粘土型砂芯的性能及影响因素分析

由于铸件的生产需经过造型、起模、翻箱、合箱、浇注、打箱等过程，在此过程中只有具有一定性能的型砂才能满足铸件生产的需要。比如造型、起模、翻箱、合箱时要求铸型具有一定的湿强度、表面强度和韧性；浇注时要求铸型具有一定的高温强度和耐火度；打箱时要求铸型具有较低的残留强度等。

1.湿强度

型砂的强度用标准试样受力破坏时的应力数值来表示。试样强度通常分为湿态、干态两种，包括抗压、抗拉、抗弯、抗剪、抗裂（或抗劈）等。湿型铸造时，主要检查型砂的湿态抗压强度。

型砂中粘土的质量和加入量对湿强度有很大影响。型砂中粘土含量增加时湿压强度随之增加，但型砂中粘土含量过多，会使型砂混碾困难，形成粘土团，型砂的其他性能亦变坏。

图2-3 粘土型砂结构示意图

1—砂粒 2—附加物 3—粘土胶体 4—孔隙

当粘土量一定时，湿压强度开始随着型砂水分增加而增加，达到一最大值时，强度就随水分继续增加而下降。因为开始加水时，水量太少，不够形成完整的水化膜，粘土颗粒没有完全发挥粘结力，因此粘结力不大。继续加水时，水化膜逐渐形成，粘结力逐渐增大，到粘土颗粒间水分子层数达到一定时，湿压强度达最大值。继续增加水分，粘结力开始减弱，如果水分过多，粘土颗粒之间出现自由水，粘结力就会猛烈下降。因此必须保持适宜的土水比，以发挥粘土的粘结力。

2.透气性(www.xing528.com)

型砂孔隙透过气体的能力称透气性。透气性的大小用透气率表示。金属液浇入砂型，尤其是湿砂型，会产生大量气体，因此砂型必须具备良好的排气能力，否则浇注过程中有可能发生呛火，造成金属液体喷溅，也可能使铸件形成气孔、浇不足等缺陷。但透气性过高时，会造成铸件表面粗糙和发生粘砂缺陷。所以透气性大小是型砂的重要性能指标之一，应该严格控制。

砂子对透气性的影响，主要是颗粒大小和均匀程度。原砂的粒度越粗，气体通过的阻力越小，透气率越高。粒度分散的原砂，细小颗粒总是嵌在大颗粒的孔隙中，使型砂的孔隙大为减小，透气能力大幅度下降。水分对透气性的影响是随着水分的增加，透气性先升高到最大值，然后降低。因为水分较少时粘土颗粒没有被充分润湿，堵塞了砂粒间隙，使型砂的透气性较低，当水分适宜时，粘土颗粒在型砂表面形成了光滑的薄膜，此时空气的流动阻力最小，因此透气性最大。水分超过一定限度后，粘土膜变得厚而软，制样时粘土膜易被挤到砂粒间隙造成透气性下降。

3.流动性

型砂在外力或本身重力作用下砂粒间相互移动的能力称为流动性。流动性好的型砂可得到各处紧实程度较均匀、无局部疏松、轮廓清晰、表面光洁、尺寸精确的型腔。

砂粒形状、大小和表面状态对型砂流动性影响较大。采用粒度大而集中的圆形砂可得较好的流动性，尖角形和粒度分散的砂则流动性较差。

4.可塑性和韧性

可塑性是指型砂在外力作用下变形，当外力去除后，能保持所给予的形状。型砂中粘土含量愈高并加入足够水分，可塑性就愈好。手工造型起模时常在模样周围刷水，其作用就是局部增加水分以提高可塑性和改善起模性能。韧性是型砂抵抗破坏的能力，韧性可以反映出型砂的起模性能。韧性可用落球法测出的破碎指数来表示。凡能影响湿压强度和应变的因素都影响韧性。