砂型铸造是主要的铸造方法之一，型砂资源丰富、生产成本低，是砂型铸造中最主要的造型材料。使用粘土作为粘结剂的粘土砂作为砂型铸造的造型材料具有悠久的历史，而粘土湿型砂因其造型方便、生产效率高使用最为广泛。国内外广泛使用的粘土湿型砂由于添加了煤粉，导致型砂损耗量大，废气、废砂等排放量大，污染严重，无法满足当下铸造工业科学的发展趋势和节能减排的环保政策。实现砂型铸造的绿色清洁生产是实现绿色铸造的关键，造型材料的绿色化亟待解决。
东华大学与企业合作，研发的环保型砂不含煤粉，清洁干净，全由无机材料组成，铸造工艺性能较好，浇注时不排放有毒气体，且型砂回用率高，废砂不污染环境。用环保型砂造型生产是一种绿色铸造的新方法。本文主要研究了石英基环保型砂及Ⅱ号黄壤土基环保型砂的铸造性能。
首先，研究了成分与工艺因素对石英基环保型砂铸造性能的影响。1）研究了同一配方的环保型砂在三种不同混砂工艺下的性能；2）通过正交试验，研究了不同含量的粘土Ⅰ号、水分、粘土添加剂Ⅰ号及耐火泥的环保型砂的常温性能、热性能，测试了型砂的常温湿压强度、透气性及热湿拉强度；3）通过高温实验，测试了各因素对型砂高温热压强度的影响。通过上述实验，结果表明采用先加水后加粘土的混砂工艺能快速获得性能较好且稳定的型砂，提高生产效率；粘土Ⅰ号的含量是影响环保砂强度及透气性的主要因素；增大粘土Ⅰ号、粘土添加剂Ⅰ号以及耐火泥的含量都能增大型砂的高温热压强度，其中耐火泥对型砂耐火度的提高最为明显。
其次，研究了II号黄壤土基环保型砂铸造性能。研究了型砂主要成分II号黄壤土与石英砂比例不同时环保砂的铸造性能。通过正交试验，研究了型砂主要成分II号黄壤土与石英砂的比例、粘土添加剂Ⅰ号及水分含量对型砂湿压强度、透气性等铸造工艺性能的影响。分析了II号黄壤土与石英砂的比例与其烧结性能之间的关系。结果表明，II号黄壤土与石英砂比例是影响型砂常温湿压强度、热湿拉强度及透气性的主要因素；水分含量是影响紧实率的主要因素；II号黄壤土与石英砂的比例中，石英砂比例越小，型砂烧结越严重；且II号黄壤土与石英砂比例为4:6时，综合性能最合理。
最后，使用热台偏光显微镜观察了型砂升温过程的形态变化，通过差热分析及热重分析，深层次的分析了型砂在不同温度下质量变化及吸放热的变化情况，解释了型砂性能的相应变化。实验表明在高温时，环保砂表面低熔点的矿物可熔融烧结形成玻璃相，冷却至室温时，一部分玻璃相保存下来。环保型砂经过烧损后，损失的物质含量少，再次使用时所需补充的物质少，降低了原材料的消耗，从而可降低生产成本。
- 作 者：
- 魏旭
- 学科专业：
- 机械工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 东华大学
- 导师姓名：
- 朱世根
- 学位年度：
- 2017
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
