材料液态成型工艺学A1-3-2015.ppt

第五章 型砂材料种类及特点 5-1 湿型 造型后不需烘干而直接浇注金属的砂型叫湿型。 1.湿型铸造的特点 湿型铸造因铸型不需烘干，与干型相比具有许多优点。但是，湿型铸造在金属与铸型的界面作用过程中反应比较激烈，铸件容易出现一些缺陷，如： 1)湿型的水分一般为3.5～5.5%，比干型高很多，与高温的金属液相遇更容易产生大量的气体，有可能产生气孔缺陷。 2)湿型表面的水分受金属液的高温烘烤而迁移形成水分凝聚层，较易造成铸件表面夹砂、结疤和鼠尾缺陷。 5-1 湿 型 3)粘土砂的湿态强度比干态强度低，大约只有干态强度的1/5～1/10，在外力作用下较易掉落而造成铸件砂眼，或在金属液流的冲击下造成铸件多肉的缺陷。 4)湿型的硬度和刚度比干型低，在金属液的压力作用下容易退让变形而造成型壁移动，使铸件尺寸公差增大，而且促成铸件内部产生缩孔和缩松缺陷。 2.湿型砂 湿型砂按其在砂型中的位置分为面砂、背砂和单一砂。面砂就是指覆盖在模样表面上构成型腔表面层的型砂。背砂就是在面砂背后用来充填加固的型砂。 一般中小件造型时，往往只用一种型砂，称为单一砂。 5-1 湿 型--湿型砂 砂型铸造采用最多的就是粘土砂，原因是： 优点： 1）适应性强 （1）适合于各种合金：铸铁、铸钢、有色合金。 （2）适用于各种造型方法：手工造型、机器造型、气冲造型、高压造型。 2）经济 （1）价格低廉，且来源广泛；粘土：100～200元/吨，树脂：1.3～1.4万元/吨以上； （2）工序简单，设备简单，混制方便，生产周期短； （3）不需烘干，节省能源。 3）回用性好，可以反复多次使用； 4）无味、对人体无害、粉尘少、环境污染小； 5）易于实现机械化和自动化，生产率高。 5-1 湿 型--湿型砂 缺点： 1.含水量高（一般：3.5～5.5% ），发气量大，铸件易产生气孔缺陷；（含水少，湿强度低；含水多，易产生气孔，溃散性差） 2.湿型硬度、刚度较低，易造成型壁的移动使铸件尺寸增大，造成胀砂，铸件内部易出现缩孔、缩松； 3.浇注时，产生水分凝聚区，砂型强度大大降低，易造成夹砂、结疤等缺陷。 4.湿态强度低，易产生冲砂缺陷； 5.回用后粘土、灰分、煤分等增多，耐火度降低； 6.流动性不高，赋形能力差； 7.铸件尺寸精度低。 5-1 湿 型 3．对湿型型砂的要求： 1)水分、紧实率 水分：为得到一定的湿态强度和韧性，粘土砂需要一定的水分。水分少，型砂干，砂型易破损，起模有困难，砂型表面强度低，易产生冲砂和砂眼等缺陷；水分多，型砂太湿，型砂流动性差，紧实度不均匀，浇注时产生大量气体，产生气孔和呛火，还增加夹砂结疤类缺陷。 水分的测定：称取一定重量的型砂，放入烘干装置中使之干燥，由烘干前后的重量差计算型砂的水分。 或依据手捏的感觉，或测量型砂的紧实率。 紧实率：将被测型砂通过筛子和漏斗装满试样筒（筛孔直径4.8～6.4mm），刮去多余的型砂后，在锤击式试样机上打击三次，试样体积的压缩程度即为紧实率。 3．对湿型型砂的要求 紧实率的测定原理： 较干的型砂自由流入试样筒中时， 砂粒堆积的比较密实，即松散密 度较高，在相同的锤击紧实力作 用下，型砂体积减少较少。而较 湿的型砂，在未紧实前密度较低， 砂粒的堆积较松散，紧实后体积减少较多。 依据体积变化的大小可判断型砂的水分。 C=B/A×100% C—紧实率，A—试样筒的高度，B—型砂被紧实的距离。 最适宜的紧实率：手工造型和机器造型：50%，高压和气冲造型：40～50%；挤压造型：35～40%。 3．对湿型型砂的要求 2)透气性：型砂能让气体透 过而逸出的能力称为透气性。 砂型的排气能力，一方面 靠冒口和出气孔，另一方 面决定于砂型的透气性。 湿型砂在液体金属的热作 用下产生大量的气体，其 气体的来源为： (1)型砂空隙中和型腔中原有的空气受热膨胀； (2)型砂中水分（包括自由水、吸附水和晶格水等）在高温作用下汽化，产生大量蒸汽； (3)型砂中各种附加物和杂质受热分解，产生大量气体。 透气性的测定：先称取一定量的型砂放入圆筒形标准试样筒中，在锤击式试样机上锤击三次，制成标准圆柱试样，然后放在透气性测定仪上，测出气钟内空气在一定压力下通过试样的时间，计算透气性。 标准法：假设试样前、后压力差为P=P1--P2, 气体通过高度为H的试样的速度V为：V=KP/H，K--比例系数。 设Q为气体体积（cm3），通过试样截面积A（cm2）的时间为t(min)，则气体通过试样的平均速度可表示为： V=Q/At，Q/At=KP/H ，Q=KPAt/H 上式表明，通过试样的气体量Q与气压P、试样的截面积A和气体通过的时间t成正比，与试样高度H成