鋳型砂の9大特性:透気性・凝集性・付着性・塑性・耐火性ほか
鋳型砂の9つの主要特性
- 透気性
- 凝集性
- 付着性
- 塑性
- 耐火性
- 化学的抵抗性
- 結合性
- 流動性
- 緑強度
特性1:透気性
ガス、水、水蒸気が鋳型砂を通過する性質で、多孔性と同義です。透気性に影響する因子:
- 粒度(50〜3360μmの幅)
- 粒形(球状・角張・亜角張・複合)、球状が多孔性に有利
- 締め固め密度
- 水分含有率(過剰水分は隙間充填し透気性低下)
- バインダー含有率(間隙構造に影響)
鋳造用砂は、溶湯注入時に溶解ガス、湿砂接触で生成する水蒸気を逃がせる十分な透気性が必須。不足するとガスホール、ピンホール等の欠陥発生。造型工は締め固め強度で透気性調整可能だが、十分なベントで補完。
各因子の透気性への影響は図3.21参照。
特性2:凝集性
砂粒子同士が付着し合う力、すなわち鋳型砂の強度。影響因子:
- 粒度・粒形(強度特性に大きく影響)
- 多粒度混合
- バインダー種別・含有率・分布
結合強度はアルミナ(粘土)含有率で決まる。粘土は各砂粒を薄く強靭な膜で覆う形で存在すべき。シャープサンド(滑らかな楕円粒)は粘着しにくく粘土が結合を助ける。水分含有率は強度に最大の影響。搬送・反転・合型時の型崩壊防止、注湯時の洗い流し防止に十分な凝集性が必要。
特性3:付着性
砂粒子が他物体、特にフラスクに付着する性質。このおかげで砂塊がフラスク内に保持され、型移動時の落下防止。同時に鋳物には付着せず、きれいに剥離し清浄な表面を残すことが必要。
特性4:塑性
圧力下で所定形状を取り、圧力除去後も保持する性質。パターン印象を鮮明に得るには良好な塑性が必須。一般に細粒砂ほど塑性良好。粘土が水分吸収し発現。
特性5:耐火性
シリカ砂が高熱で分解・融解せず耐える能力。耐火性劣ると高温で焼損。不純物、特に金属酸化物除去で融点向上。ガラス質塊形成(剥離阻害)も避けるべき。
特性6:化学的抵抗性
溶湯と化学反応・化合せず、砂を繰り返し使用可能であること。
特性7:結合性
バインダーが砂を流動させパターン形状に追従させる。強すぎると砂落とし困難、弱すぎると鋳肌表皮が破損。
特性8:流動性
塑性と類似。砂が所望形状を取り込む能力。締め固め時の打撃を全体に伝達できること。
特性9:緑強度
以下に依存:
- 粒度
- 粒形・分布
- 粘土/バインダー種別・量
- 水分含有率
乾燥圧縮強度は水分添加で上昇し、作業不能な過湿状態でピークを迎える(図3.23)。緑強度の他特性依存性は図3.24参照。
産業技術
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