濕砂鑄造

粘土濕砂型以粘土和適量的水為型砂的主要粘結(jié)劑，制成砂型后直接在濕態(tài)下合型和澆注。濕型鑄造歷史悠久，應(yīng)用較廣。濕型砂的強度取決于粘土和水按一定比例混合而成的粘土漿。型砂一經(jīng)混好即具有一定的強度，經(jīng)舂實制成砂型后，即可滿足合型和澆注的要求。因此型砂中的粘土量和水分是十分重要的工藝因素。

粘土濕砂型鑄造的優(yōu)點是：①粘土的資源豐富、價格便宜。②使用過的粘土濕砂經(jīng)適當?shù)纳疤幚砗?，絕大部分均可回收再用。③制造鑄型的周期短、工效高。④混好的型砂可使用的時間長。⑤砂型舂實以后仍可容受少量變形而不致破壞，對拔模和下芯都非常有利。缺點是：①混砂時要將粘稠的粘土漿涂布在砂粒表面上，需要使用有搓揉作用的高功率混砂設(shè)備，否則不可能得到質(zhì)量良好的型砂。②由于型砂混好后即具有相當高的強度,造型時型砂不易流動，難以舂實,手工造型時既費力又需一定的技巧，用機器造型時則設(shè)備復(fù)雜而龐大。③鑄型的剛度不高，鑄件的尺寸精度較差。④鑄件易于產(chǎn)生沖砂、夾砂、氣孔等缺陷。

20世紀初鑄造業(yè)開始采用輾輪式混砂機混砂，使粘土濕型砂的質(zhì)量大為改善。新型大功率混砂機可使混砂工作達到高效率、高質(zhì)量。以震實為主的震擊壓實式造型機的出現(xiàn)，又顯著提高了鑄型的緊實度和均勻性。隨著對鑄件尺寸精度和表面質(zhì)量要求的提高，又出現(xiàn)了以壓實為主的高壓造型機。用高壓造型機制造粘土濕砂型，不但可使鑄件尺寸精度提高，表面質(zhì)量改善，而且使緊實鑄型的動作簡化、周期縮短，使造型、合型全工序?qū)崿F(xiàn)高速化和自動化。氣體沖擊加壓的新型造型機，利用粘土漿的觸變性,可由瞬時施以0.5兆帕的壓力而得到非常緊密的鑄型。這些進展是粘土濕砂型鑄造能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)要求的重要條件。因而這種傳統(tǒng)的工藝方法一直被用來生產(chǎn)大量優(yōu)質(zhì)鑄件。

粘土干砂型制造這種砂型用的型砂濕態(tài)水分略高于濕型用的型砂。砂型制好以后，型腔表面要涂以耐火涂料，再置于烘爐中烘干，待其冷卻后即可合型和澆注。烘干粘土砂型需很長時間，要耗用大量燃料，而且砂型在烘干過程中易產(chǎn)生變形，使鑄件精度受到影響。粘土干砂型一般用于制造鑄鋼件和較大的鑄鐵件。自化學硬化砂得到廣泛采用后，干砂型已趨于淘汰。

砂型鑄造所用鑄型一般由外砂型和型芯組合而成。為了提高鑄件的表面質(zhì)量，常在砂型和型芯表面刷一層涂料。涂料的主要成分是耐火度高、高溫化學穩(wěn)定性好的粉狀材料和粘結(jié)劑，另外還加有便于施涂的載體（水或其他溶劑）和各種附加物。

砂型制造砂型的基本原材料是鑄造砂和型砂粘結(jié)劑。最常用的鑄造砂是硅質(zhì)砂。硅砂的高溫性能不能滿足使用要求時則使用鋯英砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂等特種砂。為使制成的砂型和型芯具有一定的強度，在搬運、合型及澆注液態(tài)金屬時不致變形或損壞，一般要在鑄造中加入型砂粘結(jié)劑，將松散的砂粒粘結(jié)起來成為型砂。應(yīng)用最廣的型砂粘結(jié)劑是粘土，也可采用各種干性油或半干性油、水溶性硅酸鹽或磷酸鹽和各種合成樹脂作型砂粘結(jié)劑。砂型鑄造中所用的外砂型按型砂所用的粘結(jié)劑及其建立強度的方式不同分為粘土濕砂型、粘土干砂型和化學硬化砂型3種。

化學硬化砂型這種砂型所用的型砂稱為化學硬化砂。其粘結(jié)劑一般都是在硬化劑作用下能發(fā)生分子聚合進而成為立體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，常用的有各種合成樹脂和水玻璃?；瘜W硬化基本上有3種方式。

①自硬:粘結(jié)劑和硬化劑都在混砂時加入。制成砂型或型芯后，粘結(jié)劑在硬化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致砂型或型芯自行硬化。自硬法主要用于造型，但也用于制造較大的型芯或生產(chǎn)批量不大的型芯。

②氣霧硬化:混砂時加入粘結(jié)劑和其他輔加物，先不加硬化劑。造型或制芯后，吹入氣態(tài)硬化劑或吹入在氣態(tài)載體中霧化了的液態(tài)硬化劑，使其彌散于砂型或型芯中，導(dǎo)致砂型硬化。氣霧硬化法主要用于制芯，有時也用于制造小型砂型。

③加熱硬化:混砂時加入粘結(jié)劑和常溫下不起作用的潛硬化劑。制成砂型或型芯后，將其加熱，這時潛硬化劑和粘結(jié)劑中的某些成分發(fā)生反應(yīng)，生成能使粘結(jié)劑硬化的有效硬化劑，從而使砂型或型芯硬化。加熱硬化法除用于制造小型薄殼砂型外，主要用于制芯。

由于濕型砂具有成本低、效率高、無污染等許多優(yōu)點，至今仍是砂型鑄造的主要造型工藝，其生產(chǎn)的鑄件約占鑄件總量的70%以上。但是，濕型砂澆注后失效(死)黏土在高溫下燒結(jié)并包裹在砂粒表面，形成一層牢固的“魚卵石化”陶瓷層。直接使用廢(舊)砂會大大降低型砂的耐火度，導(dǎo)致鑄件表面嚴重粘砂，因此廢(舊)砂必須通過再生技術(shù)處理后才能回用。特別是近年來樹脂芯砂混入濕型砂，其混合廢(舊)砂采用一般的機械擦磨方法進行再生理，再生砂的質(zhì)量難以達到新砂的水平，因此，尋求新的再生工藝迫在眉睫。為了解決濕型黏土砂型和有機樹脂砂芯混合廢砂的再生問題，開發(fā)了一種低溫熱法 機械法再生 化學再生的工藝。鑄造廢(舊)砂采用低溫焙燒再生工藝能夠達到優(yōu)質(zhì)低能耗的原因，主要是利用了二次焙燒的原理。利用熱交換器提高進入爐內(nèi)空氣的溫度，使廢砂中的殘?zhí)课镔|(zhì)在高溫加熱的空氣中更有效地燃燒，所產(chǎn)生的燃燒熱亦可作為焙燒熱源。熱砂在熱交換器內(nèi)持續(xù)長時間流動，廢砂中未焙燒的殘?zhí)课镔|(zhì)繼續(xù)燃燒，燃燒熱被熱交換器吸收，從而再次節(jié)省了能源。廢砂中的殘?zhí)课镔|(zhì)在二次焙燒中燃燒殆盡，實現(xiàn)完全再生 。