基本介紹
- 中文名：鑄造砂
- 本質：一種顆粒狀耐火材料
- 起源：公元17世紀
- 作用：造型材料
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簡史
中國在公元17世紀已使用矽砂作造型材料，用於製造鐘、鏡、鍋和火炮等鑄件。但早期使用的多為含粘土的天然矽砂即山砂和河砂，它有較好的可塑性，可直接用於製造鑄型和型芯，適於當時手工生產的條件。鑄件進入工業化的大規模生產後，特別是造型機械化後，這種含粘土的天然矽砂性能的均一性差，型砂的質量難以控制，不能滿足工藝要求，因此開始建砂廠，對天然矽砂進行水洗、擦洗、精選，得到各種高質量矽砂。或將矽石破碎製成的人工矽砂。同時，也擴大了各種非矽質砂的使用。樹脂砂造型造芯工藝的套用和發展，對鑄造用砂的質量又提出了更高的要求，如細粉少，比表面積小，耗酸值低等。此外，對砂粒大小形狀和粒度分布狀況也有了新的要求。一些缺乏優質砂源的國家還發展了矽砂浮選技術，以提高矽砂的品位和質量。
鑄造砂
鑄造砂基本要求
鑄造砂應滿足以下的要求：①較高的純度和潔淨度，以矽砂為例，鑄鐵用砂要求SiO2含量在90%以上，較大的鑄鋼件則要求SiO2含量在97%以上；②高的耐火度和熱穩定性;③適宜的顆粒形狀和顆粒組成;④不易被液態金屬潤濕；⑤價廉易得。
顆粒形狀和組成
顆粒形狀
鑄造砂的形狀一般分3種。①圓形砂:顆粒為球形或接近於球形，表面光潔，沒有突出的稜角。②多角形砂:顆粒成多角形，且多為鈍角。③尖角形砂：顆粒成尖角形，且銳角較多。鑄造砂的顆粒形狀一般以角形係數（砂粒實際比表面積/球形砂粒理論比表面積之比）來表示。（見圖）
顆粒組成
砂子的顆粒組成是用篩號來表示的，測定的方法是將經水洗去泥分烘乾後的乾砂倒入標準篩，再放到篩砂機上篩分，篩分後將各篩子上停留的砂子分別稱重，通常用標準篩篩分後砂粒最集中的3個相鄰篩子的頭尾篩號表示顆粒組成。
種類和用途
矽砂
主要礦物組成為石英，主要化學成分為SiO2。①天然矽砂：因其化學成分，粒度組成不同，分別用於有色合金鑄件、鑄鐵件及中小型鑄鋼件的型砂和芯砂。②精選天然矽砂：用於以有機物作為粘結劑的各種鑄鋼件型砂和芯砂。③人工矽砂：用於精鑄、打爐襯或鑄鋼件的型砂和芯砂。
非矽質砂
非矽質砂種類較多，用途各異。①石灰石砂：由石灰岩破碎而成，主要礦物組成是CaCO3，用於鑄鋼件的型砂和芯砂。②鋯砂:主要礦物組成是ZrO2·SiO2，用於大型鑄鋼件及合金鋼件的芯砂或砂型的面砂，或將其粉料用作塗料。③鎂砂：主要礦物組成是MgO，用於高錳鋼鑄件的面砂、芯砂，其粉料可用作塗料。④鉻鐵礦砂：主要礦物組成是鉻鐵礦FeO·Cr2O3，用於大型或特殊鑄鋼件的面砂、芯砂，其粉料可用作塗料。⑤剛玉砂：主要礦物組成是剛玉α-Al2O3，用於熔模、陶瓷型鑄造的制殼材料。⑥橄欖石砂：主要礦物組成是橄欖石(MgFe)2SiO4，用於鑄鐵件、有色合金鑄件以及高錳鋼鑄件的型砂和芯砂。⑦寶珠砂：主要礦物組成是Al2O3，耐高溫、易潰散、粒型好、抗酸鹼侵蝕、破碎率低、回用性強等優點。是鑄鐵、鑄鋼、鑄銅、鑄鋁以及芯砂的理想造型材料。其性價比超過鉻礦砂，鋯英砂。
資源
自然界中矽砂資源充足，但適合鑄造用的SiO2含量高的天然矽砂並不太多。中國於1951年開始，對境內的鑄造砂資源陸續進行了普查，但主要限於交通幹線和主要工業城市附近。普查結果表明，中國可用於鑄造的天然矽砂資源十分豐富，分布範圍很廣。內蒙古哲里木盟，天然矽砂儲藏量達數億噸，其顆粒形狀接近圓形，SiO2含量為90%左右，非常適合工業鑄造。福建晉江、東山的海砂，SiO2含量為94～98%。江西的都昌、星子、永修縣均有大量第四紀河湖相積沉矽砂，SiO2含量為90%左右，含鐵量低，鹼性氧化物少，粒度均勻，是較好的湖砂。廣州、湖南等地有豐富的易破碎的風化砂岩，可加工成人工矽砂，其SiO2含量在96%以上，可用於鑄鋼件的生產。
