铸造用粘土的种类及特点和用途
铸造粘土砂
铸造粘土砂
铸造粘土砂是一种用于制作铸造模型的材料。
这种砂被称为铸造砂，是一种特殊的砂土，具有一定的粘性和可塑性，使其适用于铸造过程中的模型制作。
以下是有关铸造粘土砂的一些基本信息：
1. 成分：铸造粘土砂通常由砂土、粘土、水和其他添加剂组成。
这些成分的比例可以根据具体的应用和要求进行调整。
2. 粘性和可塑性：铸造粘土砂的主要特点是具有一定的粘性和可塑性。
这使得它可以被塑造成各种形状，以适应不同的铸造模型需求。
3. 耐火性：铸造砂需要具备一定的耐火性，以便在铸造过程中能够承受高温。
4. 制备：制备铸造粘土砂通常涉及将砂土和粘土混合，逐渐添加水以达到适当的湿度。
混合物会被压缩成需要的形状，并最终形成铸造模型。
5. 应用：铸造粘土砂广泛用于金属铸造过程中，特别是铁和铝的铸造。
在铸造过程中，这种砂被用来制作铸型，然后熔化的金属被注入模型，最终得到所需的铸件形状。
需要注意的是，不同的铸造应用可能需要不同类型的铸造砂，以满足特定的要求和性能标准。
砂型铸造——精选推荐
3. 砂型铸造粘土砂型概述粘土砂型可分为湿型、干砂型和表面烘干砂型。
三者之间的主要差别在于：湿型是造好的砂型不经烘干，直接浇入高温金属液体；干砂型是在合箱和浇注前将整个砂型送入窑中烘干；表面烘干砂型只在浇注前对型腔表层用适当方法烘干一定深度（一般5～10mm，大件20mm以上）。
目前，湿型砂是使用最广泛的、最方便的造型方法，大约占所有砂型使用量的60～70％，但是这种方法还不适合很大或很厚实的铸件。
表面烘干型与干型比，可节省烘炉，节约燃料和电力，缩短生产周期，所以曾在中型和较大型铸铁件的生产中推广过。
通常采用较粗砂粒（使有高的透气性），加入较多粘土和水分，有时还在型砂中加1～2％的木屑（提高抗夹砂结疤能力），其型腔表面必须涂敷涂料。
干型主要用于重型铸铁件和某些铸钢件，为了防止烘干时铸型开裂，一般在加入膨润土的同时还加入普通粘土。
干型主要靠涂料保证铸件表面质量。
其型砂和砂型的质量比较容易控制，但是砂型生产周期长，需要专门的烘干设备，铸件尺寸精度较差，因此，近些年的干型，包括表面烘干的粘土政型已大部分被化学粘结的自硬砂型所取代。
3.1 湿型铸造3.1.1湿型铸造特点湿型铸造法的基本特点是砂型（芯）无需烘干，不存在硬化过程。
其主要优点是生产灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现生产过程的机械化和自动化；材料成本低；节省了烘干设备、燃料、电力及车间生产面积；延长了砂箱使用寿命等。
但是，采用湿型铸造，也容易使铸件产生一些铸造缺陷，如：夹砂、结疤、鼠尾、粘沙、气孔、砂眼、胀砂等。
随着铸造科学技术的发展，对金属与铸型相互作用原理的理解更加深刻；对型砂质量的控制更为有效；加上现代化砂处理设备使型砂质量得到了一定保证；先进的造型机械使型砂紧实均匀，起模平稳，铸型的质量较高，促进了湿型铸造方法应用范围的扩大。
例如汽车、拖拉机、柴油机等工业中，质量在300～500kg以下的薄壁铸铁件，现都已成功地采用湿型铸造。
造型材料课件-2(粘土及附加物)
（2）煤粉受热后产生气、液、固三相的胶质体，胶质体的体积膨胀 可部分地堵塞砂型表面砂粒间的孔隙，使铁液不易渗入。
（3）煤粉在受热时产生的碳氢化物（主要为芳烃类）的挥发分在 650～1000℃高温下，于还原性气氛中发生气相热解，而在金属液和 铸型的界面上析出一层带有光泽的微细结晶碳，称为“光亮碳”或 “光泽碳”。这层光亮碳使砂型不受铁液润湿和难以向砂粒孔隙中渗 透，从而得到表面光洁的铸件。
玉米芯粉、木 粉、花生壳粉
谷物
加入量
1.按型砂的挥发物(VCM)品质分数控制在 2.0％～3.0％， 2.按型砂的灼烧减量（LOI）品质分数控 制在3.0％～4.5％
煤粉重量的1/4 煤粉重量的1/5
膨润土重量的1.0％～3.5%
膨润土重量的0.5％～0.8%
2. 膨润土矿的形成与开采
3. 膨润土质量评定
1）湿态粘结力
膨润土吸蓝量的测定 膨润土的纯度
膨润土的工艺试样 湿压强度和吸蓝量与它的适用范围
序 湿压强度 吸蓝量
号 [kPa]
[g/100g]
造型方法
铸件气孔 砂眼缺陷
1 ≥110
2
≥90
3
≥70
4
≥50
≥35 气冲、高压、挤压造型 要求极严
三层型：两层Si-O四面体， 中间一层AL-（O·OH）八面
膨润土在水中的膨胀性能
吸热谷：晶体结构水失 去，晶体结构破坏，高岭土
失效－600℃左右
第一个吸热谷：层 间吸附水失去；－
100～200℃
黏土差热分析曲线 1-高岭石 2-蒙脱石
第二个吸热谷：晶体结构水 失去，晶体结构破坏，膨润 土失效－500～700℃左右
–淀粉比起–淀粉和糊精对型砂性能有更多改 进，而且不损害型砂流动性和湿压强度。同时还 有利于防止铸件表面粘砂。
粘土
2陶瓷材料
• 陶瓷材料指所有无机非金属材料。是用天然或人工合成的粉状化合物 ，经成型和高温烧结而制成的多晶固体材料。
• • •
一、陶瓷材料的分类与生产 按原料来源分：普通陶瓷、特种陶瓷 普通陶瓷又称传统陶瓷。以天然硅酸盐矿物为主要原料，如粘 土、石英、长石等。主要制品有：日用陶瓷、建筑陶瓷、电器 绝缘陶瓷、化工陶瓷、多孔陶瓷。
• (二)白陶 白陶是取用高领土, 因为含铁成分很少, 所以著色力弱,烧过 后才能显现出白色. 但因为烧成的温度约 一千度左右,所以只 能称为陶器,不能称 瓷器.最早的白陶是 在黄河及长江流域附 近,在长江流域附近 的遗址距今已七千年 以上了.
• (三)黑陶 黑陶是取用含铁成分 较高的陶土作坏,并以 强还原焰焙烧,才能显 现黑色;如果是弱的还 原焰,那就会呈现出灰 色;如果用氧化焰焙烧 ,则呈现铁红色.黑陶 文化以良渚文化为代 表,距今大约四千多年 .
2.压制成型 多采用冷压法，即将粉料装入模具型腔内，在压力机下压制成致 密的具有一定强度的坯体。 为了改善粉末的可塑性和成型性，通常在粉料中会加入一定比例 的增塑剂，如汽油橡胶溶液、石蜡等。 3.烧结 将压制成型的坯体放入通过保护气氛的高温炉或真空炉中进行烧 结，在保持至少一种组元仍处于固态的烧结温度下，长时间保温，通过扩 散、再结晶、化学反应等过程，获得与一般合金相似的组织，并存在一些 微小的孔隙的粉末冶金制品。 4.后处理加工 为改善或得到某些性能，有些粉末冶金制品在烧结后还要进行后 处理加工。 如齿轮、球面轴承等在烧结后再进行冷挤压，以提高其密度、尺 寸精度等；铁基粉末冶金零件进行淬火处理，以提高硬度等等
中国古代陶瓷
• 中国是一个很早就会制作陶器的国家,从古至今,发展出许多不同种类的陶瓷器 ,展现了不同时代的文化型态
3第三章粘土型砂_铸造工艺学
粘结剂可分为物理成膜粘结剂与化学成膜粘结剂两大类。
可分为有机粘结剂与无机粘结剂两大类。
粘土是含水铝硅酸盐的混合体，主要化学组成为SiO2、 Al2O3和结晶水。随着地质生成条件的不同，同时会含少量的碱金 属与碱土金属氧化物以及着色氧化物(Fe2O3、TiO2)等。
可塑性是指型砂在外力作用下变形，外力去除后仍保持 所赋予形状的能力。可塑性好的型砂，造型起模修型方便， 铸件表面质量较高。
型砂在外力和本身重力的作用下；颗粒质点互相移动的 能力称为流动性。型砂流动性好易于紧实，铸型尺寸准确， 表面光洁，造型效率高，易于实现造型、制芯机械化。 (1) 高度差法； (2) 硬度比值法； (3) 底孔重量法； (4) 侧孔重量法； (5) 环形空腔法； (6) 三角槽法； (7) 测定型砂的紧实率或过筛性。
表面强度系指铸型或砂芯的表层强度。
型砂试样在高温急速加热时所形成的水分凝聚区 的拉伸强度称为热湿拉强度。
型砂使气体逸出的能力称为透气性。
(1) 原砂的颗粒特性 (2) 水分 (3) 粘土 (4) 附加物、混砂工艺及紧实度
通过型砂试样的气体量Q可用下式表示
KPFt Q H
K值愈大表示型砂的透气性愈好，其单位为cm4／(g· min)， 但一般不写，把透气性当作无因次值。透气率的测定方法有标准 法和快速法两种。
“桥联结”发生于相邻粘土颗粒所吸附离子的水 化膜之间，阳离子及其水化膜的作用就像一座“水桥” 附加在粘土的表面联结上。只有当存在吸附阳离子时 才可能产生这种“桥联结”，“桥联结”的强弱受离 子种类的影响，也受粘土与水的重量比的影响。实际 上，粘土吸附阳离子的表面往往只占它整个表面的很 少一部分，所以由桥联结而产生的粘结力是较小的， 而表面联结是形成湿态粘结力的主要原因。
砂型铸造——黏土砂型
固整体的岩石则称为石英岩。
6.1 黏土砂型
对原砂提出的质量要求：
1）含泥量――含泥量指原砂中直径小于0.02mm（20µm）的细小颗 粒的含量（质量分数），其中既有黏土，也包括极细的砂子和其它 非粘土质点。 原砂含泥量检测方法： 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 与直径<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计算出原砂含泥量。
适宜干湿程度的水分一也不同。
6.1 黏土砂型
6.1.2 湿型砂性能要求
1.水分和紧实率
2)紧实率：湿型砂用1 MPa的压力压实或者在锤击式制样机上打击3
次，用试样紧实前后高度变化的百分数来表示。 （1）测定方法的依据:较干的型砂自由流入试样筒中时，砂粒松散 密度较高，在相同的紧实力作用下，型砂体积减小较少。 （2）根据型砂紧实率大小的变化，就可以检查出型砂水分是否合
6.1 黏土砂型
6.1.2 湿型砂性能要求
5.起模性、变形量、韧性和破碎指数
1）型砂的起模性是表示起模时模样或模板与砂型分离时，砂型是
否容易损坏，产生开裂或掉落的性能。
6.1 黏土砂型
6.1.2 湿型砂性能要求
起模性的好坏与型砂的湿态抗压强度是两种不同的特性。
（1）抗压强度不仅反映了型砂的黏结力大小，还反映了砂粒受压
（1）湿型(简称湿型)：造好的砂型不经烘干，直接浇人高温金属 液体; （2）干砂型(简称干型)：在合箱和浇注前将整个砂型送入窑中烘 干;
（3）表面烘干砂型(简称表干型)：在浇注前对型腔表层用适当方
铸造技术！粘土湿型砂所有优缺点及几种常用的附加材料
铸造技术！粘土湿型砂所有优缺点及几种常用的附加材料黏土湿型砂是铸造行业中人人都很熟悉的事物，正是因为我们对它太“熟悉”了，铸造行业不少同仁反而是‘与之久处而不知其香’，对它的一些特性只知其梗概，而未深究其精微，因而，虽然天天离不了它，却不能运用自如，充分发挥它的作用。
一、黏土湿型砂优点1、使用历史最悠久的造型材料从开创人类文明的‘青铜时代’起，我们就离不了黏土湿型砂，由于没有记载可考，不能确切地说出其应用的最早年代，认为其有5000年左右的历史，可能不会是夸大其词。
当然，早期的黏土湿型砂与目前所用的差别很大，而且所用主要是天然的黏土黏结砂，采掘以后，加水混拌后就可以使用。
这种黏土砂中的黏土主要是高岭土质的耐火黏土，一个典型的例子就是我国南京附近出产的六合红砂，以前一度真可谓是闻名遐迩，直到20世纪50年代初期，我国第一个五年计划期间，不少手工作业的铸造厂仍然使用。
18世纪后期，简单的造型机问世以后，逐渐强化了对型砂性能的要求。
随着造型机不断地改进、优化，19世纪初期又催生了混砂机，加速了由天然黏土黏结砂到用混砂机配制的合成砂的转变。
用混砂机配制的合成砂推广应用以后，为了适应不断提高造型机的生产效率、提高铸件质量的要求，莫来石质膨润土的应用，在改善黏土湿型砂的质量方面的作用，应该说是至关重要的、具有划时代的意义。
目前，世界各国所用的黏土湿型砂全都都是加膨润土配制的膨润土的应用至少有一百多年了，但是，我们对膨润土的认知还很不够，今后必须不断深化对它的了解。
2、黏土湿型砂性能控制的空间宽阔，对各种造型方式的适应性很好粘土湿型砂，有较高的湿强度，在舂实过程中，其流动性较差，使砂型紧实所需的能量较多，但是，其适应各种造型方式的能力很好。
从最原始的手工造型，到各种现代化的自动造型生产线，用黏土湿型砂作为造型材料，都有令人满意的效果。
黏土湿型砂对各种舂实方式，如手工紧实、舂实、震实、压实、抛砂、射砂、气冲、静压、等造型工艺，都能适应。
粘土知识点梳理
粘土知识点梳理粘土是一种常见的艺术材料，被广泛用于塑造雕塑、手工制作和艺术创作。
学习和掌握粘土的知识点对于进行粘土艺术创作非常重要。
本文将为您逐步介绍粘土的基础知识和技巧，帮助您更好地理解和使用粘土。
1.粘土的种类粘土有多种不同的种类，常见的有陶土、黏土和聚合物粘土。
陶土是由细粒土壤和天然材料混合而成的，需要在高温下进行烧制。
黏土是一种湿润、可塑性很强的粘土，可以通过加水来保持其柔软性。
聚合物粘土是一种人造材料，通过混合不同的化学物质制成。
2.粘土的特性粘土具有良好的可塑性和可塑性，可以通过挤压、拉伸、揉捏和切割等方式进行塑造。
它具有较强的粘性，可以将不同的部分黏合在一起。
粘土还具有一定的弹性和可逆性，可以多次重复塑造和变形。
3.粘土的工具和材料进行粘土创作需要一些基本的工具和材料。
常见的工具包括切割刀、刮刀、挤压器、擀面杖和模具等。
材料方面，除了粘土本身，还需要一些辅助材料如颜料、胶水和清漆等。
4.粘土的基础技巧初学者可以从简单的基础技巧开始练习。
首先，了解如何正确处理和调整粘土的湿度，以保持其柔软性。
其次，学习如何使用不同的工具来塑造和雕刻粘土。
还可以通过学习不同的组织和纹理效果来增加作品的立体感。
5.粘土的进阶技巧一旦掌握了基础技巧，可以尝试更高级和复杂的技巧。
例如，学习如何制作精细的面部特征、动物的毛发纹理或植物的细节。
还可以学习如何使用不同的颜色和材质来增加作品的丰富性和细节。
6.粘土的保存和保护完成作品后，正确保存和保护粘土作品非常重要。
首先，可以使用适当的清漆或蜡来保护作品的表面免受损坏和褪色。
其次，将作品储存在干燥、避光和通风良好的地方，以防止粘土变干或变形。
7.粘土的创作应用粘土可以应用于各种不同类型的创作，如雕塑、模型、装饰品、玩具和礼品等。
它还可以与其他材料如木材、金属和布料等结合使用，创造更多样化的作品。
总结：粘土是一种非常有趣和多样化的艺术材料，掌握粘土的知识和技巧可以帮助我们在创作中发挥想象力和创造力。
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铸造用粘土的种类及特点和用途
粘土分为高岭石粘土和蒙脱石粘土（膨润土）两大类，其特性和用途如下图1所示。
a a ⎧⎪⎨⎪⎩高岭石类粘土耐火粘土NG（耐火度＞1580℃，用于厚大铸件干型砂）（耐火度高，干燥收缩率小，粘结力小）普通粘土ND（耐火度1350℃～1580℃，用于中大铸件干型砂和 表干型砂）粘土蒙脱石类粘土（膨润土，陶土）
钙基膨润土PC （用于铸铁和有色合金湿型砂及表干型砂）（耐火度低，干燥收缩率大，粘结力大）天然钠基膨润土（用于铸钢和铸铁湿型砂）钠基膨润土PN 人工钠化膨润土⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎧⎨⎪⎨⎪⎩⎪⎩⎩
（用于铸钢和铸铁湿型砂） 图1 粘土的种类、特性和用途
铸造用膨润土主要有钙基膨润土和钠基膨润土两类。
钠基膨润土包括天然钠基膨润土或 人工钠化膨润土。
钠基膨润土与钙基膨润土工艺性能比较如表1和图2所示。
膨润土的湿态粘结能力只有在加水以后才能表现出来。
膨润土的复用性又称为膨润土的热稳定性或耐用性，是指在砂型中经高温金属液加热的膨润土再次加入水分后，仍然具有粘结力，能够反复配制型砂的性能。
膨润水的结构水在一定温度下脱除以后，即丧失粘结能力，成为死粘土。
不同的膨润土，丧失粘结能力的温度不同。
由差热分析实验证明：天然钠基膨润土的失效温度为638℃，钙基膨润土为316℃。
由此可见，粘土砂中存在两种膨润土，一种是有效膨润土，另一种是死粘土。
死粘土越多，粘土粘结性能越差。
当熔融金属注入铸型以后，贴近铸件表面的型砂就被加热到800℃以上，型砂中部分膨润土将变成死粘土。
这些死粘土一部分随同型砂一道附在铸件表面上，被铸件带走，一部分留在回收的旧砂中。
除了制造大型铸件以外，在铸造过程中，大部分型砂达不到这样高的温度。
粘土砂中有效膨润土含量越高，受热而失效的膨润土也就越低。
如果铸造厂所选用的膨润土复用性差，旧砂回用时必须补充加入较多的新膨润土，这样提高了铸件生产成本，同时又使被烧损的死粘土积累速度加快，型砂的含水量增多，耐火度降低，透气度也恶化。
表1 钠基膨润土与钙基膨润土工艺性能比较
1～2－天然钠基膨润土3～6－钙基膨润土
图2 钠基膨润土和钙基膨润土的耐热复用性比较
（注：型砂配比为标准砂95%，膨润土5%，加水量按型砂紧实率45%±1%控制）。