湿型砂的配方是怎样定出的？■清华大学于震宗一.前言要想生产出优良品质的湿砂型铸件，必须使用优秀性能的湿型砂。湿型砂性能的获得，除了要使用优质的原材料和良好的混制工艺以外，还需要有一个合理的配方。同一种造型方法、同一种类型铸件和同样的品质要求，国内外的湿型砂性能要求是基本类似的，可以互相参考借鉴。例如国内外稳定生产中小灰铸铁件单一砂的型砂性能都基本上符合下表所示。各项性能都是从造型处取样的测定结果。含泥量是指型砂而言；有效膨润土量是指5.00g型砂用0.20％浓度试剂纯亚甲基蓝溶液的滴定量[mL]；有效煤粉量是指1.00g型砂900℃的发气量[mL]。性能的波动范围根据铸件大小、厚薄和结构、以及清理方法不同而异，一般情况可取中间值。紧实率[%]含水量[%]透气性湿压强度[kPa]热湿拉强度[kPa]有效膨润土量[mL]有效煤粉量[mL]型砂含泥量[%]手工造型45~554.0~5.550~8060~801.0~2.535~4514~2414~16机器造型36~453.4~4.070~10080~1202.0~3.545~5522~2812~14高密度造型32~403.0~3.690~40120~2002.5~4.550~6518~2612~13至于混砂配方的确定则各工厂可能有较大出入。铸铁湿型砂批料配方的最主要组成物是旧砂，此外还补充加入原砂、水、膨润土、煤粉。在生产中旧砂和新砂加入量的比例并不经常变化，通常将旧砂和新砂量之和做为100%。膨润土、煤粉和水的加入量可能随时调整因此将这三种材料加入量按超过100%计算。下表为某些工厂生产中等大小灰铸铁件的单一砂批料配方的例子。原材料为内蒙砂、优质膨润土、优质煤粉；砂铁比5～7；落砂时树脂砂芯混入旧砂中约占旧砂量的0.5～2％；无旧砂除尘冷却装置；铸件经抛丸清理。型砂干湿程度根据手捏的感觉或紧实率检测值，含水量为参考值。1配比（％）旧砂原砂(和溃散砂芯)膨润土（优质）煤粉（优质）水手工造型90～955～100.5～0.80.3～0.5按照紧实率机器造型90～955～100.6～1.00.3～0.5高密度造型90～973～100.7～1.10.2～0.4但是国内很多工厂的批料配方与表中数值相差很多，例如铸造手册（造型材料第2版）第103～104页的表格中列举了国內9家著名大型铸造工厂的铸铁单一湿型砂。膨润土加入量有的为2～4％，还有极个别的高达5％。煤粉加入量有的为0.75～2％，也有的高达3～4％。至于民营中小铸造工厂的批料加入量可能有更大差异。混砂加水量取决于型砂的干湿程度。并不给出具体加入量。以下将讨论其他几种批料的加入量是如何确定的。二.膨润土的批料加入量在生产中都是根据型砂试样的湿压强度来确定膨润土加入量是否足够。补加膨润土的目的是补充膨润土被烧损的损失，另一方面，新加入材料如新砂、混入芯砂和煤粉也需要靠加入膨润土进行黏结使具有足够强度。1.膨润土的烧损量膨润土晶体受热造成一定程度破坏，再加水混合后湿态黏结力将明显下降。更高温度和更长时间加热后，膨润土的晶体结构完全破坏，就变成没有黏结力的“死黏土”。对比型砂和旧砂的有效膨润土量可以得出膨润土的烧损量。天然钠基膨润土热稳定性高于钙土，用碳酸钠活化处理过的钙基膨润土热稳定性明显提高。例如某外资铸造工厂的挤压造型线原来使用进口天然钠基膨润土，混砂批料配方中膨润土加入量长期以来都是0.9%。后来改用一种国产活化膨润土，刚开始时也加入0.9%即可达到所要求的强度。但是经过砂系统几次循环后，发现加入量必须提高到1.0%才能恢复所要求强度。其原因就是两种膨润土的热稳定性不同。膨润土本身粘结力高低也对烧损量有影响，如果为了达到规定的湿压强度某种膨润土需要加入量为另一种膨润土多一倍，则烧损量比后者高一倍。型砂要求强度高而，需要多加膨润土，烧损量也会增多。铸件厚度增大，砂/铁比（S/M）低，浇注温度高和冷却时间长都都使膨润土的烧损量增多。2.新加入材料的膨润土补充量混砂批料配方中新加入的原砂和煤粉、混入旧砂中的溃散芯砂都需要额外补充加入膨润土来粘结才能达到同样的有效膨润土量。例如某一湿型铸铁工厂的单一砂要求有效膨润土量8%。砂芯混入量很少，可以不计。混砂批料的原砂加入量10%，煤粉加入量0.5％。为了将新加入原砂和煤粉黏结产生足够的型砂强度，也达到含有效膨润土8%，需要补充加入膨润土量为：8%×...
