砂型的主要原料：原砂包括：硅砂、非硅质砂原砂的颗粒形状对型砂的性能的影响：1、采用圆形砂配制的树脂砂，其它条件相同的情况下，砂型的抗拉强度比用多角形砂者可能提高一倍或更多一些。
但是，两者的抗压强度切大致相同，用三角形砂者可能更高一些。
2、采用圆形砂配制的树脂砂，流动性比多角形砂者好很多。
在相同的紧实情况下，前者制成的试样或铸型，比后者制成的尺寸相同的试样或铸型重15%~17%.也就是说，铸型的密度将提高15%~17%.3、造成上述抗拉强度差别的主要原因是用圆形砂者试样的密度高、粘结桥数量多，而不是砂粒表面积的改变。
4、圆形砂作原砂时，砂型的脱模性能比用多角形砂者好得多，对于有深砂台、脱模困难的铸型应采用圆形砂。
2、常用的粘接材料。
粘土、水玻璃、树脂粘结剂、油类粘结剂。
树脂粘结剂主要有三大类，即酚醛树脂、呋喃树脂和尿烷树脂。
3D打印的优势优势1：制造复杂产品不增加生产成本。
对一般的制造而言，物体形状的复杂程度与其制造成本成正比。
对3D打印机而言，打印一个形状复杂的产品与打印一个简单的产品相比只要它们打印中所需移动的距离一致并不消耗更多的时间、技能或成本。
优势2：产品多样化不增加生产设备。
一台3D打印机可以打印许多形状，而一般的制造设备功能较少，做出的形状种类有限。
优势3：能整体成型，减少对产品零件的拆分。
优势4：设计空间无限制。
优势6：低技能制造。
批量生产和计算机控制的制造机器降低了对员工技能的要求，然而一般的制造机器仍然需要熟练的专业人员进行机器调整和校准。
3D打印机从设计文件里获得各种指示，其操作人员所需操作技能较少。
优势7：减少加工余量对材料的浪费及模具。
传统金属加工中为了得到所需零件，经常产生许多废弃的副产品。
一铸造用砂之种类
正修科技大學 機械系 洪振毓 hong8832@
6－1 鑄造之形式(1/2)
一.依所用材料分為 1.濕砂模：係由砂、黏土(8～15%)、水(2～8%)及其他添加劑混合而成。此 乃鑄造工廠最常用之砂慔，製法簡便。 2.乾砂模：係用砂與添加劑製成砂模後，送入烘爐加熱而成之砂模其優點 為不變形、不生氣泡及無水汽，常用於中、大鋼件鑄造。 3.泥土模：即50%砂與50%之泥土混合而或，常用於大體積灰囗鐵鑄件。 4.乾面模：於砂模周圍堆一層膠合劑，用火炬烘乾表面之砂模，常用於大 鋼件鑄造。 5.伕喃模：利用型砂與磷酸再加入伕喃樹脂混合而成，磷酸可使砂模加速 硬化作用。 6.二氧化碳模：將乾淨型砂與矽酸鈉混合製成砂模，再以CO2，氣體通入 模型，使其與矽酸鈉化合而硬化，常用於複雜鑄件。 7.金屬模：係用金屬製成之模，澆入金屬前先塗以油質或石墨，此種模僅 限用於低熔點合金。
6－1 鑄造之形式(2/2)
二.依製模方法分為 1.台鑄法：多利用砂模箱，以手工翻製型模，限於小件鑄品。 2.地鑄法：就地面或挖坑製造較大之砂模。 3.機械鑄砝：利用機械以迅速之方式製造大量砂模。
三.依鑄件材料分 1.鋼鐵類鑄件，如灰鑄鐵、鑄鋼 、展性鑄鐵等。 2.重合金鑄件，如青銅、黃銅等。 3.輕合金鑄件，如鋁、鎂等合金。
6一2 製模程序(4/4)
圖2 澆冒口系統
6－3 模型之材料及種類(1/2)
一.模型之材枓 1.活動模型之材料：木材、金屬、塑膠、蠟及水銀。 2.消散模型之材料：一般為光澤塑膠或聚苯乙烯或蠟為之。 二.模型之種類 1.單件模：又稱整體摸，此為最簡單之模型，由一塊材枓製作而成。 2.分面模：又稱分裂摸，當單件模取模困難時，必需分成兩部份，一部份 在上型箱，一部份在下型箱，中間以合梢定位。 3.鬆件模：又稱散模，當鑄件數量不多或鑄件巨大，不宜採用機器造型 者。 4.流路模：常用於產量多而小件製作的場合，以流路系將各鑄型連接為一 組。 5.雙面模：適用於產量多而大件製作的場合，以下模各置於平板上下兩面 上。 6.嵌板模：適用於大件而雙面模不便採用的場合，上下模各置於兩塊平板 上，組成一套。 7.刮板模：適用於簡單圓柱體，圓錐體，可省去昂貴的製模費用。 8.骨架模：適用於最大的鑄件，模型由一組木質骨架所構成。
铸造砂分类
铸造砂分类1根据原砂的基本组成，铸造原砂可分为硅砂和非硅质砂两类。
2自然界存在的结晶二氧化硅可划分为石英、鳞石英、方石英3种不同的晶型。
在一定温度下，三种晶型存在着同质异晶转变，这种转变一般可分为横向转变和纵向转变两种。
其中横向转变必须先将原来的硅氧骨架拆散，破坏原有的Si—o键，然后再形成新的骨架。
3原砂的颗粒组成包括砂颗粒的力度、粒度分布、颗粒形状、表面性状。
4目前，原砂的加工处理方法主要有水洗法、擦洗法、和浮选法。
5镁砂是菱镁矿高温煅烧再经破碎分选得到的，主要成分是氧化镁。
6铬铁矿砂是将铬铁矿破碎得到的砂粒，主要矿物有铬铁矿、镁铬铁矿和铝镁铬铁矿，因此也决定了它的主要化学成分是Cr2O3。
7通常说的橄榄石砂是镁橄榄石和铁橄榄石类质同相系的中间物，但作为铸造用的橄榄石砂，应以镁橄榄石为主要组分。
1．铸造上将颗粒直径大于22μm的岩石风化物称为砂2．铸造用硅砂的分级依据是含泥量3．铸造用硅砂含SiO2越高，其耐火度越高。
1．试说明牌号ZGS 96-40/70(52)代表的意义。
答：ZGS 96-40/70(52)表示该牌号硅砂的二氧化硅为96级，主要粒度组成为三筛，其首筛筛号为40，筛尾筛号为70，其粒度的平均细度值为52.2．原砂的选用原则是什么？原砂需要根据合金种类，铸件的大小和结构，铸型种类（湿型或干型），粘结剂种类和造型方法（手工或机器），在保证铸件质量的前提下，就地就近选用。
铸钢件因浇注温度高，所以原砂中SIO2含量应高;铸铁件的浇注温度较铸钢件低，原砂耐火度可低一些，铜，铝铸件的砂，一般要求颗粒较细，对SIO2含量要求并不一定高；对于油类，树脂，水玻璃粘结剂要求用含泥量小的圆形砂，对于酸硬化的树脂砂还要控制原砂中碱金属及碱土金属氧化物的含量。
S．原砂的含泥量是如何影响型砂的性能的？对于粘土粘结剂，原砂中含泥量的影响并不明显；对于不用粘土为粘结剂的型，芯砂，如水玻璃砂，树脂砂，油砂等，含泥量对性能影响很大。