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    膨润土复合模具材料的翻新、含尘和鲕粒构成及其对模具材料特性及浇铸质量的影响
    桑德拉?本克,地理学硕士、奥列格?波多博德,工程博士、彦斯?布鲁讷,地理学硕士、马克西米利安?艾尔哈
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    作者单位:S&B工业矿物有限公司,玛尔
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    中文摘要:

     

    膨润土型材料系统的决定性的优点包括较高的再利用率和由此产生的较低的废料处理费用。但是,在浇铸时,铸件成型和硬化部分会出现严重的模具材料组成成分改变。热应力不仅干燥模具材料,也会局部产生模具材料组成成分的不可逆的耐磨型产物,尤其是在铸件附近。例如膨润土结合能力丧失、光泽碳载体的碳化和焚烧。这会在石英颗粒的周围形成鲕包络以及循环模具材料的鲕粒化。

     

    鲕粒化

    在模具材料中,基于系统中大量的循环运动,个别的组成成分可能受到热力的和机械性的影响而改变。图1,按照[1]的形式改变,给出了出现在模具材料中的组成成分的一览表。在这些组成成分中又可以区分为本身就存在于模具材料中的和属于灰浆物质的组成成分,以及那些附着于石英颗粒上的组成成分。热固定的、不活跃的膨润土壳在石英颗粒上的堆积被称为鲕粒化。粘土不再能通过水进行塑化。会生成同心的、壳状的耐火粘土化的粘土壳[2]

    鲕粒化的规模可受到型砂配制时的包裹度、铸造过程中的热应力和新输入该循环的清新剂的影响。尤其是新砂和型芯砂的比例决定着鲕粒化的度。如果只加入少量的新砂,或型芯砂的量较小,砂砾在循环中停留的时间将较长。如果某种颗粒非常稳定,则再次加入粘土壳后,通过烧结,会陶瓷化地固定在颗粒上(图2)。这种耐火粘土壳具有微孔结构,与基料石英砂相比密度非常低(ρ = 1,80 g/cm3)[3]。如果循环数较高,而且在颗粒附近的应力由于机械应力的缘故变得过大,或石英颗粒因为其质量或产地的缘故含有结晶体缺陷区域,则会出现颗粒的破裂。如果不再出现颗粒的分裂,细碎片状的细粒部分将长期残留在循环中,并越来越鲕粒化。因此,这个细粒部分会显示出很高的鲕粒化度,但是由于它在模具材料中的比例较小,因而相对来说影响不大。图3和图5显示了一个挑选出来的模具材料的不同的砂组成成分的鲕粒化。介于0.50.355mm之间的颗粒组成成分的鲕粒化率约为10%,粒径为0.1800.125mm的颗粒组成成分约为21%,而在粒径范围0.1250.09mm41%。颗粒越细鲕粒化度越高。同样可明确辨别的还有图5中显示的细粒组成成分中碎片状的颗粒形状。这些值在不同的铸造厂之间甚或在同一家铸造厂的不同的生产工艺之间变化很大。

     

    英文摘要:

     

    The moulding sand system as a “living” cycle system has a lot of benefi ts like the reusability and as a result out of this a low level of waste or dumping. Beside these benefits all moulding sand components are permanently treated in a mechanically and/or thermal way. This has an enormous influence on each of the system components. The silica sand will be reduced in size; the carbonaceous components and the bentonite in the moulding sand remain in diff erent stages (fully active to fully burnt or sintered) after every casting cycle. The oolitization and the amount of inactive fi nes are representative numbers for these characteristics and will give an evidence for changes in the moulding sand system in a positive or negative way. Rising oolitization e.g. leads to a reduced dilation and therefore a reduced tendency to get scabbing defects; on the contrary an increasing amount of inactive fi nes or dust in moulding sand will have the opposite eff ect. Beside the immediate influence there are also some complex interactions, which are not already known or described up to now. Refreshment is an important issue to avoid problems with the enrichment of dead material inside the moulding sand to a certain point and to the connected casting defects. Changing the moulding sand system should always be carefully monitored; even more if the system is very complex. The current publication gives an overview of test methods, moulding sand properties, limits and the evaluation of results.


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