我國(guó)砂系資源與生產(chǎn)狀況

我國(guó)砂系資源與生產(chǎn)狀況

隨著中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)汽車(chē)碗和水箱的制造質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。影響缸體、缸蓋鑄件質(zhì)量的因素是多方面的,涉及金屬爐料、造型材料、熔煉、鑄造工藝、設(shè)備工裝、模具,等。筆者僅就鑄造用砂與缸體、缸蓋鑄件質(zhì)量的關(guān)系作一些探討,供生產(chǎn)汽車(chē)鑄件的企業(yè)參考。1河北圍場(chǎng)、南北方硅砂生產(chǎn)現(xiàn)狀硅砂在鑄造生產(chǎn)中約占總用砂量的98%,是用量最大的造型和制芯材料。2009年,為修訂《鑄造用硅砂》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),筆者對(duì)我國(guó)硅砂主產(chǎn)區(qū)進(jìn)行了考察,情況如下:(1)以?xún)?nèi)蒙大林和河北圍場(chǎng)地區(qū)為代表的風(fēng)積砂。砂子粒形圓整、粒度組成合理、SiO2含量(指質(zhì)量分?jǐn)?shù),全文同)適中,是生產(chǎn)鑄鐵件最理想的鑄造用砂。內(nèi)蒙大林地處科爾沁沙漠地帶,礦產(chǎn)資源十分豐富,僅大林公司礦區(qū)面積達(dá)15.75km2,儲(chǔ)量3.25億t。在大林周邊還有巴湖塔、伊湖塔、大罕、木里圖、甘旗卡等都是盛產(chǎn)硅砂的地方,是天然資源最富有的硅砂生產(chǎn)基地。河北圍場(chǎng)與大林同屬一個(gè)砂脈,它的砂源多儲(chǔ)于山坳里,硅砂除SiO2含量稍低于大林砂外,其它性能基本相近。內(nèi)蒙大林和河北圍場(chǎng)兩大基地,生產(chǎn)和銷(xiāo)售的硅砂幾乎占我國(guó)鑄造用砂的一半。呈現(xiàn)產(chǎn)銷(xiāo)兩旺的態(tài)勢(shì)。(2)以福建平潭、東山、晉江為代表的海砂。福建沿海硅砂資源也十分豐富,硅砂的SiO2含量在97%左右,比風(fēng)積砂耐火度高,顆粒形狀為橢圓形和鈍角形,角形因數(shù)大于風(fēng)積砂,是我國(guó)南方鑄造企業(yè)主要用砂,也是生產(chǎn)鑄鋼件的主要用砂,是我國(guó)第二硅砂生產(chǎn)基地。但近期得知,國(guó)家出臺(tái)政策限制福建沿海的硅砂開(kāi)采,南方鑄造用砂吃緊。(3)以江西都昌、星子為代表的湖砂。湖砂SiO2含量略高于風(fēng)積砂,粒形稍遜于風(fēng)積砂,也是很好的鑄造用砂。遺憾的是,考察時(shí)發(fā)現(xiàn),砂源基本枯竭,原來(lái)都昌和星子兩大砂場(chǎng)都已停產(chǎn),只有一些個(gè)體零星小廠維持生產(chǎn),產(chǎn)量十分有限。(4)以鄭州鄭庵為代表的河砂。砂子外觀呈黃色,SiO2含量比風(fēng)積砂低,一般在83%左右。鄭庵砂廠生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品質(zhì)量呈下降趨勢(shì)。中原地帶機(jī)械化程度高,生產(chǎn)汽車(chē)零配件的大型企業(yè)多采購(gòu)大林砂和圍場(chǎng)砂。通過(guò)調(diào)研查明我國(guó)硅砂生產(chǎn)狀況如下:(1)內(nèi)蒙大林和河北圍場(chǎng)將成為我國(guó)鑄造用硅砂的主要生產(chǎn)基地。(2)若福建沿海海砂開(kāi)采受限,南方鑄造企業(yè)用砂將面臨北砂南調(diào)的局面,必給鐵路、海運(yùn)帶來(lái)壓力,長(zhǎng)途運(yùn)輸也會(huì)導(dǎo)致砂價(jià)上漲。(3)如海砂開(kāi)采受限,鑄鋼用砂必將吃緊,大林、圍場(chǎng)在如何提高硅砂SiO2含量上須尋找途徑,做好技術(shù)儲(chǔ)備,滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。(4)湖砂、河砂的萎縮和消失,給鑄造行業(yè)發(fā)出了紅色警示,資源是有限的,應(yīng)引起高度重視。原來(lái)我國(guó)硅砂是可以出口的,從2008年已禁止出口,節(jié)約用砂,資源循環(huán)利用,舊砂再生已迫在眉睫。一汽、東風(fēng)都在搞粘土砂再生,一些企業(yè)也在搞樹(shù)脂砂的熱法再生,這是應(yīng)當(dāng)提倡的。2硅砂性能對(duì)殼體和墓志銘件質(zhì)量的影響缸體、缸蓋生產(chǎn)常用的硅砂主要有擦洗砂和焙燒砂,現(xiàn)將這2種砂的性能及對(duì)缸體、缸蓋鑄件質(zhì)量的影響介紹如下。2.1洗砂性能對(duì)殼體和容器材料的質(zhì)量的影響2.1.1澆注溫度對(duì)硅砂等正交試驗(yàn)試塊的影響SiO2含量的高低,直接決定了硅砂的燒結(jié)點(diǎn),SiO2含量越高,燒結(jié)點(diǎn)越高,越能防止缸體、缸蓋的粘砂。缺點(diǎn)是:含量越高,硅砂的高溫膨脹率越大,越容易使缸體、缸蓋型芯產(chǎn)生裂紋,造成夾砂和脈紋缺陷。因此,在硅砂SiO2含量的選擇上,追求均衡和滿(mǎn)足鑄件要求,對(duì)于澆注溫度在1400℃左右的鑄鐵缸體、缸蓋而言,最佳的選擇是采用SiO2含量在90%~92%的大林砂和圍場(chǎng)砂。它既具有抵御高溫鐵液的能力,又有膨脹率比海砂低的性能,由于大林、圍場(chǎng)砂含有一定量的長(zhǎng)石,長(zhǎng)石在1200℃軟化,長(zhǎng)石的軟化現(xiàn)象,可以認(rèn)為是自始至終都是收縮,它為硅砂的膨脹提供了空間,也提高了型(芯)砂的高溫韌性。表1為硅砂SiO2含量與燒結(jié)點(diǎn)的關(guān)系。硅砂SiO2含量對(duì)高溫線膨脹率的影響見(jiàn)表2和圖1。在鐵液澆注條件下,硅砂的熱膨脹主要發(fā)生在600℃和800℃。表2給出的是600℃和800℃的線膨脹率。圖1和圖2曲線表明,硅砂激熱膨脹隨溫度上升而增加,另外,隨激熱時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)急速上升,但在120s后上升趨向平緩。2.1.2含泥量超標(biāo)硅砂中泥的含量指的是粒徑小于0.020mm的顆粒部分。含泥量高會(huì)降低硅砂的燒結(jié)點(diǎn),增加發(fā)氣量,降低透氣性,增加樹(shù)脂加入量,因此,會(huì)導(dǎo)致缸體、缸蓋鑄件易于產(chǎn)生氣孔和粘砂缺陷。一般擦洗砂的含泥量小于0.3%,是可以滿(mǎn)足生產(chǎn)需要的,但有的硅砂生產(chǎn)企業(yè)由于設(shè)備、工藝和質(zhì)量控制不嚴(yán),含泥量超標(biāo)也是存在的。用戶(hù)應(yīng)加強(qiáng)驗(yàn)收,在此需要提醒注意的是,同是含泥量小于0.3%的硅砂,其不同產(chǎn)地的硅砂發(fā)氣量是不同的,見(jiàn)表3。在缸體、缸蓋生產(chǎn)中,常常關(guān)注的是樹(shù)脂砂的發(fā)氣量大小,而往往忽視了原砂本身的發(fā)氣量。在與一些汽車(chē)配件生產(chǎn)企業(yè)交流時(shí),當(dāng)提到原砂發(fā)氣時(shí),他們會(huì)感到很茫然,缺乏對(duì)硅砂性能的了解,其實(shí)硅砂的灼燒減量與發(fā)氣量是成正比的,灼燒減量高,發(fā)氣量就大;反之則小。選擇含泥量小、發(fā)氣量小的優(yōu)質(zhì)擦洗砂對(duì)保證缸體、缸蓋鑄件的質(zhì)量有著重要作用。2.1.3鑄造粘結(jié)劑用砂選型(1)粒形。硅砂的顆粒形狀是根據(jù)砂粒圓整度和表面棱角磨圓的程度來(lái)區(qū)分的。我國(guó)《鑄造用硅砂》標(biāo)準(zhǔn)是用角形因數(shù)(角形系數(shù))表示的。實(shí)際上原砂的形狀都是混合型的,大林的擦洗砂角形因數(shù)為1.2,由圓型和橢圓形砂粒組成;福建砂角形因數(shù)為1.45,由橢圓形和鈍角形組成。顆粒越圓整砂子流動(dòng)性越好,透氣性越好,越易緊實(shí),對(duì)提高混合料的強(qiáng)度越有利。另外,高溫透氣性也好,用于缸體、缸蓋的型(芯)砂最為適宜。(2)粒度。粒度是表示砂子粗細(xì)程度的,隨著粒度規(guī)格由粗到細(xì),在同一粘結(jié)劑、同一加入量、同一工藝條件下,強(qiáng)度和透氣性由高轉(zhuǎn)低,而鑄件表面光潔度則逐步提高。缸體、缸蓋生產(chǎn)可選用的規(guī)格有40/70、50/100、70/140、100/200。如何選用,決定于用途。造型用砂多選用50/100擦洗砂;小馬力汽油機(jī)的缸體、缸蓋水套芯、挺桿孔芯也多用50/100目砂;缸筒芯、進(jìn)排氣氣道芯和進(jìn)排氣歧管芯多采用70/140或40/70目砂。(3)粒度組成。粒度組成對(duì)透氣性、強(qiáng)度和高溫膨脹率有著重要影響,這一點(diǎn)常常被忽視。有一家覆膜砂廠,有一種產(chǎn)品搞幾年過(guò)不了關(guān),就是找不到原因,其實(shí)很簡(jiǎn)單,就是粒度不合理,該三篩集中高的沒(méi)有高,該三篩相對(duì)集中五篩分布的沒(méi)有分布。買(mǎi)什么砂子就用什么砂子,不作粒度組成分析。后來(lái)把別人的砂子一篩分和自己的一對(duì)比,才恍然大悟,把粒度組成一調(diào)整產(chǎn)品就合格了。原砂比較理想的粒度組成是“三篩相對(duì)集中,五篩分布,合理鑲嵌”。福建機(jī)械科學(xué)研究院鑄造用砂研究組試驗(yàn)表明:“粒度適度分布,混合料的強(qiáng)度大約可提高10%?！绷硪粋€(gè)優(yōu)點(diǎn)是,高溫鐵液澆注時(shí),產(chǎn)生的熱膨脹小,型芯內(nèi)應(yīng)力小,開(kāi)裂傾向小,對(duì)防止產(chǎn)生脈紋缺陷有一定作用。從20世紀(jì)60年代起,一汽鑄造公司一直以大林的五篩分布硅砂為主體,年用量在10萬(wàn)t以上,基本保證了型芯用砂的一致性,保證了型砂粒度組成不變格。隨著大量的生產(chǎn)實(shí)踐,對(duì)硅砂粒度組成的認(rèn)識(shí)不再一味追求集中度越高越好,而是根據(jù)缸體、缸蓋的部位、條件從實(shí)際出發(fā)合理選擇。如水套芯,從生產(chǎn)條件看,五篩砂膨脹率小,更為合理。但由于它被鐵液全部包圍,芯子的透氣性和氣體順利逸出上升為更主要的矛盾,因此,就不能選擇五篩砂,而必須選擇三篩集中度高的砂子。至于解決膨脹率高的問(wèn)題,則采用添加一定特種砂的辦法解決。我國(guó)主要硅砂生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品粒度組成如表4所示。從表4可以看出,大林50/100砂三篩集中度為81.9%,40目砂為9.8%,140目砂為6.8%,基本呈五篩分布狀態(tài)。大林生產(chǎn)的檢定鑄造粘結(jié)劑用標(biāo)準(zhǔn)砂的粒度組成,見(jiàn)表5。其粒度組成是更加標(biāo)準(zhǔn)的三篩相對(duì)集中五篩分布。2.2焙燒砂生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)過(guò)高溫焙燒的硅砂稱(chēng)焙燒砂。近年來(lái)焙燒砂在缸體、缸蓋生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用,收到很好效果。2009年在《鑄造用硅砂》標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí),擬把焙燒砂作為與水洗砂、擦洗砂并列的一個(gè)品種寫(xiě)入標(biāo)準(zhǔn),但由于對(duì)焙燒砂的高溫膨脹性沒(méi)有專(zhuān)用的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)儀器,它的膨脹率大小,也眾說(shuō)不一,因而未能寫(xiě)入標(biāo)準(zhǔn)。但焙燒砂已經(jīng)作為商品在市場(chǎng)銷(xiāo)售,為了有章可循,大林公司制定了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表6)。大林焙燒砂與擦洗砂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照見(jiàn)表7。從表7中可見(jiàn),焙燒砂的理化指標(biāo)發(fā)生了明顯變化,與擦洗砂相比有如下優(yōu)點(diǎn):(1)灼燒減量由≤0.45%降為≤0.20%,降低了一倍以上。(2)酸耗值由<5mL降為<3mL。(3)含泥量由≤0.3%降為≤0.2%。(4)用焙燒砂生產(chǎn)的樹(shù)脂砂強(qiáng)度大大提高。大林公司用焙燒砂與擦洗砂進(jìn)行了強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)。硅砂粒度為50/100,樹(shù)脂加入量為2%,所生產(chǎn)的覆膜砂的強(qiáng)度如表8。試驗(yàn)表明,常溫抗拉強(qiáng)度提高了25%,熱態(tài)抗拉強(qiáng)度上升了29%,常溫抗彎強(qiáng)度上升了26%。山東建筑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院趙忠魁博士和孫清洲教授對(duì)硅砂高溫焙燒與強(qiáng)度大幅提高的機(jī)理進(jìn)行了研究,他們認(rèn)為是高溫焙燒對(duì)硅砂表面起了凈化作用的結(jié)果。他們對(duì)焙燒前后的大林砂表面,用透射電子顯微鏡進(jìn)行了觀察,圖3為T(mén)EM照片,從中可以看出:焙燒前砂粒表面分布著納米尺寸大小不等的雜質(zhì)相顆粒,這些顆粒以Na、K、Mg、Al、Fe等堿金屬氧化物或中性氧化物存在;焙燒后的砂粒,砂的表面雜質(zhì)相顆粒脫落,表面已呈平滑曲面,從而提高了硅砂表面的潔凈度和表面活性,使粘結(jié)劑更易充分包覆在硅砂表面,砂粒間的結(jié)合鍵加粗,結(jié)合牢度增強(qiáng)。(5)高溫膨脹率有所下降。有關(guān)硅砂經(jīng)過(guò)800~900℃焙燒后在1000℃測(cè)試的高溫膨脹率,國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)提供的數(shù)據(jù)相差十分懸殊。最早的報(bào)導(dǎo)由1.2%降為0.5%~0.55%,后續(xù)報(bào)導(dǎo)0.60%。2005年,一汽鑄造公司技術(shù)中心趙洪仁對(duì)焙燒砂冷芯膨脹率作了試驗(yàn),其用大林砂在高溫爐內(nèi)分別在700℃、800℃、900℃和1000℃焙燒1h,冷卻后加入冷芯粘結(jié)劑制樣,再升溫至1000℃,測(cè)取不同焙燒溫度的焙燒砂與膨脹率的關(guān)系,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。近來(lái)還有一單位在原進(jìn)口GF高溫膨脹儀的基礎(chǔ)上作了重大改進(jìn),用焙燒砂的混合料制樣,試樣尺寸為φ10×20mm,在1000℃測(cè)試得到的線膨脹率為1.05%,并認(rèn)為焙燒砂主要是提高了強(qiáng)度,降低了發(fā)氣量,高溫膨脹率下降不明顯。這種測(cè)試結(jié)果差異很大的原因,估計(jì)與各自的儀器和試驗(yàn)方法不同有關(guān);在是否降低膨脹率的機(jī)理上也各說(shuō)不一,爭(zhēng)論較大。這些且不予評(píng)論,留待研制出專(zhuān)用儀器,確定標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)方法后再作結(jié)論。最務(wù)實(shí)地講,用焙燒砂生產(chǎn)缸體、缸蓋合格率明顯上升,粘砂、脈紋、氣孔等缺陷明顯下降。一汽、東風(fēng)、濰柴、重汽都在使用便是最好的證明。3特種砂方面特點(diǎn)除硅砂以外的各種鑄造用砂皆稱(chēng)為特種砂。石英砂因資源豐富、分布廣、價(jià)格低廉,所以得到廣泛應(yīng)用。但用石英砂配制的型(芯)砂有以下缺點(diǎn):熱膨脹系數(shù)比較大,而且在573℃和870℃因相變會(huì)發(fā)生突然膨脹;熱擴(kuò)散率比較低,熱量傳遞慢;蓄熱系數(shù)較低,鑄型內(nèi)鑄件凝固和冷卻速度慢。與硅砂相比,特種砂大都具有耐火度高、導(dǎo)熱性好、熱膨脹小、抗熔渣侵蝕能力強(qiáng)等特點(diǎn)。筆者所介紹的特種砂,其特性正是用以彌補(bǔ)石英砂的缺點(diǎn),改變砂子的某些性能,即能滿(mǎn)足缸體、缸蓋生產(chǎn)要求。3.1鉻鐵礦砂在高溫作用下的阻燃機(jī)理鉻鐵礦砂耐火度為1600~1800℃,充填密度2.5~2.7g/cm3,導(dǎo)熱性能好,高溫膨脹率小,850℃線膨脹為0.65%,溫度進(jìn)一步上升,膨脹率不升反降,發(fā)氣量未經(jīng)高溫處理的為1.63mL/g,經(jīng)高溫處理的為1.23mL/g。鉻鐵礦砂按鉻氧化鉻含量分為四級(jí):一級(jí)40%、二級(jí)36%、三級(jí)33%、四級(jí)30%。鉻鐵礦砂加入型(芯)砂中的作用:一是利用它的熱傳導(dǎo)性好,起激冷作用,加快鐵液的冷卻速度,有防止縮孔、縮松、細(xì)化晶粒的作用;二是利用它在1100~1300℃具有固相燒結(jié)作用,提高型(芯)的高溫強(qiáng)度。澆注時(shí),當(dāng)樹(shù)脂燃燒逐漸失去強(qiáng)度時(shí),通過(guò)燒結(jié)作用,使型(芯)仍具有一定的強(qiáng)度和保持原有的幾何形狀;三是膨脹率小,通過(guò)加入一定比例的鉻鐵礦砂,可以降低砂芯總體的高溫膨脹率。3.2磁鐵礦砂的作用磁鐵礦砂耐火度為1475~1565℃,熱傳導(dǎo)性好,蓄熱系數(shù)高,能加速鐵液的凝固,與鉻鐵礦砂一樣,具有很強(qiáng)的激冷作用。磁鐵礦砂中的細(xì)粉與石英反應(yīng)生成硅酸亞鐵,熔點(diǎn)為1149℃,為粘稠狀玻璃體,能增加型芯的熱塑性,對(duì)防止型芯裂紋有一定作用,同時(shí)它還具有抵御鐵液鉆入砂隙形成滲透性粘砂的作用。由于磁鐵礦砂比鉻鐵礦砂價(jià)格便宜,使用效果好,因此得到廣泛采用。3.3大馬力柴油缸、缸水套芯的優(yōu)質(zhì)用砂陶粒砂為圓球狀,耐火度1900℃,充填密度1.9~2.0g/cm3,酸耗值1.5mL,發(fā)氣量1.81mL/g,高溫膨脹率(1000℃)0.7%。由于它的耐火度高,高溫膨脹率低,發(fā)氣量低,流動(dòng)性好,透氣性好,使它成為生產(chǎn)大馬力柴油機(jī)缸體、缸蓋水套芯的優(yōu)質(zhì)用砂。據(jù)最近去德國(guó)考察的專(zhuān)家介紹,德國(guó)的重卡大馬力柴油機(jī)缸體水套芯使用的砂子也是采用硅砂和特種砂復(fù)合,其復(fù)合比例為70%的陶粒砂和30%的硅砂組合,所生產(chǎn)的缸體內(nèi)腔非常光潔。但由于價(jià)格太貴,推廣受到一定限制。3.4降低型芯的高溫膨脹率熟料砂一般多用于失蠟鑄造生產(chǎn)模殼,但近年來(lái)有的單位把它引入缸體、缸蓋生產(chǎn),用它與硅砂復(fù)合使用。熟料砂突出的特點(diǎn)是,耐火度高、膨脹率低,粘土砂耐火度為1670~1770℃,高于硅砂,1000℃線膨脹為0.53%~0.70%,可以降低型芯的高溫膨脹率,對(duì)防止脈紋和機(jī)械粘砂缺陷有一定作用;導(dǎo)熱性也優(yōu)于硅砂,硅砂的熱導(dǎo)率僅為0.82W·(m·k)-1,而陶粒砂為7.0W·(m·k)-1,莫來(lái)石為13.8W·(m·k)-1。由于熟料砂都含有不等量的莫來(lái)石,因此它的熱傳導(dǎo)優(yōu)于硅砂。但它最突出的缺點(diǎn)是:砂粒為多角和尖角形,砂粒表面積大,同時(shí),砂粒表面有開(kāi)放性孔洞,砂粒內(nèi)部有封閉孔洞(在耐火材料上叫顯氣孔率,一般熟料砂的顯氣孔率在2.5%~6.5%)。在混制型(芯)砂時(shí),由于硅砂的角形因數(shù)大和表面有開(kāi)放氣孔,所以要消耗和吸附較多的粘結(jié)劑,從而降低了樹(shù)脂砂的強(qiáng)度。因此不可全部采用,而是根據(jù)實(shí)際情況添加一部分,與硅砂復(fù)合使用。3.5水體、缸漂珠漂珠是火力發(fā)電廠使用過(guò)的廢棄物———粉煤灰,經(jīng)沖洗分選漂于水面的空心珠,密度小,為0.25~0.35g/cm3,化學(xué)成分SiO250%~65%,Al2O325%~35%,耐火度1600~1700℃,粒徑0.001~0.250mm。漂珠的特點(diǎn)是,具有優(yōu)良的保溫性能和高溫低膨脹率。正是利用此特點(diǎn),漂珠多用來(lái)代替硅砂生產(chǎn)保溫冒口。近來(lái)也有將它引入缸體、缸蓋生產(chǎn)中,特別是對(duì)要求耐高溫性能好、熱膨脹率小的水套芯中,摻入一定比例的漂珠或其它硅酸鹽空心微珠,用以防止水套芯易于開(kāi)裂的弊端。這一技術(shù)的使用是采用逆向思維,和在水套芯中加鉻鐵礦砂、磁鐵礦砂等激冷材料相反,添加熱傳導(dǎo)遠(yuǎn)低于硅砂的空心微珠,避免鐵液澆注時(shí)驟然升溫所帶來(lái)的激熱膨脹的沖擊,放緩膨脹速度,也降低樹(shù)脂粘結(jié)劑的分解速度,延長(zhǎng)了水套芯的耐高溫時(shí)間,為缸體、缸蓋的冷卻成型爭(zhēng)取了寶貴的時(shí)間。前者是促進(jìn)鐵液加快凝固,降低對(duì)水套芯的熱作用時(shí)間;后者則是延長(zhǎng)了砂芯的耐高溫時(shí)間,據(jù)介紹水套芯最薄處,澆注時(shí)不開(kāi)裂,鑄件輪廓依然清晰。3.6玻璃微珠硅砂膨脹劑玻璃微珠的軟化點(diǎn)和熔點(diǎn)依不同品種的玻璃而不同。現(xiàn)在從玻璃纖維廠采購(gòu)到的玻璃微珠軟化點(diǎn)在700~800℃,熔點(diǎn)在1000℃左右,粒度可根據(jù)需要選擇。在大馬力缸體水套中加入一定量的玻璃微珠,目的有二:一是利用玻璃微珠軟化點(diǎn)低,具有可塑性,為硅砂高溫膨脹容讓空間,降低芯砂的膨脹率;二是在1000℃左右玻璃融化,在砂粒間形成玻璃粘稠物連接,提高了芯子的高溫塑性和防止鐵液鉆入砂隙,有防止脈紋和粘砂的作用,但用量要適當(dāng),避免因水套芯變形,導(dǎo)致筒壁薄厚超差而報(bào)廢。3.7幾種灰石作為鋼砂顆粒的原料目前歐美在缸體、缸蓋芯砂中加入以鋰輝石為主要原料的抗脈紋劑,已十分普及。鋰輝石是鋰鋁硅酸鹽礦,我國(guó)產(chǎn)量很小,多為進(jìn)口,熔點(diǎn)1420℃,密度為3.2g/cm3,發(fā)氣量4~7mL/g,熱膨脹率極小。加入鋰輝石的作用:第一,它對(duì)硅砂有極強(qiáng)的助溶作用,能在砂粒間形成作用力極強(qiáng)的玻璃鏈,把砂粒鏈合在一起,增加了砂芯的高溫強(qiáng)度;第二,熱膨脹率極低,鋰輝石在1080℃時(shí)產(chǎn)生相變,由α相變?yōu)棣孪?呈負(fù)膨脹,可以緩解水套芯的快速膨脹。目前,我國(guó)幾家大型柴油機(jī)廠在缸體水套芯上開(kāi)始應(yīng)用鋰灰石,效果良好,但問(wèn)題是價(jià)格昂貴,而市場(chǎng)上的商品抗脈紋劑成分不明,噸價(jià)都在萬(wàn)元以上,幾乎與樹(shù)脂價(jià)格持平,而加入量要求占砂子總量的6%~10%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于樹(shù)脂的加入量,樹(shù)脂砂的噸成本價(jià)提高了500~1000元,企業(yè)難以承擔(dān)?，F(xiàn)在需要開(kāi)發(fā)效果好、價(jià)格適中,充分利用國(guó)內(nèi)自有資源的抗脈紋劑。4水體、缸砂芯水套芯缸體、缸蓋用砂如何選擇與搭配對(duì)砂芯的性能起著決定性的作用;對(duì)缸體、