进一步认识黏土湿型砂

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1、进一步认识黏土湿型砂中国铸造协会李传栻黏土湿型砂造型是历史最悠久的工艺技术，目前，在世界各国铸造行业中，仍然是最重要的造型工艺。在各种新型黏结剂不断推出、而且受到广泛关注的今天，就世界各国铸造行业总体情况而言，钢、铁铸件的总产量中，用黏土湿型砂工艺生产的仍占80％左右，特别是汽车用铸件，大多数都是采用黏土湿型砂工艺生产的，这种情况今后也不会有什么改变。2011年，世界铸件总产量为9859万t，其中钢、铁铸件占83.5％。按此估算，世界各国用黏土湿型砂工艺生产的铸件，大致在6500万t左右。这是任何其他造型材料都不可

2、企及的。随着科学、技术的发展，对铸件质量的要求日益提高，特别是要求产业健康、有序和可持续发展的今天，还必须在保护生态环境、节能减排、节约资源和能源等方面不断有所改进。用量如此之大的黏土湿型砂，为了更好地适应各种条件，当然应该不断创新、与时俱进。一、怎样看待黏土湿型砂黏土湿型砂是铸造行业中人人都很熟悉的事物，正是因为我们对它太“熟悉”了，铸造行业不少同仁反而是‘与之久处而不知其香’，对它的一些特性只知其梗概，而未深究其精微，因而，虽然天天离不了它，却不能运用自如，充分发挥它的作用。1、使用历史最悠久的造型材料从开创人

3、类文明的‘青铜时代’起，我们就离不了黏土湿型砂，由于没有记载可考，不能确切地说出其应用的最早年代，认为其有5000年左右的历史，可能不会是夸大其词。当然，早期的黏土湿型砂与目前所用的差别很大，而且所用主要是天然的黏土黏结砂，采掘以后，加水混拌后就可以使用。这种黏土砂中的黏土主要是高岭土质的耐火黏土，一个典型的例子就是我国南京附近出产的六合红砂，以前一度真可谓是闻名遐迩，直到20世纪50年代初期，我国第一个五年计划期间，不少手工作业的铸造厂仍然使用。18世纪后期，简单的造型机问世以后，逐渐强化了对型砂性能的要求。随着

4、造型机不断地改进、优化，19世纪初期又催生了混砂机，加速了由天然黏土黏结砂到用混砂机配制的合成砂的转变。用混砂机配制的合成砂推广应用以后，为了适应不断提高造型机的生产效率、提高铸件质量的要求，莫来石质膨润土的应用，在改善黏土湿型砂的质量方面的作用，应该说是至关重要的、具有划时代的意义。目前，世界各国所用的黏土湿型砂全都都是加膨润土配制的膨润土的应用至少有一百多年了，但是，我们对膨润土的认知还很不够，今后必须不断深化对它的了解。2、黏土湿型砂性能控制的空间宽阔，对各种造型方式的适应性很好粘土湿型砂，有较高的湿强度，在

5、舂实过程中，其流动性较差，使砂型紧实所需的能量较多，但是，其适应各种造型方式的能力很好。从最原始的手工造型，到各种现代化的自动造型生产线，用黏土湿型砂作为造型材料，都有令人满意的效果。黏土湿型砂对各种舂实方式，如手工紧实、舂实、震实、压实、抛砂、射砂、气冲、静压、等造型工艺，都能适应。近年来，黏土湿砂型还成功地用于小型铸件的挤压成形。当然，对砂处理系统的安排和各种性能参数的控制，都应该按各己的具体工艺条件予以调整，不能简单地套用别人的经验。3、适用于多种铸造合金目前，黏土湿型砂主要用于生产各种铸铁件，实际上，对铸钢

6、件、铜合金铸件和铝合金铸件也都是适用的。一些工业国家，100㎏以下的铸钢件大都用黏土湿型砂工艺制造。18以前，我国有一些铸造厂用黏土湿型砂造型、批量生产小型铸钢件，效果很好。近年来，随着各种自硬砂工艺和熔模铸造工艺的发展，我国黏土湿型砂在生产铸钢件方面的应用日渐萎缩。实际上，铸钢件的凝固方式比铸铁件更适于采用黏土湿型砂，黏土湿砂型浇注后，由于砂型/金属界面处的型砂受热，水分向外迁移，在离界面不远处形成强度很低的水分凝聚层，这是黏土湿砂型的一项“软肋”。灰铸铁（尤其是球墨铸铁）件是以“糊状凝固方式”凝固的，共晶转变过

7、程中有一石墨化膨胀的过程，迫使型壁向水分凝聚层方向运动，影响铸件的尺寸精度。铸型表层胀大后，‘膨胀后的收缩’还会使内部的缩孔、缩松等缺陷扩大，影响铸件的内在质量。型壁运动，还会导致铸件表面形成‘夹砂’之类的膨胀缺陷。铸钢件是以“硬皮形成方式”凝固的，浇注以后，砂型/金属界面处的金属很快就形成坚固的硬壳，此后铸件内部又没有石墨化膨胀的问题，这样就排除了水分凝聚层这一‘软肋’对铸件质量的负面影响。4、比较容易适应环保方面的要求黏土湿型砂在混砂、输送、造型的过程中，都不释放有害的气体，排放的废弃砂大多数工业国家都视为无害

8、垃圾，与当前常用的各种化学黏结相比，可以说是最接近绿色、环保要求的。早年，英国人因其无需任何特殊的处理就可用于造型、成型以后也不必烘干就可以浇注，称之为“Greensand”，没料到在当前的条件下，却可以有另外一种含义—绿色。但是，加有煤粉的黏土湿型砂，浇注时会因为煤粉热解而释放少量的有害气体。目前，寻求煤粉的代用品，是各工业国家铸造行业都非常重视的，已经进