高性能人造球形砂的开发与应用.pdfVIP

学兔兔 学兔兔 铸造 陈战考等：高性能人造球形砂的开发与应用 锆砂的替代品应用于铸造行业。日本主要制造厂商为 1 国外球形砂的发展情况 伊藤忠陶业株式会社，采用烧结陶粒代替锆砂，陶粒 1960年，美国J．Gentry等人 由煅烧液态石油焦，制 粉代替锆砂粉。伊藤忠陶业株式会社制备陶粒砂有两 得球形碳粒砂，在铸造生产中试用并取得 良好应用效 种方式，一种是采用滚动成球后经过高温烧成；另一 果。1990年前后此种碳粒砂逐渐应用到铸造厂家。碳 种是采用0．2～1mm微粉颗粒进行成分配合后，加入粘 粒砂相比其他造型材料其主要优点包括 ：热膨胀性低、 结剂配成浆料，再经过喷雾成球经干燥，再进行高温 导热系数高、无烧结点、堆积密度很低、具有很好的 焙烧 ，烧掉尖角部位成球。 流动性与透气性、破碎率低、回用性好。1998年前后， CarbCeramics公司生产的莫来石质陶瓷砂具有角 Et本山川产业株式会社与太平洋金属公司合作，利用 形系数低、耐高温、热膨胀低、热物理化学稳定性好、 熔炼铁镍合金的炉渣，将熔融状态的铁镍合金炉渣经 强度高、破碎率低、流动性好、适用于多种粘结剂、 过高压空气吹散制球，冷却后成为细小的颗粒，颗粒 高温发气性低等优点，可适用于各种恶劣浇注环境 ， 直径在0．5mm以下，再经水磨，得到非常适宜做铸造 显著降低铸件缺陷，提高铸件表面质量和尺寸精度 ， 用的球形砂。商品名为 C“erabeads”，主要生产厂家为 价格比锆砂和铬铁矿砂便宜。莫来石质球形砂和其他 日本的山川公司。球形顽辉石砂 的表面光滑，易于再 特种砂性能见表1所示 。在2007年左右，由于铸造材料 生，适用于各种粘结剂，此种球形砂耐火度较低 ，主 价格上涨导致铸件成本急剧上升，美国Amite铸造机械 要应用于铸铁件的生产中，可替代镁橄榄石砂，应用 公司在水玻璃 自硬砂生产线上，对锆砂 、铬铁矿砂、 于高锰钢铸件的生产。2010年烟地正彦等人采用高铝 陶瓷砂进行了综合比较，最终采用美国CarbCeramics 矾土为原料，将高铝矾土电弧熔化，经过高压空气喷 公司生产的莫来石质陶瓷砂生产中型铸钢件取得成功， 吹装置，吹制成球状颗粒，经过冷却，制备出低膨胀、 并大大节约了清砂时间[5】。 高耐火度、低破碎率的Al0厂 SiO系铸造用高铝人造 由于球形砂适用于多种粘结剂、耐火度高，型壳 球形砂[4】。该高铝人造球形砂的Al2O含量可以达到70％ 强度高及 回用性好，在欧洲 国家主要应用于中小型铸 以上，SiO：达到12％以下。此种球形砂耐火度高，可以 件的壳型生产中，但是由于球形砂为莫来石质，在生 用于浇注大型铸钢件，且回用性好。 产厚大铸件时，莫来石质人造球形砂在高温下无烧结 美 国CarbCeramics公司最先于20世纪80年代 ，人 能力，渗透性粘砂问题仍然存在。由于球形砂可作为 工烧制出一种商品名为 “Ceramacore”的陶瓷球形颗 硅砂、锆砂、铬铁矿砂等传统造型材料替代品，节约 粒，其主要晶相为莫来石，最初应用于油、气工业中 资源保护环境，高的耐热性，优异抗粘砂与抗金属渗 作石油支撑剂。90年代初期美国与日本首先将其作为 透能力，好的再生利用性等特点6[]，使用量逐年增加， 表1 各种铸造用砂的性能 Table1Theparametersofsandforfoundry 在铸造行业中的应用前景广阔。