如何测定膨润土的湿态粘结力、热湿态粘结力与复用性？

(1)湿态粘结力 铸造厂型砂实验室最常用的检测膨润土湿态粘结力方法有两种:型砂工艺试样湿强度法和吸蓝量法。

1)型砂工艺试样湿强度法:膨润土能使砂型具有一定的强度,因此,检测湿型砂试样湿态抗压强度成为判断膨润土湿态粘结力最直接的方法。具体试验步骤见相关资料。

2)膨润土的吸蓝量法:膨润土的纯度(即蒙脱石含量)与其粘结能力有极为密切的关系。一般情况下,膨润土的纯度越高,其粘结力也越大。在专门的研究单位中可以用X射线衍射等方法比较准确地测定出膨润土中蒙脱石含量。然而这不但需要特殊的仪器设备,而且也要专门的检测技术。在铸造厂的型砂实验室中可以采用测定膨润土的吸蓝量的办法大体推算出其纯度。

膨润土中的蒙脱石比其他粘土矿物和膨润土中的石英等杂质吸附亚甲基蓝(C₁₆H₁₈N3 SCl·3H₂O,相对分子质量为373.88)或其他色素的能力要强烈得多,因此用吸蓝量可以检验膨润土的纯净程度,也可以用来检验型砂中有效膨润土含量。其测定方法分为比色法和滴定法两种。比色法的原理是称取一定质量的试样与过量的亚甲基蓝溶液混合,使之充分吸附；然后用比色计测出残余液中剩余亚甲基蓝量,即可计算出试样的吸蓝量。此法由于操作较复杂,还需要使用比色计等仪器,目前使用不多。滴定法不需要任何特殊仪器设备,操作又较简单,更适合铸造厂的型砂实验室使用。

用吸蓝量仅仅能够大致推算膨润土的湿态粘结力大小。为了更准确地检测出膨润土的湿态粘结力,最好直接采用测定工艺试样湿态强度的方法。

(2)热湿态粘结力 铸造厂评价膨润土热湿态粘结力的方法有热湿拉强度法和膨润土的膨润性能法两种。

1)热湿拉强度法:不论是天然的还是人工活化的膨润土,其所含交换性钠、钾离子越多,型砂的热湿拉强度就越高,抗夹砂能力就越强。此外,膨润土的纯度也影响其热湿拉强度。热湿拉强度的具体试验方法见相关资料。(www.xing528.com)

在实际铸造生产中并不是都要求使用钠基膨润土或者达到极限程度的活化膨润土配制型砂,因为使用这样的膨润土在混砂时会产生团块,而且型砂的流动性、落砂性较差。国外的汽车铸件通常选用钠基和钙基两种膨润土混合的膨润土或不完全活化膨润土,这样不但可以避免上述缺点,还可以降低生产成本,而且对于防止夹砂类缺陷已经足够。

如铸造厂的型砂实验室没有热湿拉强度测试仪,可以采用三倍于通常型砂水分含量下的常温抗拉强度试验来大致估算出膨润土的热湿拉强度。

2)膨润土的膨润性能法:膨润土在水中的膨胀性能与膨润土吸附阳离子的种类和数量密切相关。各种交换性阳离子的含量可采用原子吸收光谱分析技术来精确测定。在铸造厂的型砂实验室中,可以利用测量膨润土在水中的膨胀量估算出膨润土中钠、钾离子含量及这两种离子在总阳离子交换量中所占比例。试验时将膨润土在水中均匀分散成悬浮液,静置一定时间后,观察在容器的底部形成沉淀物的多少,通常以膨润值、胶质价或膨胀倍数表示,具体试验方法见相关资料。

(3)膨润土复用性 铸造厂检验膨润土复用性的方法也可分为工艺试样法和吸蓝量法两种。

1)工艺试样法:将烘干后的膨润土在200℃、300℃、400℃、500℃、600℃几种温度下焙烧后,各称取100g,与2000g标准砂按紧实率45%±2%加水混砂,测定工艺试样的湿压强度,绘出湿压强度和膨润土焙烧温度的关系曲线,由粘结力的下降趋势判断膨润土的复用性能好坏。

2)吸蓝量法:将烘干后的膨润土约0.5g盛在磁舟内,置入管式炉中先缓慢加热,然后分别在200℃、300℃、400℃保温焙烧1h。冷却后称取0.2g,测定其吸蓝量,并绘出焙烧温度与吸蓝量变化曲线。由吸蓝量的下降趋势即可判断膨润土的复用性。