如何**使用膨潤土？鑄造用膨潤土技巧匯總
一、膨潤土在粘土粘結砂中的作用及變化
鑄造用膨潤土主要有鈉基膨潤土和鈣鈉膨潤土兩類，鈉基膨潤土是由天然鈉基膨潤土或人工鈉化膨潤土加工而成，以其復用性好和濕壓強度高而受鑄造行業歡迎。因具有良好的可塑性，可遏止鑄件出現夾砂、結疤、掉塊、砂型塌方等現象，加之成型性強、型腔強度高，便于金屬行業澆鑄濕態或干態型模，是精密鑄件首選的型砂粘結劑。鈣鈉膨潤土由天然基鈣鈉膨潤土加工而成，是輕型鑄件普遍采用的型砂粘結劑。它以實用和鑄件清砂便捷而受用戶歡迎。
與其他粘結劑相比，膨潤土有一個重要的特點，就是它具有一定的耐熱能力。只要加熱溫度不太高，脫除了自由水的膨潤土只要加水，仍能恢復粘結能力。膨潤土的粘結能力只有在加水以后才能表現出來。膨潤土失去粘結能力，也與它的脫水有關。到目前為止，認為膨潤土中的水分有三種形態：一種水是自由水，即膨潤土顆粒吸附的水，加熱到100℃以上，就可脫除自由水，脫除了自由水的膨潤土，粘結能力不受影響；二種水是牢固結合水，110℃下長時間加熱，膨潤土可完全脫除自由水，但不會脫除牢固結合水。已完全脫除自由水的膨潤土，再在較高的溫度（如200℃，300℃）下加熱仍會繼續減重，說明仍有水分損失。膨潤土經這樣加熱脫水后，只要加水，能完全恢復粘結能力；三種水是晶格水，也有人稱之為結構水。晶格水只有在相當高的溫度下才能部分或全部脫除。膨潤土的晶格水脫除以后，即喪失粘結能力，成為死粘土。
不同的膨潤土，喪失粘結能力的溫度不同。由差熱分析實驗證明：一般來說，天然鈉膨潤土的失效溫度為638℃，鈣膨潤土為316℃。人工活化的鈉膨潤土，由于活化條件各異，失效溫度不一，但都低于天然鈉膨潤土。由此可見，粘土粘結砂中存在兩種膨潤土，一種是有效膨潤土，另一種是死粘土。死粘土越多，粘土粘結砂性能越差。
鈉膨潤土在600℃以下加熱，它的粘結能力基本上不受影響。加熱溫度超過600℃，就急劇地喪失粘接能力。加熱到700℃以上，幾乎完全喪失了粘結能力。鈣膨潤土在100℃以上，就開始緩慢地失去粘結能力。加熱溫度再提高，粘結能力的喪失就越明顯。人工活化不好的鈉膨潤土，在最初使用時，失效溫度僅略低于天然鈉膨潤土，幾次反復加熱后，就與鈣膨潤土相近。
當熔融金屬注入鑄型以后，如果貼近鑄件表面的型砂被加熱到800℃以上（有一些非鐵合金達不到此溫度）。不管你用什么樣的膨潤土，這部分型砂中的膨潤土都會變成死粘土。這些死粘土，一部分隨同型砂一道附在鑄件表面上，被鑄件帶走，一部分留在回收的舊砂中。除了制造大型鑄件，在鑄造過程中，大部分型砂達不到這樣的溫度。但由于不同的鑄造廠家采用不同廠家生產的膨潤土，脫除晶格水的溫度是不同的，脫除晶格水的速率也不一樣。如采用容易脫除晶格水的膨潤土，即使在并不直接接近鑄件的型砂中，也會有較多的膨潤土失效而變成死粘土。如采用不易脫除晶格水的粘土，產生的死粘土就會少一些?？傊驖櫷撂砑恿吭缴僭胶?，粘土粘結砂中有效膨潤土含量越高，受熱而失效的膨潤土就越多。
二、舊砂的控制
用粘土濕型砂造型、澆注以后，除貼近鑄件的部分型砂中活性膨潤土受熱失效成為死粘土外，大部分型砂可以回收使用。配制粘土濕型砂時，舊砂用量一般都在90%以上，如果對舊砂處理不當，無論怎樣加強混砂，無論添加什么輔助材料，都得不到好的型砂。所以，對舊砂進行有效的處理，是保證型砂質量的前提。
為保證型砂的性能穩定，舊砂溫度的控制應保持在50℃以下，超過50℃就算是熱砂。熱砂問題，已被公認為粘土濕型砂鑄造必須面對的**問題。型砂溫度太高，鑄件容易產生夾砂、表面粗糙、沖砂、氣孔等缺陷。目前，型砂冷卻裝置的品種、規格很多，主要有冷卻滾筒、雙盤冷卻器和冷卻沸騰床等，都是利用水份蒸發冷卻型砂。其中，冷卻沸騰床效果較好。
嚴格控制舊砂水分很重要，進入混砂的舊砂水分太低，對混砂質量的影響可能并不亞于砂溫過高。鑄型澆注以后，由于熱金屬的影響，很多砂粒表面上的土-水粘結膜都脫水干燥了，加水使其吸水恢復塑性是很不容易的。舊砂的水份越低，在混砂機中加水混碾使之達到要求性能所需要的時間就越長。由于生產中混砂的時間是有限的，舊砂的水分越低，混成砂的綜合質量就越差。進入混砂機的舊砂，水分只能比混成砂略低一點。這樣，從砂冷卻到進入混砂機還有一段相當長的時間，水可以充分潤濕舊砂砂粒表面上的膨潤土。
對于用粘土濕型砂制造的鑄鐵件，型砂的粒度以細一些為好。由于混砂時舊砂用量一般都在90%以上，決定型砂粒度的因素主要是舊砂。新砂加入量很少，不可能靠加入新砂來改變型砂的粒度。所以，應該經常檢測舊砂的粒度：140目篩上的砂粒應在10%～15%之間，200目篩、270目篩和底盤上細砂的總和應盡量少，細砂的總和一般應少于4%。吸水細粉的含量**將其控制在2%～5%之間，吸水細粉含量太高，會使型砂的水份較高，易于導致鑄件上產生針孔、表面粗糙和砂孔的缺陷；吸水細粉含量太低，則型砂的性能（尤其是可緊實性）不易穩定。吸水細粉中主要是死粘土，還包括焦化了的煤粉細粒和其他細粉。
三、補加膨潤土的量
混砂時，必須加入一定量的膨潤土，使型砂中保有必要的膨潤土量。膨潤土含量通常用亞甲基藍法測定，用亞甲基藍法測得的膨潤土量稱之為有效膨潤土的量。
四、新砂補加量
補加的新砂不宜太多，以保持系統砂總量穩定為原則。新砂加入量太多，會對型砂質量有負面的影響。我國鑄造廠一般散落砂都較多，很多廠新砂補加量為5%～8%。當然，新砂補加量還要考慮很多因素，如設備條件、芯砂進入量。
五、煤粉補加量
煤粉補加的數量，須根據舊砂中有效煤粉的測定值來確定。粘土濕型砂中的煤粉含量大致上宜控制在3.5%～5.5%之間。當然，煤粉補加的數量還要根據鑄件的特點、煤粉的質量具體確定。
六、混砂
混砂的主要作用是將粘土粘結砂中各組分混合均勻，使水份充分潤濕膨潤土，并使有效膨潤土膏涂布在砂粒表面上。目的是使粘土粘結砂具有適應造型設備的性能，由于膨潤土膏是半固態粘性物料，達到上述目的所需的能量很大。如果混砂設備的功率不高，或混砂時間不夠，膨潤土就不能充分發揮其粘結作用，型砂的強度不高，其他性能也不好。如果增加型砂中的水份，使膨潤土膏的水份增高、粘度下降，就可以減少涂布膨潤土膏所需的能量，即混砂時間可以縮短。但是，由于膨潤土膏的粘度下降，型砂的濕壓強度也急劇下降，這種辦法實際上是不可取的。
為了減少混砂所需的能量，采用合理的加料順序是很重要的。混舊砂時不要按習慣先加干料（砂和膨潤土），干混一段時間，然后加水混勻。應先加砂和水混勻，后加膨潤土，因為水已分散，沒有較大的水滴，加入膨潤土后只能形成大量較小的粘土球。壓開這些小粘土球是比較容易的，需要的能量也較小。也就是說，用同樣的混砂設備，得到品質相同的型砂，所需的混碾時間較短。國外有的鑄造廠，在采用間歇式混砂機的條件下，混砂前先向混砂機中加水，運轉幾秒鐘（當然設備方面保證水不泄漏）。這樣，不僅有上述先加水的好處，而且可以在每次混砂前將碾輪和刮板洗凈，增進混砂效率。
七、濕壓強度
濕壓強度的控制目標，一定要按照造型方法選定，絕不是強度高就好。強度愈高的型砂，造型時舂實所需的能量愈大。現在，不少鑄造廠型砂的強度都太高。一些手工造型或震機造型用的型砂，濕抗壓強度高達130～170kPa。用這樣的型砂難以將鑄型舂得很緊實，結果，鑄件的表面質量不好，也容易產生縮松缺陷。
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