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​宝珠砂优异性能之大限度发挥粘结剂的效用——宝珠砂与烧结陶粒砂强度性能对比

更新时间:2021-07-28 14:18:50点击次数:406次
在相同体积比例的树脂加入量下(重量百分数,宝珠砂比陶粒砂少22%),宝珠砂试样的1小时抗压强度、2小时抗压强度、24小时的抗压强度分别是陶粒砂试样的2.55倍、2.89倍和2.15倍。造成以上强度数据显著差异的原因,一是砂粒圆整度的不同,二是砂粒表面形貌的差异。这两个方面,显然宝珠砂更有优势。

对于砂型铸造来说,型芯砂的强度是最重要的控制指标之一。如何经济高效地获得工艺需要的型芯砂强度,在粘结剂确定以后,原砂的种类、粒度分布最为关键。原砂的选用合理与否,还关系到能否最大限度地发挥粘结剂的粘结效用,从而达到减少粘结剂用量,提高铸件质量,减少清理工作量,减少废弃物排放等。

理论上来讲,当粒度分布相近时,原砂的粒形越圆,单位体积的原砂的总表面积就越小,需要的粘结剂量会减少。同时,混合料的流动性和紧实密度相对较高,砂粒间的接触点和粘结剂的“连接桥”截面积增大,对提高型芯砂的强度有利。

原砂的粒形圆整度,可以用“角形因数”来表征。角形因数越小,越接近1,表示原砂的粒形越圆,越接近于圆。以目前最为常见的人造球型砂——宝珠砂为例,其角形因数为≤1.06,是粒形近圆的新型铸造原砂,表面形貌见图1(左1)。


宝珠砂                                烧结陶粒砂

图1 宝珠砂与烧结陶粒砂的颗粒形貌
为进一步认识宝珠砂和其他人造球型砂的强度特性,有铸造科技工作者进行了实验室试验,检测了两种原砂树脂砂试样抗压强度。
试验采用呋喃树脂,因为两种原砂堆积密度有一定的差异,加入相同的体积比例的树脂,固化剂加入量为树脂的20%,台式混砂机混砂,制成¢50x50圆柱形抗压强度试样,测试结果如下:

表1 宝珠砂与烧结陶粒砂自硬砂试样强度试验数据


可以看出,在相同体积比例的树脂加入量下(重量百分数,宝珠砂比陶粒砂少22%),宝珠砂试样的1小时抗压强度、2小时抗压强度、24小时的抗压强度分别是陶粒砂试样的2.55倍、2.89倍和2.15倍。造成以上强度数据显著差异的原因,一是砂粒圆整度的不同,二是砂粒表面形貌的差异这两个方面,显然宝珠砂更有优势。

图2为宝珠砂与烧结陶粒砂另一组实验数据的直方图(树脂加入量:体积百分比29.9g/L,折合质量百分数:宝珠砂:1.5%;烧结陶粒砂:1.86%)

图2 自硬砂试样抗压强度数据直方图(树脂加入量:体积百分比29.9g/L)

文章作者:李忠泽

微信编辑:刘朝华

(编辑:李忠泽)