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粘土湿型造型中几常用附加材料
黏土湿型砂的基本组成成分是硅砂、膨润土和水。为了改善型砂的性能,一些附加材料的作用也是非常重要的。随着工艺技术的进步,和对环境保护和铸件质量的要求不断提高,今后还应该不断开发新的品种。
1、煤粉
铸造用煤粉则是由烟煤中的肥煤或焦煤制成的。
(1) 烟煤加热时发生的各种变化
烟煤受热时,首先是脱除水分,然后发生分解、析出挥发分,其分解大体上可分为4个阶段。
*1阶段 200℃以下,脱除水分并释放少量CO2,此阶段的反应速率低。
*二阶段 200~350℃,除继续释放水蒸汽和CO2外,开始释放CO,并有微量焦油析出,可认为是热解开始阶段。
*三阶段 350~550℃,分解反应的速率增高,分解产物主要是低分子量烃类和其他**化合物,焦油基本上都在这一阶段析出。烟煤还要经历一个软化-熔融-固化的过程,和体积收缩-膨胀-再收缩的过程。
大约在350~390℃之间,烟煤逐渐软化,并伴随着体积收缩。此后开始熔融,液相逐渐增多,形成固、液、气三相混合的胶质体。初期,由于析出的气体不断增多,胶质体体积迅速膨胀,气体析出到一定程度后,析出量锐减,胶质体的体积也随之收缩。较后,胶质体固化成为多孔性固体,称为半焦。
*四阶段 550℃以上,覆膜砂 树脂砂厂家,继续析出各种气体,包括水蒸汽、CO2、CO、H2、甲烷、乙1炔和氨,并由半焦转变为焦炭。第三、四两阶段产生的气体可能在灼热的固体表面上凝聚,形成含碳量高的石墨状薄膜,通常称之为光亮碳。各种烃类物质中,芳香烃较易于热解而生成光亮碳。
(2) 粘土湿型砂中煤粉的作用
粘土湿型砂中加入煤粉,其在铸件成形过程中的作用主要有4个方面: 铁液注入砂型后,使型砂中的煤粉受热分解,所释放的还原性气体在型腔中能防止铁液氧化,防止铸件表面形成FeO,这对于防止黏砂缺陷有非常重要的作用;
铁液注满型腔后,型内气氛为还原性气氛,在这种条件下,煤粉析出的烃类气体,会凝聚于铸型表面,形成光亮碳膜,能防止黏砂并使铸件轮廓清晰; 靠近金属-铸型界面处,型砂中的煤粉受热而发生焦化反应时,先软化并发生体积收缩,覆膜砂 树脂砂,然后再膨胀。煤粉的软化温度与石英的相变膨胀温度大致相同,可以容让砂粒的膨胀。因而可防止铸件上出现夹砂、鼠尾之类的膨胀缺陷,并改善铸件尺寸的稳定性;
煤粉焦化时发生体积膨胀,能填塞铸型表面层砂粒间的空隙,使铁液及产生的易熔硅酸盐难以渗入,从而改善铸件的表面质量。同时,离开铸型表面一定距离处仍然能保持应有的透气性。
(3)关于煤粉的粒度要求
多 年来,我国铸造行业习惯于用细煤粉,有关标准对铸造用煤粉的粒度要求是:“应有95%以上的颗粒通过0.106mm的筛孔(即140目筛)”。这样的煤粉大体上相当于外国的**细煤粉。在今天广泛采用高压造型设备的条件下,不作具体分析地普遍采用**细煤粉实在很不合适,这方面是亟待改进的。
煤 粉的粒度应根据铸件的尺寸和重量选用,同时也要考虑造型设备的情况。一般说来,黏土湿型砂中所用的煤粉,粒度应细于原砂的粒度,但也不宜过细。如生产小型铸件,对表面质量的要求又较高,可采用较细的砂粒,配用细煤粉或**细煤粉,但这并不是常规的情况。随着铸件尺寸的增大,就以采用较粗的粒状煤粉为好。
煤粉太细,可能带来很多问题,如:
1) 挥发分易于释放,从而影响使用效果;
2) 储、运过程中易于氧化,还可能发生自燃;
3) 加料过程中容易被排尘系统吸走,影响型砂质量的稳定性;
4) 每次浇注后,因受热界面大而烧蚀的量较大,导致煤粉的用量大,且使型砂中的含泥量增多。
近30年来,高压造型设备的应用日益广泛。对于高压造型设备,无论水平分型或垂直分型,型砂中都应采用粗粒的煤粉。这样,一方面可以适当提高铸型的透气能力,减少铸件产生的气孔缺陷;另一方面,采用粗煤粉,浇注时挥发分的释放减缓,河北覆膜砂,型砂中的灰分减少、复用性能改善,对于保持型砂性能的稳定有很好的作用。
如果进入系统砂的芯砂数量较多,导致型砂的总体粒度偏粗,为避免铸型的透气能力过高,在这种情况下,可考虑采用略细一些的煤粉。
总之,不论铸件特点和生产条件如何,一律采用95%以上通过140目筛的煤粉是不妥的,希望能通过试验、研究,尽快地改变这种状况。
当然,煤粉的粒度也不能太粗。英国是较早在黏土湿型砂中配用煤粉的国家,他们根据多年使用的经验,认为不能用粒度为1mm或以上的煤粉,否则铸件容易出现气孔缺陷。同时,英国也很少采用太细的煤粉。
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合金凝固温度范围和铸件温度梯度会对铸件的凝固方式产生影响,化学成分不同、浇注温度和铸件结构会对逐渐的收缩产生影响。
铸件的凝固方式1逐层凝固方式
合金在凝固过程中其断面上固相和液相由一条界线清楚地分开,这种凝固方式称为逐层凝固。常见合金如灰铸铁、低碳钢、工业纯铜、工业纯铝、共晶铝硅合金及某些黄铜都属于逐层凝固的合金。
2糊状凝固方式
合金在凝固过程中先呈糊状而后凝固,这种凝固方式称为糊状凝固。球墨铸铁、高碳钢、锡青铜和某些黄铜等都是糊状凝固的合金。
3中间凝固方式
大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间,称为中间凝固方式。中碳钢、高锰钢、白口铸铁等具有中间凝固方式。
凝固方式的影响因素
1合金凝固温度范围的影响
合金的液相线和固相交叉在一起,或间距很小,则金属趋于逐层凝固;如两条相线之间的距离很大,则趋于糊状凝固;如两条相线间距离较小,则趋于中间凝固方式。
2铸件温度梯度的影响
增大温度梯度,可以使合金的凝固方式向逐层凝固转化;反之,铸件的凝固方式向糊状凝固转化。
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