型砂

型砂，可分面砂、填充砂和单一砂等。面砂是紧贴铸件的一层型砂，质量要求高。填充砂在面砂层之后，不和金属液接触，质量要求不严格。单一砂是不分面砂与背砂的型砂， 主要用于机器造型。另外大型铸件的砂型常需烘干后再浇注，它所用的型砂中含有较多的黏土，这种型砂叫干模砂；中小型铸件常用潮型浇注，它所用的型砂中合黏土量较少，这种型砂称为潮模砂。

型砂一般由铸造用原砂、型砂粘结剂和辅加物等造型材料按一定的比例混合而成。型砂按所用粘结剂不同，可分为粘土砂、水玻璃砂、水泥砂、树脂砂等。以粘土砂、水玻璃砂及树脂砂用的最多。 型砂在铸造生产中的作用极为重要，因型砂的质量不好而造成的铸件废品约占铸件总废品的30~50%。通常对型砂的要求是：①具有较高的强度和热稳定性，以承受各种外力和高温的作用。②良好的流动性，即型砂在外力或本身重力作用下砂粒间相互移动的能力。③一定的可塑性，即型砂在外力作用下变形，当外力去除后能保持所给予的形状的能力。④较好的透气性，即型砂孔隙透过气体的能力。⑤高的溃散性，又称出砂性，即在铸件凝固后型砂是否容易破坏，是否容易从铸件上清除的性能。

由天然硅砂、粘土、辅加物和水混合而成。制造湿砂型的粘土砂所用粘土为膨润土，湿抗压强度一般为0.05～0.1MPa。含水量为3.5～5%，透气性为80以上，常用于机器造型，也可用于手工造型。

制成的砂型不经烘干可直接浇注金属液，具有生产效率高、成本低和生产周期短等优点。湿型用粘土砂在铸造生产所用的型砂中约占60%。由于湿砂中水分较高，强度和透气性较低，铸件易于产生气孔、夹砂、粘砂、胀砂等缺陷，手工造型，尺寸精度较低，一般只用于生产中小型铸铁件及铸造有色合金铸件；机械造型，尺寸精度高，适用于大批量铸件的生产。制造干砂型的粘土砂所用粘土为高岭土，其湿态水分较高。制成的砂型要在250～400℃左右温度下烘干后再合型浇注，一般用于铸钢件。干砂型由于能源消耗大，生产周期长，尺寸精度差，已逐渐被淘汰。

由硅砂、水玻璃和辅加物混合配制而成。制成的砂型可吹以 实现硬化，也可采用加热硬化或在有机酯[zhǐ]的作用下自行硬化等方法。这种型砂可用于制造铸钢件和铸铁件的砂型。过去水玻璃砂有落砂困难和旧砂不易再生等缺点，应用受到一定的限制。1999年，新型水玻璃酯硬化自硬砂问世，水玻璃加入量1.8-3.0%，可使用时间可调节，可实现机械化造型、制芯，旧砂可再生，80-90%可回用，现已在铁路机械、冶金机械、重型机械、矿山机械、通用机械厂几十家企业推广使用，成功浇注从几公斤到几百吨重铸件，经济效益、社会效益显著。新型水玻璃酯硬化自硬砂是公认的环境友好型造型材料。

由硅砂、树脂和硬化剂等混合配制而成。常用的树脂有呋[fū]喃树脂、甲阶酚醛树脂、碱性酚醛树脂及尿烷[wán]树脂。用这种型砂制成的砂型强度高、尺寸偏差小、溃散性好、能源消耗少，可用于铸钢、铸铁及铸造有色合金铸件的生产，铸件的表面质量和尺寸精度高。树脂自硬砂是一种很有发展前途的造型砂。

型砂性能主要有两方面因素决定，一是构成型砂的材料组成；二是型砂的混碾状况。型砂的材料构成主要是由旧砂、原砂、膨润土和添加剂（FS粉）等组成。由于型砂95%以上是旧砂，而旧砂由于浇注铸件的砂铁比不同、芯砂混入量不同等因素的影响，导致材料构成的波动非常大。因而要控制型砂的构成，就必须对型砂中的有效膨润土含量、有效添加剂含量及含泥量进行检验，以便确定混砂时膨润土、添加剂（FS粉）和原砂的补加量。

型砂紧实率的控制范围、型砂的混碾效率反映了型砂的混碾状况。型砂紧实率的控制范围是指紧实率的波动范围，波动范围越小，型砂紧实率的控制水平越高。型砂的混碾效率是指混制出的型砂性能与经过充分混碾后的型砂性能的百分比，混碾效率越高越好。

当前，铸造业仍以普通湿砂型铸造为主，型砂质量对铸件有着直接和重要影响。实际生产统计表明，铸件废品中有60%以上源于型砂及铸型质量问题。为了降低铸件废品率，提高经济效益，几十年来，铸造工作者研制出多种型砂自动检测装置及型砂质量控制系统。

但是到目前为止，还有很多的型砂性能和组分仍然局限于间接和近似的检测与控制，尚待铸造工作者进一步开发。因此，型砂质量的自动检测与控制一直是铸造领域的重要前沿研究课题之一。

砂型铸造生产的铸件质量与粘土砂的质量关系重大。粘土砂质量不好，将会造成大量铸造废品，统计显示，造型及制芯成本占铸件成本的一半，铸件废品中有60%是由造型及制芯因索引起的，铸件焊补缺陷70%与造型、制芯材料有关，清铲工作80%的工作量涉及造型材料。以缸体、缸盖为代表，砂眼、气孔、起皮、漏水等缺陷分别占废品率的55%和60% ，影响生产的型废率约占6% ~10% ，每吨铸件的耗砂量需1.2~1.5t，这些数据远远高于工业发达国家的一般铸造水平。综上所述，造型材料的改善，对提高铸件质量和产量、降低成本、改善车问工作环境等有着极为重要的意义。