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[交流] 铸钢用水溶性型芯砂的开发

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    [LV.9]以坛为家II

    发表于 2020-8-9 13:14:50 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    加拿大安大略省的温泽大学开发成功一种铸钢用的水溶性芯砂。
    . E" b$ N& e; A其原料为:刚玉砂和铝矾土为原砂(基本矿物组成经XRD分析为α-Al2O3和
    ) t! ^9 w: C3 A4 x$ _3Al2O3•2SiO2)。颗粒尺寸要求AFS细度№-70和№-140目。刚玉砂成分(%):99.44Al2O3;0.18MgO;0.21CaO。铝矾土成分(%):                  85.59Al2O3;9.20SiO2;1.30Fe2O3;3.47TiO2;   0.30MgO;0.30CaO。粘结刘用商用氢氧化钡(Ba(OH)2•8H2O),质量要求,纯度 >98%,BaCO3<2%,氯化物<0.15%。5 D+ ~& R7 N# X/ w. g9 `. X
    经过初步试验和正交对比试验,选定优化配方如下:原砂70、140目刚玉砂各     30%;70、100目铝矾土各占20%。粘结剂:Ba(OH)2•8H2O,15%,溶剂(使固态的氢氧化钡溶成液态后加入型砂)8%。混砂程序:原砂干混二分钟,加入粘结剂后继续混制四分钟然后出碾待用。& }. ]6 ?; a3 @% u% o8 H
    砂芯试样用手工或三锤试验机捣制,然后烘干到200℃,按3.5~4min/mm要求保温均热。性能测试表明:湿强度高于油砂、水玻璃砂,类似于粘土砂。室外温下各项性能为(MPa):湿压0.022,干拉8.26,剪切强度2.77。高温下的热压强度     1200℃时可达到3MPa,经受得住包围钢液的压应力、支撑得住坭芯。发气量为     13ml/g,大大低于各类有机粘结剂型砂。1 P% }% t# i- j4 n  P0 ~/ l! @
    粘结机理:ARD和DTA分析结果表明,原砂组织为α-Al2O3和 3Al2O3•   2SiO2,粘结剂 为Ba(OH)2•8H2O和BaCO3(杂质)。经200℃烘干2小时后,型砂中Ba(OH)2•8H2O消失,即已失去结晶水而形成Ba(OH)2,其过程是〈Ba(OH)2•8H2O→Ba(OH)2→Ba(OH)2。在150-200℃时Ba(OH)2可形成牢固粘结砂粒网络,赋于型芯很高的干强度。铸件浇注、凝固后检测砂芯,结果已形成BaO•6Al2O3新相。根据平平衡图BaO•6Al2O3是高温热稳定相(熔点为1900℃),使坭芯具有高热稳定性,另外BaO•6Al2O3在水中的溶解度很高,因此铸后坭芯在水中有很好的溃散心血来潮攻注后型砂中产生如下变化:    Ba(OH)2达到其熔点(368℃)后就熔化并分解为BaO。熔融的Ba(OH)2和新产生的BaO可达到砂粒表面并与砂粒产生反应:400-500℃时,6Al2O3+Ba(OH)2熔融→BaO•6Al2O3+H2O↑;在800-1150℃时,      6Al2O3+BaO→BaO•6Al2O3。* p2 I- t1 H5 q/ m0 o
    试验、实践表明这种水溶性芯砂在制作精致复杂的铸钢砂芯方面,具有极好的开发、应用前景。, ~7 w2 k4 C" n- U* C  P" K5 Q7 a
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