鋳物砂：種類と成分|キャスティング|冶金
この記事では、以下について説明します。-1。鋳物砂の定義2.鋳物砂の種類3.主成分。
定義 鋳物砂 ：
成形に使用される主な原料は、他の材料では得られない可能性のあるいくつかの主要な特性を備えているため、鋳物砂です。鋳物砂は、霜、風、雨、熱、水流などの自然の力の作用により、岩石が破壊された結果生じる粒状粒子として定義されます。岩石は複雑な組成をしており、砂には岩石のほとんどの元素が含まれています。
このため、砂の成形は世界の地域によって大きく異なります。自然界では、川や湖の底や土手に見られます。鋳物砂は、その起源の性質に応じてさまざまなカテゴリに分類されます。
鋳物砂の主成分は次のとおりです。
i。シリカ（SiO 2 ）—86〜90％、
ii。アルミナ（Al 2 O 3 ）—4〜8％、
iii。酸化鉄（Fe 2 O 3 ）—Tiの酸化物の量が少ない場合は2〜5％、
iv。 Mn
v。 Ca 、およびいくつかのアルカリ性化合物。
天然砂：
緑砂とも呼ばれ、天然資源から集められます。唯一のバインダーとして水が含まれています。それは、水分含有量を長期間維持し、水分含有量の広い作業範囲を有し、金型の容易なパッチングおよび仕上げを可能にするという利点を有する。
合成砂：
比較的粘土を含まない砂、バインダー（水、ベントナイト）などを必要に応じて混ぜ合わせた人工砂です。混合物の含有量を変えることでその特性を簡単に制御できるため、より優れた鋳物砂です。
鋳鋼用の緑色の合成砂の組成は以下のとおりです。
新しいケイ砂— 25％、古い砂— 70％、ベントナイト— 1.5％、デキストリン— 0.25％、水分— 3〜3.5％。
鋳鋼用の乾燥合成砂の組成は以下の通りです。
正味の珪砂— 15％、古い砂84％、ベントナイト— 0.5％、水分— 0.5％。
それに加えて、ジルコナイト、オリビンなどの特定の種類の特殊な砂があります。これらの特殊な砂はシリカよりも高価であるため、使用が正当化される場合にのみ使用されます。
鋳物砂の種類：
鋳物砂は、用途に応じて次のように分類できます。
（i）緑砂：
砂が自然な（多かれ少なかれ湿った）状態にあるとき、それは緑砂と呼ばれます。これは、珪砂と18〜30％の粘土および6〜8％の水との混合物です。粘土と水は緑砂に接着力を与えます。
それは細かく、柔らかく、軽く、そして多孔質です。湿っているので、圧搾時に圧力をかけた状態で与えられた形状を保持します。
ラミングによって型が密になると、ベントによって構造が多孔質になります。緑の砂型鋳造では鋭いエッジは避けられます。これらは弱いため、溶銑を注ぐと壊れます。
グリーンサンドは通常、中小規模の金型の鋳造に使用されます。金型の乾燥に伴うコストと遅延が節約されるため、特定の床面積からより大きな出力を得ることができます。鋳物の欠陥を防ぐために、炭塵が生砂に混合されています。
（ii）乾いた砂：
大きな鋳物には乾式砂型鋳造が採用されています。緑の砂で準備された型は、湿った砂のほとんどすべての水分を取り除くために乾燥または焼き付けられます。乾燥後の成形箱の構造がより強くコンパクトになります。したがって、ベントは必要ですが、緑砂型の場合のように、その程度ではありません。より大きな重い型の場合、牛糞、馬の糞尿などが粗い穀物の砂と混合されます。
（iii）ロームサンド：
粘土と砂を水で粉砕して薄いプラスチックペーストにし、そこから柔らかいレンガの裏地に型を作ります。
ローム砂は最大50％の粘土を含み、固く乾燥します。ファイアクレイも含まれています。金型の粗い構造の垂直面を保持するのに十分な接着性が必要です。みじん切りの漂遊物と肥料は、結合を助けるために一般的に使用されます。水分含有量は18〜20％です。
ロームは鋳造の準備ができる前に非常にゆっくりと完全に乾燥します。化学鍋、ドラムなどのより大きな通常の形状の鋳物を鋳造するために使用されます。
（iv）砂に面している：
パターンの表面のすぐ隣で使用され、溶融金属と接触します。最も過酷な条件にさらされるため、高い強度と耐火性を備えている必要があります。使用済みの砂を加えずに、ケイ砂と粘土でできています。
金属が砂に焼き付くのを防ぐために、表面材として知られるさまざまな形態の炭素（たとえば、ルリマツリの粉末、セイロン鉛、グラファイト）が使用されます。時々それらは型の表面を作るために6から15倍の細かい鋳物砂と混合されます。
型内の対面する砂層。通常は20〜30mmの範囲です。対面砂は、カビ砂の総量の10〜15％を占めます。
（v）裏打ち砂：
炭塵の添加や溶融金属の燃焼または接触により黒色の古い繰り返し使用される鋳物砂は、裏打ち砂または床砂または黒砂として知られています。対面層の裏側の型を埋めるために使用されます。溶融金属の高温や粘土の燃焼により砂粒の鋭利なエッジが丸くなるため、接着強度が弱い。
（vi）システムサンド：
これは、フラスコ全体を充填するための機械成形で使用されます。その強度、透水性、および不応性は、裏打ち砂よりも高くなければなりません。
（vii）別れの砂：
成形ボックスは、「パーティングサンド」と呼ばれる細かく鋭い乾いた砂を広げることによって、互いに接着することから分離されます。パーティングサンドは、緑の砂がパターンにくっつくのを防ぐためにも使用されます。きれいな粘土を含まない珪砂です。焼けたコアサンドもこの目的に使用できます。
（viii）コアサンド：
コアの作成に使用されます。コアオイル（亜麻仁油、ロジン、軽質鉱油、その他のバインダー）を混ぜたケイ砂です。経済性のために、ピッチまたは小麦粉と水を大きなコアのコアサンドとして使用することができます。
（ix）CO 2 -砂：
CO 2 砂、シリカ粒子は、天然粘土でコーティングされる代わりに、ケイ酸ナトリウムでコーティングされます。この混合物は、最初にパターンの周りに詰められ、次にCO 2 を通過させることによって硬化されます。 隙間を約1分間通過します。したがって、砂は固くなり、強いカビが発生します。
（x）シェルサンド：
シェルサンドは、フェノールまたは尿素-ホルムアルデヒド樹脂でコーティングされ、加熱されたパターンに対して硬化されて、非常に強力で薄いシェルを生成する合成砂です。鋳物の重量を支えるためにバックアップサンドは必要ありません。合金は高温で固化するため、樹脂は解離しません。しかし、固化した鋳造物からの熱によって化学結合が破壊されるため、鋳造物が固化すると型は崩壊します。
（xi）砂に面している：
通常、表面の砂が最初にパターンに適用され、それだけが溶融金属と接触します。この砂は、金属と接触したときに溶けて焦げないように十分に耐火性があります。
（xii）バッキングサンド：
これらは、対面する砂へのバックアップの機械的サポートとして適用されます。これらはガスを逃がすために透過性です。
（xiii）モールドウォッシュ：
これらは細かいセラミック粒子のスラリーです。これらは、対面する砂粒の融合を最小限に抑えるために、金型表面に適用されます。これらはまた、隙間が埋められるため、鋳造時に滑らかな表面を生成します。
鋳物砂の主な構成要素 ：
シリカ、粘土（結合）、水分は、鋳物砂の3つの主要な構成要素です。粒状石英（それ自体が砂）の形のシリカは、成形砂の主成分です。珪砂は80〜90％の酸化ケイ素を含み、高い軟化温度と熱安定性が特徴です。それは砂に不応性、化学的抵抗率および浸透性を与えます。
サイズと形状に応じて指定されます。砂粒は、サイズに関しては細かく、中程度、または粗く、形状に関しては丸みを帯びているか、半角度であるか、または複合している可能性があります。小さくて複雑な鋳物には細かい砂が望ましいです。細粒が近くにあるため、透過性が低くなります。中型砂はベンチワークやライトフロアワークに使用されます。粗い粒子は、ガスを逃がすために大きな鋳物に使用されます。
粒子サイズは、砂をふるいのスクリーンに通すことによって決定されます。丸みを帯びた穀物は、互いに接触が最も少なく、強度が不足しています。透磁率が高いです。サブアングルグレインは、ラウンドグレインよりも比較的透過性が低くなります。エッジが定義された角のある粒子は、強度が高く、透過性が低くなります。固い塊である配合穀物は好ましくない。
酸化ケイ素は、石英岩から、または花崗岩（石英と長石で構成される）の分解によって得られます。
長石は分解すると粘土になり、湿った状態で鋳物砂に可塑性を与えます。つまり、湿気の存在下で必要な結合作用と強度を与え、乾燥後の強度を高めます。通常、ケイ砂に含まれる粘土の量は6〜10％です。
粘土は、実際には細かいシルト（結合性のない鉱床）と細かい粘土で構成されており、突っ込んだ後にカビが形を崩さないように、型砂に必要な結合強度を与えます。ただし、透過性は低下します。粘土が多すぎると、乾燥後にカビにひびが入ります。
酸化鉄、ソーダカリ、石灰、水の酸化物は、鋳物砂に含まれるその他の物質です。優れた鋳物砂には、2％未満の不純物が含まれています。生砂型鋳造は、低含水率（3〜5％）の砂で行われます。乾式砂型鋳造では、保管後の乾式接着強度を促進するのに有益であるため、型を作るときに多くの水が存在します。
多くの場合、炭塵も追加されます。これにより、砂がより開き、金属が注がれた後の型を冷却するのに役立ちます。かなりの熱を吸収し、砂粒の過熱や融着を防ぎます。 CO 2 もリリースします その保護フィルムは、金属と砂を互いに分離するのに役立ちます。
図。 3.17は4種類の砂粒を示しています。鋳造プロセスの成功は、圧縮強度、透過性（砂の試験片を横切る指定された差圧下での砂の試料を通るガス流量）、変形、流動能力（ラミング中にパターンの周りおよびパターン上を流れる砂の能力）に大きく依存します。 ）および鋳物砂の不応性。図3.18は、鋳物砂の含水率（特定の砂と粘土の比率）が鋳物砂のこれらすべての重要な特性にどのように影響するかを示しています。
