黏土湿型砂及其质量控制（第2版）

本书是清华大学的黄天佑教授和重庆长江造型材料（集团）股份有限公司的熊鹰先生在深入了解国内外黏土砂造型技术发展和现状的基础上，结合自己多年黏土砂造型的研究成果与生产经验编著而成的。本书内容实用，密切结合工厂的生产实际，全面系统地介绍了铸造用黏土湿型砂及其质量控制技术。 

本书全面系统地介绍了铸造用黏土湿型砂及其质量控制技术。主要内容包括：湿型砂用原材料、湿型砂性能及其检测、黏土湿型砂的制备、砂处理系统与黏土砂再生、铸件常见缺陷及其防止。本书是作者在深入了解国内外黏土砂造型技术发展和现状的基础上，结合自己多年黏土砂造型的研究成果与生产经验编著而成的。本书内容深入浅出，有很强的实用性。

目录

第2版前言

第1版前言

第1章绪论1

11砂型铸造与面临的课题1

12黏土湿型砂的特点2

第2章湿型砂用原材料4

21硅砂(原砂)4

211硅砂的种类及其SiO2含量4

212石英的结构转变特性6

213矿物组成和杂质成分的影响7

214硅砂的含泥量9

215硅砂的粒度和表示方法10

216硅砂的表面状态和颗粒形状11

217硅砂的加工14

218标准砂15

22膨润土16

221概述16

222铸造用膨润土的开采加工与钠化处理19

223铸造用膨润土品质的评定24

224膨润土的选用27

23煤粉29

231概述29

232湿型用煤粉的品质评定31

233煤粉的代用品35

234复合添加剂40

235煤粉及复合添加剂的选购42

236混配土42

24淀粉43

241预糊化淀粉(α淀粉)44

242糊精46

第3章湿型砂性能及其检测48

31湿型砂性能对造型及铸件品质的影响48

311紧实率(可紧实性)49

312含水量50

313透气性51

314型砂的湿态强度52

315型砂含泥量58

316型砂粒度59

317活性膨润土量60

318型砂的有效煤粉含量61

319热湿拉强度62

3110热压应力63

3111韧性、破碎指数和起模性64

3112型砂流动性67

3113砂型硬度及强度69

32型砂性能检测频率和检测结果整理分析70

321型砂性能检测频率71

322检测结果的整理71

33对各种湿型砂性能的基本要求72

第4章黏土湿型砂的制备75

41混砂设备75

411碾轮式混砂机75

412摆轮式混砂机76

413转子式混砂机77

414混砂效率81

415混砂机的保养和维修83

42湿型砂的配比84

43回用旧砂的准备85

44混砂工艺85

441定量加料86

442新砂的加入87

443芯砂的混入问题88

444水分的加入90

445加料顺序93

446混碾时间95

45松砂95

46型砂性能的在线检测与控制98

第5章砂处理系统与黏土砂再生102

51湿型砂循环使用中的问题102

511热砂问题102

512型砂的鲕化和粉尘的积累106

513废砂的排放问题109

52砂处理系统的任务与组成111

53黏土旧砂的再生114

531旧砂再生后用于湿型砂114

532旧砂再生后用于混制砂芯116

533再生砂的质量标准124

54废砂和粉尘的其他再利用124

第6章铸件常见缺陷及其防止127

61粘砂128

611机械粘砂和化学粘砂128

612各种因素对机械粘砂的影响130

613爆炸粘砂133

614热粘砂133

62砂眼、渣孔缺陷134

621砂眼135

622渣孔137

63夹砂缺陷139

631夹砂缺陷的形成原因139

632湿型夹砂缺陷防止措施141

633涂层开裂结疤缺陷142

64砂型胀砂与金属液收缩缺陷143

641湿砂型的胀砂143

642金属液的收缩缺陷145

65铸件气孔缺陷148

651裹入气孔148

652侵入气孔149

653反应气孔153

654氨氮气孔(析出气孔)161

附录164

附录A铸铁件湿型砂的配比及性能164

附录B铸钢件湿型砂的配比及性能167

附录C非铁合金铸件湿型砂的配比及性能168

参考文献169

 

第2版前言本书第1版于2008年由机械工业出版社正式出版，很快就销售一空。后来有一些读者告诉我，这本书对铸造企业的技术人员很有帮助、很实用，希望尽快重印或再版此书。考虑到前几年有关造型材料的许多标准正在修订之中，所以想等到相关标准修订工作告一段落后再来修订这本书，因此一直拖到现在才再版。这次修订再版采用了颁布的相关标准，对书中的相关内容进行了更新。我国的铸造技术近年来有了很大进步，许多铸造企业的装备水平与工业发达国家的铸造企业已经相当接近，工艺技术水平也有了长足的进步。在众多的铸造工艺中，黏土湿型砂铸造所生产的铸件产量占我国总铸件产量的50%左右，特别是在生产汽车、柴油机一类铸件的铸造企业中，仍然以采用黏土湿型砂工艺为主，这在全世界也是如此，估计再过几十年还会如此，因为它的低成本、高效率的优势是其他铸造工艺不可取代的。当然，黏土湿型砂铸造工艺的缺点也仍然存在，例如煤粉湿型黏土砂浇注后排放物的污染问题、废旧砂的再生、粉尘的收集利用等。可喜的是近年来随着人们对环境保护、资源的可再生利用等问题的重视，许多问题正在逐渐得到解决。例如在黏土砂废旧砂（其中混有大量芯砂）的再生利用问题上，重庆长江造型材料（集团）股份有限公司近年来在吸收国内外的经验基础上开发出了新一代的焙烧机械法再生设备系统，在全国建立了十几条再生砂生产线或再生基地，并将再生砂成功地用于各种制芯工艺，从而节约了大量新砂资源和减少了大量废旧砂的排放，保护了生态环境和资源，这个工作的意义十分重大。因此，本书修订再版时邀请了重庆长江造型材料（集团）股份有限公司的熊鹰先生参加编写工作。希望本书的再版能为我国的湿型黏土砂铸造技术水平的提高做出贡献，也诚恳希望读者提出宝贵意见。黄天佑于清华大学第1版前言黏土湿型砂在我国和世界上许多国家被广泛用来生产中、小铸铁件和铸铝件， 以及少量铸钢小件，特别是汽车、 拖拉机铸件生产厂，气缸体、气缸盖、曲轴、制动鼓等关键铸件都用黏土湿型砂生产。我国的大部分中小铸造企业都采用黏土湿型砂工艺来生产从汽车铸件到地沟盖板、公园桌椅等铸件。与熔模铸造、压铸、离心铸造等铸造方法相比，黏土湿型砂工艺具有生产过程简单、设备投入少、上马快、铸件成本低等优势，所以，采用黏土湿型砂工艺的铸造厂在我国所有铸造厂中占大多数。也正是因为以上这些原因，许多人以为只要随便拉来一些砂子，再有一个化铁炉，就可以造型、浇注、生产铸件了。结果是铸件上出现各种缺陷，甚至废品一大堆，生产的只能是一些低档次铸件，既浪费了材料和能源，又使生产成本居高不下，企业效益低下，处于恶性循环之中。铸件品质可以分为铸件内部品质和表面品质。铸件内部品质主要由金属熔体品质来保证；而铸件表面品质则主要由铸型品质来保证。在黏土湿型砂铸造中， 铸型的品质靠型砂的性能和造型设备来保证。影响湿型铸件表面品质的各生产工序中以型砂制备为关键。我国不少铸造工厂对型砂品质的检验不够重视。很多铸造厂的型砂实验室只偶尔检测型砂性能，或者仅测定型砂的三四种性能，因而不足以判断型砂的品质如何，也无法确定铸件缺陷是由哪个型砂性能数据引起的。为了保证湿型铸件具有良好的表面品质，必须对所使用型砂的性能有全面了解。铸造工厂对湿型砂性能的具体要求随造型方法和砂处理设备不同而有所区别。高密度造型方法(包括多触头高压、气冲、射压、静压等造型方法)的生产效率高、铸件品质较好，对型砂性能的要求甚为严格。但是，机器造型和手工造型也不可忽视型砂性能检测，否则必然会出现大量铸件缺陷或废品。本书将简要介绍常用的湿型砂性能与铸件品质的关系，以及检验方法的原理。本书读者对象主要是铸造企业的技术人员、工人。因此，本书主要针对黏土湿型砂铸造生产实际中提出的许多问题，讲述要达到湿型砂铸件的品质要求“应该做什么？”和“应该怎么做”，对于“为什么要这样做？”只做适量的说明，避免过多“理论”的描述。由于篇幅所限，书中提到的一些实验方法的具体试验步骤可参考其他资料。在本书所举的实例中提到了一些国内外铸造工厂的型砂性能和工艺数据，这些数据仅反映当时的实际，而且各厂情况也不尽相同，所以只能作为参考。在本书的编写过程中，参考了于震宗教授编写的许多相关论著，他还亲自审阅了本书的全部内容，并提出了许多宝贵意见，在此表示衷心的感谢。作者