【精品】漫话硅砂的替代材料

《【精品】漫话硅砂的替代材料》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、漫话硅砂的替代材料中国铸造协会李传杭自五千多年前人类开始掌握铸造技术之口起，所用的造型材料就以硅砂为基本组分。铸件在各方面的应川，推动了文明的进步和发展，促进了产业革命的出现。此后，随着科学技术的迅猛发展发展，各种新材料不断涌现，铸造工艺技术也H新月异。但是，时至今H,世界各国铸造行业中，硅砂仍然是最重要的造型材料。「I前，全世界铸造行业每年耗川的原砂约4500〜5000万吨，其屮，硅砂所占的比重约在95%以上。硅砂最可取之处是储量丰富、价廉易得，这一点是任何其他矿砂都无法与之比拟的。此外，硅砂还具有能适应铸造工况条件的一些特性，如

2、：•有足够高的耐火度，能耐受绝大多数铸造合金浇注温度的作用；•颗粒比较坚硬，能耐受造型时的舂、压作用利IH砂再牛时的冲击和摩擦；•在接近其熔点的高温一H,仍有足以保持其形状的强度。但是，硅砂也有不少的缺点，主要是以下儿方而：•热稳定性差，在570°C左右发牛相变，伴有甚大的体积膨胀，是铸件产牛各种“膨胀缺陷”的根源，也是影响铸件尺寸粘度和表面粗糙度主要因素；•高温下的化学稳定性不好，易与FeO作用产生易熔的铁橄榄石，导致铸件表血粘砂;•用以配制粘土湿型砂时，经多次循坏使用后，砂粒表血积累变质烧结层，影响铸件的质量，不得不废IH、更新

3、，而目-这种废弃砂的再生处理难度较大；•在采丿I］各种高强度、小剂量粘结剂的条件下，IH砂再生处理时，硅砂较易于碎裂,而且碎裂所产牛的粉尘，对人类的健康危害很大。这一点，已逐渐成为硅砂致命的弱点。在对铸件质量的要求日益提高、有关环保和清洁生产的法规日益严格的今天，“硅砂并非理想的原砂”己逐步成为大家的共识，寻求硅砂的代用材料己是当前铸造行业中的重要课题之一，各工业国家对此都相当重视。寻求硅砂代用材料的途径z—,是釆用合适的天然非硅质砂。另一途径，则是开发人工制造的颗粒材料。这里，想对这两方回的发展作简短的回顾，并对我国铸造行业中推广

4、、应用人造砂的问题，提出一点初步的设想。在工业现代化的进稈中，铸造行业探求非硅质砂的应用，已有近而年的历史。各种非硅质砂的应用，对铸造工艺技术的进步和铸件质量的提高，有非常重要的作用。但是，由于资源条件和某些制约因素的影响，迄今为止，还没有哪一种天然非硅质砂有人规模取代硅砂可能性。另一方面，从当前技术发展的趋向看来，用各种人造材料取代非硅质砂，却已成为列入了H程的课题。各种人造砂的开发和应川，也经历了五十多年的发展过程。最近十多年来，人造砂的应用，在提高铸件质量、减少硅质粉尘污染、节约资源等方面的优势日益显现，铸造行业中所有与“砂”

5、有关的工种，都越來越关注人造砂的应用。在特种铸造工艺方面，人造砂不仅用于V-法造型和消失模铸造有很好的效果，在熔模铸造方面用以代替面层耐火材料中的钳砂，也已经成为热门的研究课题。在砂型铸造方而，人造砂不仅适用于树脂粘结砂，在粘土湿型砂中替代硅砂，也有不少成功的实例。在不同铸造合金方面，人造砂不仅适用丁•牛产铸钢件，也适用丁•铸铁件和有色合金铸件。按笔者一管Z见和粗浅的认识，用人造砂大规模取代硅砂的可能性H前已充分显现当然，逐渐推广的过程会是相当长的，还有大量的工作有待铸造行业同仁协力进行。一、非硅质砂的应用铸造行业屮应川的天然非硅质

6、砂，主要有镁橄榄石砂、硅酸铝砂、鉛砂和珞铁矿砂。1、镁橄榄石砂镁橄榄石砂的应用较早。1927年，盛产镁橄榄石矿的挪威，首先将其用于配制牛产铸钢件的型砂。在早期防护条件相当差的情况下，采用这种原砂，可避免工人罹患硅肺病，而且,用于生产高镒钢、高珞银钢铸件，可明显改善铸件的表而质量。但是，这种砂是由破碎矿岩制得的，粒形不好，且其解理发冇，易于碎-裂，型砂难以循环使用，也不适于再牛处理，而且价格数倍于硅砂。这是制约其推广应用的两个主要原因。2、硅酸铝砂硅酸铝砂，包括矿彖为蓝晶石、硅线石和红柱石的砂粒。天然矿物中，三者往往同时存在，其结晶构

7、造不同，血化学成分相同(ALOSiO4),为同质多象变体。硅酸铝砂呈圆粒形,莫氏硕度6〜7,便于再生处理，对各种树脂粘结剂的适应性也很好。从上述特点看来，硅酸铝砂是一种优良的铸造原砂，美国已有用于生产的报道，但是，到目前为止，除美国佛罗里达州和澳大利亚西部有产出外，尚未见报道有其他可供开采的资源。3、错砂错砂的基本成分是硅酸诰(ZrSiO,),具有多种适于作铸造原砂的特性，例如：•表而光滑，很少有裂隙及凹坑，故耗用粘结剂的量很少；•在各种天然的铸造用砂中，其热膨胀率最小，而且高温下热稳定性极好；•不被熔融金属润湿；•热化学稳定性好，

8、在一般铸造合金的浇注温度下基本上不被金属氧化物侵蚀；•需酸量很低，适于用酸硬化的树脂作粘结剂；•热导率咼。铸造生产中使用钻砂，最早见于上世纪40年代。当吋是利用其热导率高的特点，作为飞机用铝合金铸件的造型材料，制得了致密的铸件。早期，