膨润土在粘土湿型砂中的应用.doc

核心提示：膨润土应用于铸造主要应用于粘土粘结砂中，因为膨润土具有粘结力强、可塑性高、脱膜好、透气性优、高温湿态条件下物理化学性能稳定等特点。粘土粘结砂作造型材料生产铸件，本是历史悠久的工艺方法，在各种化学粘结砂蓬勃发展的今天，粘土湿型砂仍是最重要的造型材料，其适用范围之广，耗用量之大，是任何其他造型材料都不能与之比拟的。近代的高压造型、射压造型、气冲造型、静压造型及无震击真空加压造型等新工艺，也都是以使用粘土湿型砂为前提的，粘土湿型砂适应造型条件的能力极强。现今，随着科学技术的速发展，各产业部门对铸件的需求不断增长 膨润土应用于铸造主要应用于粘土粘结砂中，因为膨润土具有粘结力强、可塑性高、脱膜好、透气性优、高温湿态条件下物理化学性能稳定等特点。粘土粘结砂作造型材料生产铸件，本是历史悠久的工艺方法，在各种化学粘结砂蓬勃发展的今天，粘土湿型砂仍是最重要的造型材料，其适用范围之广，耗用量之大，是任何其他造型材料都不能与之比拟的。近代的高压造型、射压造型、气冲造型、静压造型及无震击真空加压造型等新工艺，也都是以使用粘土湿型砂为前提的，粘土湿型砂适应造型条件的能力极强。现今，随着科学技术的速发展，各产业部门对铸件的需求不断增长，同时，对铸件品质的要求也越来越高。也使粘土湿型砂面临许多新的问题，促使我们对粘土湿型砂的研究不断加强、认识不断深化。前不久，笔者走访了国内一些铸造单位，发现铸件的废品较多，特别是一些小规模铸造单位，问题主要是有气孔等缺陷。产生问题主要在生产新铸件、换其它厂家膨润土和长期使用旧砂期间，有必要对膨润土和旧砂的控制要点进行一下强调。1.膨润土和膨润土粘土粘结砂中的作用及变化：铸造用膨润土主要有钠基膨润土和钙钠膨润土两类，钠基膨润土是由天然钠基膨润土或人工钠化膨润土加工而成，以其复用性好和湿压强度高而受铸造行业所欢迎。因具有良好的可塑性，可遏止铸件夹砂、结疤、掉块、砂型塌方等现象，加之成型性强、型腔强度高，便于金属行业浇铸湿态或干态型模，是精密铸件首选的型砂粘结剂。钙钠膨润土由天然基钙钠膨润土加工而成，是轻型铸件普遍采用的型砂粘结剂。它以实用和铸件清砂便捷而受用户欢迎。和其他黏结剂相比，膨润土有一个重要的特点，就是它具有一定的耐热能力。只要加热温度不太高，脱除了自由水的膨润土只要加水，仍能恢复粘能力。膨润土的粘结能力只有在加水以后才能表现出来。膨润土失去粘结能力，也与它的脱水有关。到目前为止，认为膨润土中的水分有三种形态：一种水是自由水，即膨润土颗粒吸附的水，加热到100℃以上，就可脱除自由水，脱除了自由水的膨润土，粘结能力不受影响；二种水是牢固结合水，110℃下长时间加热，膨润土可完全脱除自由水，但不会脱除牢固结合水。已完全脱除自由水的膨润土，再在较高的温度（如200℃，300℃）下加热仍会继续减重，说明仍有水分损失。膨润土经这样加热脱水后，只要加水，能完全恢复粘结能力；三种水是晶格水，也有人称之为结构水。晶格水只有在相当高的温度下才能部分或全部脱除。膨润水的晶格水脱除以后，即丧失粘结能力，成为死粘土。不同的膨润土，丧失粘结能力的温度不同。由差热分析实验证明：一般来说，天然钠膨润土的失效温度为638℃，钙膨润土为316℃。人工活化的钠膨润土，由于活化条件各异，失效温度不一，但都低于天然钠膨润土。由此可见，粘土粘结砂中存在2种膨润土，1种是有效膨润土，1种是死粘土。死粘土越多，粘土粘结砂性能越差。钠膨润土在600℃以下加热，它的粘结能力基本上不受影响。加热温度超过600℃，就急剧地丧失粘接能力。加热到700℃以上，差不多完全丧失了粘结能力。钙膨润土在100℃以上，就开始缓慢地失去粘结能力。加热温度再提高，粘结能力的丧失就越来越明显。人工活化不好的钠膨润土，在最初使用时，失效温度仅略低于天然钠膨润土，几次反复加热后，就与钙膨润土相近。当熔融金属注入铸型以后，如果贴近铸件表面的型砂就被加热到800℃以上（有一些非铁合金达不到此温度）。不管你用什么样的膨润土，这部分型砂中的膨润土都会变成死粘土。这些死粘土，一部分随同型砂一道附在铸件表面上，被铸件带走，一部分留在回收的旧砂中。除了制造大型铸件以外，在铸造过程中，大部分型砂达不到这样的温度。但由于不同的铸造厂家采用不同厂家生产的膨润土，脱除晶格水的温度是不同的，脱除晶格水的速率也不一样。如采用容易脱除晶格水的膨润土，即使在并不直接接近铸件的型砂中，也会有较多的膨润土失效而变成死粘土。如采用不易脱除晶格水的粘土，产生的死粘土就会少一些。总之，膨润土添加量越少越好，粘土粘结砂中有效膨润土含量越高，受热而失效的膨润土也就越多。2.旧沙的控制：用粘土湿型砂造型，浇铸以后，除贴近铸件的部分型砂中活性膨润土受热失效成为死粘土外，大部分型砂可以回收使用。配制粘土湿型砂时，旧砂用量一般都在90%