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如何**使用膨潤土?鑄造用膨潤土技巧匯總

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發表時間:2024-05-07 08:34

如何**使用膨潤土?鑄造用膨潤土技巧匯總

一、膨潤土在粘土粘結砂中的作用及變化


    鑄造用膨潤土主要有鈉基膨潤土和鈣鈉膨潤土兩類,鈉基膨潤土是由天然鈉基膨潤土或人工鈉化膨潤土加工而成,以其復用性好和濕壓強度高而受鑄造行業歡迎。因具有良好的可塑性,可遏止鑄件出現夾砂、結疤、掉塊、砂型塌方等現象,加之成型性強、型腔強度高,便于金屬行業澆鑄濕態或干態型模,是精密鑄件首選的型砂粘結劑。鈣鈉膨潤土由天然基鈣鈉膨潤土加工而成,是輕型鑄件普遍采用的型砂粘結劑。它以實用和鑄件清砂便捷而受用戶歡迎。

    與其他粘結劑相比,膨潤土有一個重要的特點,就是它具有一定的耐熱能力。只要加熱溫度不太高,脫除了自由水的膨潤土只要加水,仍能恢復粘結能力。膨潤土的粘結能力只有在加水以后才能表現出來。膨潤土失去粘結能力,也與它的脫水有關。到目前為止,認為膨潤土中的水分有三種形態:一種水是自由水,即膨潤土顆粒吸附的水,加熱到100℃以上,就可脫除自由水,脫除了自由水的膨潤土,粘結能力不受影響;二種水是牢固結合水,110℃下長時間加熱,膨潤土可完全脫除自由水,但不會脫除牢固結合水。已完全脫除自由水的膨潤土,再在較高的溫度(如200℃,300℃)下加熱仍會繼續減重,說明仍有水分損失。膨潤土經這樣加熱脫水后,只要加水,能完全恢復粘結能力;三種水是晶格水,也有人稱之為結構水。晶格水只有在相當高的溫度下才能部分或全部脫除。膨潤土的晶格水脫除以后,即喪失粘結能力,成為死粘土。
    不同的膨潤土,喪失粘結能力的溫度不同。由差熱分析實驗證明:一般來說,天然鈉膨潤土的失效溫度為638℃,鈣膨潤土為316℃。人工活化的鈉膨潤土,由于活化條件各異,失效溫度不一,但都低于天然鈉膨潤土。由此可見,粘土粘結砂中存在兩種膨潤土,一種是有效膨潤土,另一種是死粘土。死粘土越多,粘土粘結砂性能越差。

    鈉膨潤土在600℃以下加熱,它的粘結能力基本上不受影響。加熱溫度超過600℃,就急劇地喪失粘接能力。加熱到700℃以上,幾乎完全喪失了粘結能力。鈣膨潤土在100℃以上,就開始緩慢地失去粘結能力。加熱溫度再提高,粘結能力的喪失就越明顯。人工活化不好的鈉膨潤土,在最初使用時,失效溫度僅略低于天然鈉膨潤土,幾次反復加熱后,就與鈣膨潤土相近。

    當熔融金屬注入鑄型以后,如果貼近鑄件表面的型砂被加熱到800℃以上(有一些非鐵合金達不到此溫度)。不管你用什么樣的膨潤土,這部分型砂中的膨潤土都會變成死粘土。這些死粘土,一部分隨同型砂一道附在鑄件表面上,被鑄件帶走,一部分留在回收的舊砂中。除了制造大型鑄件,在鑄造過程中,大部分型砂達不到這樣的溫度。但由于不同的鑄造廠家采用不同廠家生產的膨潤土,脫除晶格水的溫度是不同的,脫除晶格水的速率也不一樣。如采用容易脫除晶格水的膨潤土,即使在并不直接接近鑄件的型砂中,也會有較多的膨潤土失效而變成死粘土。如采用不易脫除晶格水的粘土,產生的死粘土就會少一些??傊?,膨潤土添加量越少越好,粘土粘結砂中有效膨潤土含量越高,受熱而失效的膨潤土就越多。

二、舊砂的控制


    用粘土濕型砂造型、澆注以后,除貼近鑄件的部分型砂中活性膨潤土受熱失效成為死粘土外,大部分型砂可以回收使用。配制粘土濕型砂時,舊砂用量一般都在90%以上,如果對舊砂處理不當,無論怎樣加強混砂,無論添加什么輔助材料,都得不到好的型砂。所以,對舊砂進行有效的處理,是保證型砂質量的前提。

    為保證型砂的性能穩定,舊砂溫度的控制應保持在50℃以下,超過50℃就算是熱砂。熱砂問題,已被公認為粘土濕型砂鑄造必須面對的**問題。型砂溫度太高,鑄件容易產生夾砂、表面粗糙、沖砂、氣孔等缺陷。目前,型砂冷卻裝置的品種、規格很多,主要有冷卻滾筒、雙盤冷卻器和冷卻沸騰床等,都是利用水份蒸發冷卻型砂。其中,冷卻沸騰床效果較好。

    嚴格控制舊砂水分很重要,進入混砂的舊砂水分太低,對混砂質量的影響可能并不亞于砂溫過高。鑄型澆注以后,由于熱金屬的影響,很多砂粒表面上的土-水粘結膜都脫水干燥了,加水使其吸水恢復塑性是很不容易的。舊砂的水份越低,在混砂機中加水混碾使之達到要求性能所需要的時間就越長。由于生產中混砂的時間是有限的,舊砂的水分越低,混成砂的綜合質量就越差。進入混砂機的舊砂,水分只能比混成砂略低一點。這樣,從砂冷卻到進入混砂機還有一段相當長的時間,水可以充分潤濕舊砂砂粒表面上的膨潤土。

    對于用粘土濕型砂制造的鑄鐵件,型砂的粒度以細一些為好。由于混砂時舊砂用量一般都在90%以上,決定型砂粒度的因素主要是舊砂。新砂加入量很少,不可能靠加入新砂來改變型砂的粒度。所以,應該經常檢測舊砂的粒度:140目篩上的砂粒應在10%~15%之間,200目篩、270目篩和底盤上細砂的總和應盡量少,細砂的總和一般應少于4%。吸水細粉的含量**將其控制在2%~5%之間,吸水細粉含量太高,會使型砂的水份較高,易于導致鑄件上產生針孔、表面粗糙和砂孔的缺陷;吸水細粉含量太低,則型砂的性能(尤其是可緊實性)不易穩定。吸水細粉中主要是死粘土,還包括焦化了的煤粉細粒和其他細粉。

三、補加膨潤土的量

    混砂時,必須加入一定量的膨潤土,使型砂中保有必要的膨潤土量。膨潤土含量通常用亞甲基藍法測定,用亞甲基藍法測得的膨潤土量稱之為有效膨潤土的量。

四、新砂補加量


    補加的新砂不宜太多,以保持系統砂總量穩定為原則。新砂加入量太多,會對型砂質量有負面的影響。我國鑄造廠一般散落砂都較多,很多廠新砂補加量為5%~8%。當然,新砂補加量還要考慮很多因素,如設備條件、芯砂進入量。

五、煤粉補加量

    煤粉補加的數量,須根據舊砂中有效煤粉的測定值來確定。粘土濕型砂中的煤粉含量大致上宜控制在3.5%~5.5%之間。當然,煤粉補加的數量還要根據鑄件的特點、煤粉的質量具體確定。

六、混砂

    混砂的主要作用是將粘土粘結砂中各組分混合均勻,使水份充分潤濕膨潤土,并使有效膨潤土膏涂布在砂粒表面上。目的是使粘土粘結砂具有適應造型設備的性能,由于膨潤土膏是半固態粘性物料,達到上述目的所需的能量很大。如果混砂設備的功率不高,或混砂時間不夠,膨潤土就不能充分發揮其粘結作用,型砂的強度不高,其他性能也不好。如果增加型砂中的水份,使膨潤土膏的水份增高、粘度下降,就可以減少涂布膨潤土膏所需的能量,即混砂時間可以縮短。但是,由于膨潤土膏的粘度下降,型砂的濕壓強度也急劇下降,這種辦法實際上是不可取的。

    為了減少混砂所需的能量,采用合理的加料順序是很重要的?;炫f砂時不要按習慣先加干料(砂和膨潤土),干混一段時間,然后加水混勻。應先加砂和水混勻,后加膨潤土,因為水已分散,沒有較大的水滴,加入膨潤土后只能形成大量較小的粘土球。壓開這些小粘土球是比較容易的,需要的能量也較小。也就是說,用同樣的混砂設備,得到品質相同的型砂,所需的混碾時間較短。國外有的鑄造廠,在采用間歇式混砂機的條件下,混砂前先向混砂機中加水,運轉幾秒鐘(當然設備方面保證水不泄漏)。這樣,不僅有上述先加水的好處,而且可以在每次混砂前將碾輪和刮板洗凈,增進混砂效率。

七、濕壓強度

    濕壓強度的控制目標,一定要按照造型方法選定,絕不是強度高就好。強度愈高的型砂,造型時舂實所需的能量愈大?,F在,不少鑄造廠型砂的強度都太高。一些手工造型或震機造型用的型砂,濕抗壓強度高達130~170kPa。用這樣的型砂難以將鑄型舂得很緊實,結果,鑄件的表面質量不好,也容易產生縮松缺陷。

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