消失模铸造用新型砂--熔融陶瓷砂
三门峡强芯铸造材料有限公司
随着消失模铸造的不断兴起，如何降低铸件的生产成本，提高铸件的成品率，提高铸件表面质量，是每个铸造企业不断追求的目标。众所周知，要解决该类问题，型砂的选择非常关键。习惯上为了降低用砂成本，人们普遍选择廉价的石英砂或镁橄榄石砂，但该种类型的砂却存在耐火度低、流动性差、透气性差等问题，在浇注过程中会产生很多的铸造缺陷，如夹砂、气孔、结疤、鼠尾等，尤其在合金钢铸造中更为明显。此外，石英砂或镁橄榄石砂在后续砂处理过程中会产生大量粉尘，致使生产车间环境非常恶劣，废砂数量增加，有效砂子降低，砂子的回用率低下，不耐用。因此，从综合角度考虑，砂子的成本反而增加。
现在，一种新型的消失模铸造用砂--宝珠砂已被国内外铸造界广泛关注，并被誉为绿色产品的新型砂，宝珠砂集中了耐火度高、流动性好、透气性强等诸多优点，能有效解决夹砂、气孔、结疤、鼠尾等铸造缺陷。现将影响铸件质量的几大要素及宝珠砂的优良性能概述如下。
1、耐火度
宝珠砂采用山西优质铝矾土为原料，通过高温电炉熔制成。宝珠砂为球形颗粒，主要成分是三氧化铝(Al2O3)，它的耐火度可达1790℃。石英砂的主要成分是二氧化硅(SiO2)，其耐火度低于1700℃;石英砂在不同的温度下会有多种晶体出现，从而在浇注过程中再次降低型砂的耐火度。实践证明，采用宝珠砂可明显减少机械和化学粘砂，大大减少清砂的劳动强度，并且不易产生夹砂、冲砂、气孔等缺陷。例如，吉林创新消失模设备有限公司生产的高锰钢铸件，在使用宝珠砂之前，粘砂、夹砂现象非常严重，每次都要花费大量的人力物力进行铸件表面的清理、打磨工作，既增加了铸件的生产成本，还造成铸件表面质量缺陷，在使用宝珠砂之后已完全消除了该类铸造缺陷。而且节省了近6%的生产成本。宝珠砂的耐火度可与铬铁矿砂媲美，现已广泛应用到原使用铬铁矿砂的铸造生产中。
2、流动性
宝珠砂粒型为球形颗粒，流动性非常好且优于现有的其他各种型砂。，造型时易紧实，且能保持良好的透气性，而石英砂和镁橄榄石砂均为多边形砂，流动性较差。例如，成都某动力设备有限公司生产的发动机缸体，原采用镁橄榄石砂作为填充用砂，由于多边形砂的流动性差，常发生鼠尾、结疤等缺陷。使用宝珠砂后这种现象已得到明显改观，提高成品率5%。
3、透气性
型砂的透气性主要取决于砂粒的粒型大小、粒度分布、和粘结剂种类等因素。消失模的充型过程中，如果型砂的透气性差，内部因强大的热辐射作用而产生的大量气体就无法即时排出，从而会发生呛火现象，在铸件中产生气孔、冷隔、浇不足等缺陷，甚至报废。石英砂和镁橄榄砂均为多边形砂，它的透气性很差，而宝珠砂为球型颗粒，且粒度分布均匀，具有良好的透气性，可有效避免出现这类铸造缺陷。新疆库尔勒开元铸钢厂，在生产高锰耐磨钢铸件时，先后使用过石英砂和镁橄榄石砂，但效果都不理想，由于这两种砂的透气性差，泡沫模型因强大的热辐射作用产生的气体排不出不畅，造成了气孔、结疤、浇不足、铸件表面产生大量结疤等缺陷，后选用宝珠砂做干砂造型解决了这种问题，成品率提高了7%。
4、热膨胀系数
铸件的高温浇注过程中，由于型砂受热膨胀会造成型砂尺寸的微量改变，进而影响铸件尺寸的精度。型砂的热膨胀系数过大，还会造成夹砂、结疤、鼠尾等铸造缺陷。而宝珠砂的热膨胀系数极小，在浇注过程中几乎没有膨胀现象，大大提高了铸件的精度，其性能可与锆英砂媲美。河南新乡一带有很多厂家生产振动设备，其壁板上有很多小孔，由于其精度及耐火度的原因，原来使用锆英砂作为铸造型砂，现使用宝珠砂，在保证铸件质量的同时型砂成本降低了70%。
5、回收利用
由于石英砂和镁橄榄石砂是多边形砂，强度低，在造型及砂处理过程中型砂易碎裂，不但会产生很多的粉尘，污染生产环境，而且还会产生很多的废砂，导致砂子不耐用且回收率低，据统计，每次浇注清理出的废砂量是5%左右。而宝珠砂是球形砂，它的强度高、不易碎裂，可大大减少生产车间的粉尘量，降低砂处理工人的劳动强度及生产成本，降低废砂数量，增加有效回用砂的比例，从而大大降低了型砂的损耗量。据吉林创新消失模设备有限公司统计，宝珠砂每年的损耗量在5%以下。从而直接抵消了宝珠砂由于价格高而造成的高成本，大大降低了生产成本。根据使用宝珠砂的铸造厂家测算，使用宝珠砂一次性增加的成本可在8—10个月中收回。
综合宝珠砂各方面的性能和优点以及实际使用的效果表明---宝珠砂作为消失模用砂具有广阔前景。
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