造型材料的选择及特点分析

1.型砂及分类

型砂是将原砂或再生砂、黏结剂、水及其他材料按一定的质量百分比混制而成，符合造型或造芯要求的混合料。在实际生产中，通常按黏结剂的种类将型砂进行分类，又分为黏土砂、水玻璃砂、树脂砂等。

黏土砂是指用黏土(包括膨润土和普通黏土)作为黏结剂的型砂。黏土砂型在合型和浇注时的状态不同，可分为湿型砂、干型砂和表面干型砂。湿型砂使用最广泛，但湿型砂容易产生一些铸造缺陷，多用于中、小铸件的生产。

湿型砂按造型时的状况不同，可分为面砂、背砂和单一砂。面砂指特殊配制、造型时覆盖在模样表面上构成型腔表面层的型砂。在浇注过程中，面砂直接与高温金属液接触，它对铸件质量有重要影响。背砂是指附在面砂背后、填充砂箱用的型砂。一般中、小铸件的手工造型及机器造型时，为提高生产率，不分面砂和背砂而只用一种型砂，称单一砂。

湿型型砂是由原砂或者再生砂、黏土、水及附加物按一定配比混合而成。其中，原砂是骨料，黏土是黏结剂。经过一定工艺混碾后，黏土、附加物(煤粉、锯末)和水混合成浆，包覆在砂粒表面形成一层黏结膜。混制好的型砂应堆放4～5 h，使黏结膜中水分均匀。使用前，应将型砂过筛，使型砂松散。一般小批生产时用手捏法检查即可，如图3－3所示。用手抓起一把型砂，紧捏后放开，如砂团不松散而且不黏手，手印清楚，把它折断时，端面平整均匀，则表示型砂的水分适中，性能较好。

图3－3　手捏法检验型砂

水玻璃砂指用水玻璃(水玻璃是各种聚硅酸盐水溶液的通称)作为黏结剂的型砂。铸造上最常用的是钠水玻璃黏结剂。水玻璃砂型在浇注前需进行硬化，以提高其强度。生产中常用CO2气体硬化法和加热砂型表面烘干及在型砂中加入粉状活液体固化剂，起模后靠型砂自行硬化。水玻璃砂的流动性较好，易于紧实，造型时劳动强度低；另外，由于取消或缩短了烘烤时间，硬化快，简化了造型工艺，缩短了生产周期，生产率高。但由于水玻璃砂溃散差，落砂、清砂及旧砂回用比较困难，因此主要用在铸钢生产中。

树脂砂指用合成树脂(酚醛树脂和呋喃树脂)作为黏结剂的型砂。树脂砂加热1～2min可快速硬化，其干强度(型砂试样按一定规范烘干，冷至室温后的抗压、抗剪、抗拉和抗弯强度)很高，铸出的铸件尺寸精确，表面光洁。树脂砂溃散性好，落砂容易，劳动强度低，造型过程易于实现机械化和自动化，是一种比较有发展前途的造型材料，适于成批生产。(www.xing528.com)

2.型砂的性能

型砂的性能直接影响铸件的质量，为了保证造型的顺利进行，获得合格的铸件，型砂应具备如下主要性能:

(1)可塑性　型砂可以塑造的性能，即在外力作用下变形，去除外力后仍能保持此种变形的能力。型砂要有良好的可塑性，铸型才能轮廓清晰，易于起模。

(2)强度　型砂抵抗外力破坏的能力。型砂要有足够的强度，以防止造型过程中产生塌箱和浇注液体金属对铸型表面的冲刷破坏。

(3)透气性　型砂本身各砂粒之间存在着空隙，紧实砂样的孔隙度称为透气性。型砂要有一定的透气性，以利于排出浇注时产生的大量气体。

(4)耐火性　型砂承受高温作用的能力。型砂要有较高的耐火度，同时应有较好的热化学稳定性，较小的热膨胀率和冷收缩率。

(5)退让性　铸件冷却过程中，整体会产生收缩，型砂和砂芯需有退让。型砂的体积可被压缩的性能称为退让性。

应当注意，由于型芯多置于铸型型腔内部，浇注后周围被熔融金属所包围，因此对芯砂的性能要求(尤其是耐火性要求)比型砂更好。此外，型砂还要有较好的耐用性、溃散性和韧性等。