粘土砂的应用及优势

粘土型砂被广泛应用于制造各种铸件的铸型和型芯，目前生产中粘土型砂约占整个铸造生产的70%～80%。

1.湿型砂

湿型铸造的优点是工序简单、生产周期短、生产率高、便于组织流水作业。但湿型铸造的缺点是铸件易产生气孔、砂眼、夹砂和粘砂缺陷。

湿型砂按其使用特点的不同可分为面砂、背砂和单一砂。所谓面砂是指铺敷在模样表面上构成型腔表面层的型砂。背砂是指在面砂背后用来充填加固的型砂，又称填充砂。在铸型浇注时面砂直接与高温金属液接触，因此面砂应具有较好的强度、韧性、流动性、抗粘砂性和抗夹砂性。而背砂只是起着加固作用，因此背砂的强度可以较低，但透气性要高。采用面砂和背砂，不但可以保证铸件的质量，还能降低原材料的消耗。但由于在同一铸型中使用性能不同的两种型砂，使得造型复杂，因此在手工造型车间多使用面砂和背砂。在机器造型时一般使用单一砂，单一砂的性能应接近面砂。

湿型砂常采用粒度为50/100目、70/140目、100/120目的颗粒均匀的圆形或多角形的天然石英砂或石英-长石砂。采用粘结性能较好的膨润土，同时铸铁件湿型砂中常加入煤粉，重要件的面砂中还加入重油，以提高型砂的抗夹砂和抗粘砂的能力，得到表面光洁的铸件。

配制湿型砂时的配方，可分为全用新砂和使用回用砂两种。

全用新砂适合于型砂的性能试验、车间刚投产和一些重要件的面砂。对于铸铁小件，全用新砂时，膨润土加入量一般为5%～6%（质量分数，下同），普通粘土6%～8%左右；大件和易出现夹砂和粘砂缺陷的铸件，膨润土加入量一般为6%～8%，普通粘土为9%～10%。

煤粉加入量对于薄壁小件一般为3%～4%，较大的铸件为8%。煤粉加入量是否合适可根据铸件表面来判断，如果铸件表面仍有粘砂，说明煤粉加入量不够；如果铸件表面光洁并发蓝，说明煤粉加入量过多。

湿型砂的最适宜水分一般以紧实率确定，如一般机器造型的紧实率为45±45×5%，手工造型为50±50×5%，高压造型为40±40×5%，铸钢件手工造型为55%～60%。

生产1t铸件约需使用4～5t型砂，如果每次配砂都全用新砂，就会消耗掉大量的新砂和粘土，使铸件的成本大大增加，也不利于环保。因此在实际生产中应尽量使用回用的旧砂。但由于旧砂中的粘土在高温作用下，失去结构水，丧失了粘结能力，成为死粘土。型砂中的煤粉和重油等有机物在高温下失去挥发分，烧结成细焦炭分和灰分。型砂中的砂粒在高温时急剧膨胀，冷却时收缩，会发生碎裂。因此在使用回用砂时必须补加一定量的新砂、粘土和煤粉才能保证铸件的质量。(www.xing528.com)

一般来说，在大量生产中，铸铁小件每次补加新砂5%～7%，大件补加新砂15%～30%。粘土补加量为新砂所需粘土量加上失效粘土的补加量。煤粉失效的百分数可由试验测出。

2.干型砂

对于一些重量大、质量要求高的铸件一般采用干型砂生产。其优点是铸型强度高、发气量低、透气性高，所以对于中大型铸件质量易于保证，但其也有生产周期长，烘干设备投资大、燃料消耗多、劳动条件差等缺点。干型砂的砂型及砂芯一般需要烘干，目的是除去水分、降低型（芯）的发气量和提高透气性及强度。

砂型的烘干过程可以分为三个阶段。第一阶段为均热阶段，在此阶段缓慢升温，把烟道闸门大部分关上，避免砂性表面水分蒸发，直到所需温度为止。第二阶段为水分迅速蒸发阶段。此阶段在预定的温度下保温，把烟道闸门完全打开，加速炉气循环。第三阶段为缓冷阶段。把烟道闸门半闭使砂型和烘炉一起冷却。

3.表面干型砂

表面干型砂是将型（芯）砂表面烘干的型砂，与湿型砂相比铸件不易产生夹砂、粘砂及气孔缺陷；与干型砂相比可节省烘炉，节约燃料和电力，缩短生产周期。

表干型一般都采用粒度为12/28目、25/45目、28/55目的粗砂，采用膨润土或活化膨润土为粘结剂，且膨润土的加入量一般较高，为8%～10%。在干型砂中还常加入木屑，以提高型砂的抗夹砂能力、退让性和溃散性。

表干砂型大都采用喷灯等烘烤，烘干层约为5～10mm。