砂型和芯是用型砂和芯砂制造的。型（芯）砂是由砂、黏结剂、水和附加物按一定比例混合制成的。黏结剂种类很多，有黏土、水玻璃、桐油、合脂等，应用最广的是价廉而丰富的黏土。用黏土作为黏结剂的型（芯）砂称为黏土砂，用其他黏结剂的型（芯）砂则分别称为水玻璃砂、油砂、合脂砂等。图1-4为黏土砂结构示意图。
1.型（芯）砂的组成
（1）砂
原砂（即新砂）的主要成分是石英（SiO2）。铸造用砂，要求原砂中二氧化硅含量为85%～97%。砂的颗粒以圆形、大小均匀为佳。
为了降低成本，对于已用过的旧砂，经过适当处理后，还可以掺在型砂中使用。对一般手工生产的小型铸造车间，则往往只将旧砂过筛一下以去除砂团、铁块、木片等杂物。
（2）黏结剂
能使砂粒相互黏结的物质称为黏结剂，常用的黏结剂是黏土。黏土主要分为普通黏土和膨润土两类。湿型（造型后砂型烘干）型砂普遍采用黏结性较好的膨润土，而干型（造型后将砂型不烘干）型砂多用普通黏土。
（3）附加物
为了改善型（芯）砂性能而加入的物质称为附加物。常用的附加物有煤粉、木屑等。加入煤粉能防止铸件黏砂，使铸件表面光洁；加入木屑可以改善铸型和芯的透气性。
（4）水
通过水使黏土和原砂混成一体，并具有一定的强度和透气性。水分过多，易使型砂湿度过大，强度低，造型时易黏模，使造型操作困难；水分过少，型砂则干而脆，造型、起模困难。因此，水分要适当，当黏土和水的质量比为3∶1时，强度可达最大值。此外，为防止铸件表面粘砂并使铸件表面光滑，常在铸型型腔表面覆盖一层耐火材料，称为扑料。通常在铸铁件的湿型表面扑撒一层石墨粉或滑石粉，而在铸钢件的湿型表面扑撒石英粉。对于干型和芯的表面，则可以刷一层涂料，而铸铁件可用石墨粉加黏土水剂，铸钢件则常用石英粉和黏土水剂。
2.型（芯）砂应具备的主要功能
（1）透气性
透气性是指紧实砂样的空隙度。若透气性不好，易在铸件内部形成气孔缺陷。型（芯）砂的颗粒应粗大、均匀且为圆形，黏土含量要少，型（芯）砂舂得不要过紧，这些均可使透气性提高。含水量过少时，砂粒表面黏土膜不光滑，透气性不高，而含水量过多，空隙被堵塞，又会使透气性降低。
（2）流动性
流动性是指型（芯）砂在外力或本身重力的作用下，沿模样表面和砂粒间的相对移动的能力。流动性不好的型（芯）砂不能造出轮廓清晰的铸件。
（3）强度
型（芯）砂抵抗力破坏的能力称为强度。型（芯）砂强度过低，易造成塌箱、冲砂和砂眼等缺陷；而强度过高，则易使型（芯）砂透气性变差。型（芯）砂的强度随黏土的含量和砂型紧实度的增加而增加。砂子的颗粒越细，强度越高。含水量过多或过少均可使型（芯）砂的强度降低。(www.xing528.com)
（4）韧性
韧性是指型（芯）砂吸收塑性变形能量的能力。韧性差的型（芯）砂在造型（芯）起模（脱芯）时，易损坏。韧性不好的型（芯）砂，在铸件凝固和成型后的收缩过程中，将产生收缩应力，可能导致铸件产生裂纹。
（5）溃散性
型（芯）砂在浇注后易溃散的性能称为溃散性。溃散性对清砂率和劳动强度有显著影响。
（6）耐火性
耐火性是指型（芯）砂抵抗高温热作用的能力。耐火性差，铸件易产生粘砂现象，使铸件清理和切削加工过于困难。砂中二氧化硅含量越多，砂子的颗粒越大，耐火性越好。
型（芯）砂除了应具备上述主要性能外，还有一些其他性能要求，如耐用性、发气性、吸湿性等。
3.型砂和芯砂的制备
（1）型（芯）砂组成物配制
型（芯）砂组成物需按一定的比例配制，以保证一定的性能。型（芯）砂有多种配比方案，现举两例供参考。
小型铸铁件湿型型砂的配比：新砂10%～20%，旧砂70%～80%，另加膨润土2%～3%、煤粉2%～3%、水4%～5%。
铸铁中小件芯砂的配比：新砂40%，旧砂50%，另加黏土5%～7%、纸浆2%～3%、水7.5%～8.5%。
在同一砂型内，与液态金属接触的面层型砂比背部型砂要求高，因此，型砂又有面砂和背砂（又称填充砂）之分。
（2）型（芯）砂的制备方法
型（芯）砂的性能不仅决定于其配比，还与配砂的工艺操作有关。混碾越均匀，型（芯）砂的性能越好。
型（芯）砂的混制工作是在混砂机中进行的，目前工厂常用的是碾轮式混砂机（如图1-5所示）。混砂工艺：按比例将新砂、旧砂、黏土、煤粉等加入混砂机中，先干混2～3 min，混拌均匀后再加水或液体黏剂（水玻璃、桐油等）湿混10 min左右，即可出砂。混制好的型砂应堆放2～4 h，使水分分布得更均匀，这一过程叫调匀。砂型在使用前还需经行松散处理，使砂块松开、空隙增加。
图1-5 碾轮式混砂机
型（芯）砂的性能应用型砂性能试验仪检测。单件小批量生产时，可用手捏检验法（如图1-6所示）检测，即当型砂湿度适当时可用手把型砂捏成团，手放后它也不松散，手上也不会粘砂，抛向空中则砂团应散开。
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