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(fù)用性好和濕壓強(qiáng)度高而受鑄造行業(yè)歡迎。因具有良好的可塑性,可遏止鑄件出現(xiàn)夾砂、結(jié)疤、掉塊、砂型塌方等現(xiàn)象,加之成型性強(qiáng)、型腔強(qiáng)度高,便于金屬行業(yè)澆鑄濕態(tài)或干態(tài)型模,是精密鑄件首選的型砂粘結(jié)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(jié)劑。它以實(shí)用和鑄件清砂便捷而受用戶歡迎。
與其他粘結(jié)劑相比,膨潤土有一個(gè)重要的特點(diǎn),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(fù)粘結(jié)能力。膨潤土的粘結(jié)能力只有在加水以后才能表現(xiàn)出來。膨潤土失去粘結(jié)能力,也與它的脫水有關(guān)。到目前為止,認(rèn)為膨潤土中的水分有三種形態(tài):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(jié)能力不受影響;二種水是牢固結(jié)合水,110℃下長時(shí)間加熱,膨潤土可完全脫除自由水,但不會(huì)脫除牢固結(jié)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(huì)繼續(xù)減重,說明仍有水分損失。膨潤土經(jīng)這樣加熱脫水后,只要加水,能完全恢復(fù)粘結(jié)能力;三種水是晶格水,也有人稱之為結(jié)構(gòu)水。晶格水只有在相當(dāng)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(jié)能力,成為死粘土。
不同的膨潤土,喪失粘結(jié)能力的溫度不同。由差熱分析實(shí)驗(yàn)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(jié)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(jié)砂性能越差。
鈉膨潤土在600℃以下加熱,它的粘結(jié)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(jié)能力。鈣膨潤土在100℃以上,就開始緩慢地失去粘結(jié)能力。加熱溫度再提高,粘結(jié)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(shí),失效溫度僅略低于天然鈉膨潤土,幾次反復(fù)加熱后,就與鈣膨潤土相近。
當(dāng)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(dá)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(huì)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(dá)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(chǎn)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(huì)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(chǎn)生的死粘土就會(huì)少一些。
總之,膨潤土添加量越少越好,粘土粘結(jié)砂中有效膨潤土含量越高,受熱而失效的膨潤土就越多。
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