以下是常用的铸造砂及其详细介绍:
1. 硅砂 (Silica Sand) - 最常用、最基础
· •成分:主要成分是二氧化硅(SiO₂),含量越高,耐火度越好。· •优点:
· •储量丰富,价格低廉:是应用最广、成本最低的铸造原砂,约占所有铸造用砂的90%以上。
· •来源广泛:容易获取。
· •缺点:
· •热膨胀系数高:在573℃左右会发生相变,产生急剧膨胀,容易导致铸件产生夹砂、结疤、裂纹等缺陷。
· •耐火度相对较低:约1750℃,不适合浇注特别大型的钢件。
· •易与金属氧化物反应:与锰、铁等金属的氧化物反应生成低熔点的硅酸盐,导致化学粘砂。
· •粉尘危害:长期吸入硅粉尘可能导致硅肺病,需做好劳动防护。
· •适用:广泛应用于铸铁、铸铝、铸铜等中小型铸件,是粘土砂(潮模砂)、树脂砂、水玻璃砂等不同粘结剂体系的基础骨料。
2. 铬砂 (Chromite Sand) - 高端面砂
· •成分:主要成分为FeCr₂O₄,富含Cr₂O₃。· •优点:
· •耐火度极高(>1900℃)
· •热稳定性好(膨胀系数低)
· •抗渣性强
· •冷却快,有助于细化晶粒。
· •缺点:
· •价格昂贵
· •有环保风险:在碱性环境下高温可能生成有毒的六价铬,废砂需作为危废处理。
· •适用:主要用于铸钢件,特别是大型碳钢和合金钢件的面砂或涂料,防止粘砂。
3. 锆砂 (Zircon Sand) - 性能最优异
· •成分:主要成分为硅酸锆(ZrSiO₄)。· •优点:
· •耐火度极高(>2400℃)
· •热膨胀系数极低(几乎是所有砂中最低的),铸件尺寸精度极高。
· •导热率高,铸件冷却快。
· •颗粒细且圆整,能获得极其光洁的铸件表面。
· •缺点:
· •价格极其昂贵。
· •全球储量有限,供应受地缘政治影响。
· •适用:对表面质量和尺寸精度要求极高的精密铸造,如熔模铸造的面层涂料和撒砂材料;大型厚壁钢铸件的面砂。
4. 橄榄石砂 (Olivine Sand) - 环保替代品
· •成分:主要成分为(Mg, Fe)₂SiO₄。· •优点:
· •热膨胀系数低,介于硅砂和铬砂之间。
· •耐火度良好(约1750-1850℃)。
· •化学性质中性,特别适用于高锰钢铸造(不会与MnO反应)。
· •无硅尘危害,环保无毒。
· •缺点:
· •硬度较高,对设备磨损较大。
· •在高温下易被铁氧化物侵蚀。
· •适用:高锰钢件(如道岔、履带板)、合金钢件、铸铁件,是替代硅砂和铬砂的环保选择。
5. 宝珠砂/陶粒砂 (Ceramic Sand) - 人工合成,未来趋势
· •成分:以铝矾土为原料,经高温熔炼冷却后制成的球形人工砂,主要成分为Al₂O₃。· •优点:
· •球形颗粒,流动性好,透气性高,粘结剂用量少。
· •热膨胀系数极低,接近锆砂。
· •耐火度高(>1800℃)。
· •强度高,耐破碎,再生回收率高(可达90%以上)。
· •无粉尘危害,环保。
· •缺点:
· •价格高于硅砂(但再生性好,综合成本可能更低)。
· •质地较脆。
· •适用:是一种性能优异的通用型替代砂,可用于3D打印砂型、树脂砂、覆膜砂等多种工艺,适用于铸铁、铸钢、有色合金铸造。
6. 耐火陶土砂(Fireclay Sand)
通常与硅砂混合使用,用于提高型砂的整体耐火度和热稳定性。总结对比表
砂类型 | 主要成分 | 优点 | 缺点 | 主要应用 |
硅砂 | SiO₂ | 价格便宜,来源广 | 膨胀大,易粘砂,有硅尘危害 | 绝大多数铸铁、有色铸件 |
铬砂 | FeCr₂O₄ | 耐火度高,热稳定性好 | 价格贵,有环保风险(六价铬) | 大型铸钢件的面砂 |
锆砂 | ZrSiO₄ | 性能最佳:耐火度最高,膨胀最低 | 价格极其昂贵 | 精密铸造,要求极高的铸件 |
橄榄石砂 | (Mg, Fe)₂SiO₄ | 膨胀低,环保无毒 | 对设备磨损大 | 高锰钢件,环保替代 |
宝珠砂/陶粒砂 | Al₂O₃ | 球形颗粒,流动性好,环保,可再生 | 价格高于硅砂 | 多种工艺的通用替代砂,3D打印 |
选择哪种铸造砂取决于:
00001. 1.浇注的金属种类和温度(钢、铁、铝?)。
00002. 2.铸件的大小和复杂程度。
00003. 3.对铸件表面质量和尺寸精度的要求。
00004. 4.成本预算。
00005. 5.环保和劳动保护要求。
对于大多数常规铸造,硅砂仍是经济实惠的选择。对于高端要求,则会根据具体情况选择铬砂、锆砂或性能均衡的宝珠砂