宝珠砂与其它铸造用砂抗粘砂性能对比

洛阳凯林铸材有限公司  李忠泽

砂型铸造中，铸件粘砂一直是困扰铸造工作者的一种常见的铸造缺陷，不仅增加清理工作量、影响外观，严重时甚至引起铸件报废。

铸件粘砂，是铸型与液态金属界面相互作用（包括机械作用（静压力、动压力）、热作用、化学作用）的结果。一般可以分为热粘砂、化学粘砂和机械粘砂。其中机械粘砂（metal penetration）是熔融金属对铸型的渗入，最难清理，影响最为严重。

上世纪末以来，人们开发了多种特种砂，普遍具有粒形近圆、耐火度高、颗粒强度高、粒度分布广等优点，如宝珠砂、CB砂、火焰烧结合成球形砂、陶粒砂等，普遍报道具有良好的防粘砂作用。

解决铸件粘砂的措施，一般是使用有效的涂料和改善原砂/铸型性能。最常见的防粘砂特种砂是铬铁矿砂，有较长的使用历史和良好的使用效果，但是由于比重大、粒形差、价格贵、较强碱性等原因，极少作为单一砂使用。

实践是检验真理的唯一标准，只有经过试验分析才能更有说服力。有铸造工作者进行了试样浇注试验，用来对比几种常见人工砂的抗烧结、抗金属渗入的能力，即抗粘砂能力。

试验采用图1 所示的圆盘形铸件，环形均布6个圆孔，使用不同原砂制作砂芯。浇口设置在圆盘中心，确保各个砂芯受热条件相同。砂芯表面涂刷一遍镁砂涂料，火焰烘干后下芯浇注。分别称量了不同砂芯浇注后铸态和抛丸后散砂的重量，量化对比各种原砂砂芯的抗粘砂能力。

铸  态

M1：宝珠砂，树脂0.9%； 

M2：铬铁矿砂； 

M3、M4：陶粒砂A； 

M5、M6、M7、M8：陶粒砂B； 

M9：宝珠砂，树脂加入量1.5%； 

M10：Cerabeads； 

M11：火焰烧结合成球形砂； 

M12：硅砂。

抛丸后

M1：宝珠砂，树脂0.9%；  

M2：铬铁矿砂；  

M3、M4：陶粒砂A；  

M5、M6、M7、M8：陶粒砂B；  

M9：宝珠砂，树脂加入量1.5%；  

M10：Cerabeads；  

M11：火焰烧结合成球形砂；  

M12：硅砂。

图1  不同原砂砂芯浇注的圆盘试样

试验后，对各种不同砂芯的抗粘砂能力进行了排序（见表1），结果是：铬铁矿砂的抗粘砂能力最好，接着是宝珠砂、火焰烧结合成砂、CB砂、硅砂、陶粒砂等。试验还发现，较高强度的宝珠砂砂芯（24 kgf/cm2）比 较低强度的宝珠砂砂芯（14.2 kgf/cm2）的抗粘砂能力强很多，说明较高强度的砂芯有利于防止金属渗入。

表1  圆盘试样浇注后砂芯抗粘砂能力评级

       通过进一步的分析讨论，发现：

       1、铬铁矿砂的防粘砂效果较好，但与其它球形人工砂的防粘砂机理不同，主要是通过受热烧结，形成“釉层”，清理后剥落来减少粘砂的。其它球形人工砂基本上不会烧结。

       2、宝珠砂较其它球形砂防粘砂性能好，得益于其耐火度更高、表面更光滑。

       3、相对地，原砂粒度越细，粒度分布越广，越利于减少粘砂。

       4、铸型（砂芯）越紧实、强度越高，越利于减轻粘砂，特别是机械粘砂。