鋳物砂とは？-種類と性質

モールディングサンドとは何ですか？

鋳物砂は、鋳物砂とも呼ばれ、湿らせて圧縮したり、油を塗ったり、加熱したりすると、しっかりと詰まってその形状を維持する傾向がある砂です。金型キャビティを準備するための砂型鋳造のプロセスで使用されます。

成形に使用される主な原料は、他の材料では得られないいくつかの主要な特性を提供するため、成形砂です。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要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。

• シリカ（SiO2）-86〜90％、
• アルミナ（Al2O3）-4〜8％
• 酸化鉄（Fe2O3）-2〜5％、少量のTiの酸化物
• Mn
• Ca、およびいくつかのアルカリ性化合物。

天然砂/緑砂

緑砂とも呼ばれ、天然資源から採取されます。唯一のバインダーとして水が含まれています。含水率を長期間維持し、作業範囲が広く、金型のパッチや仕上げが容易であるという利点があります。

緑砂は、砂、ベントナイト粘土、微粉炭、および水の集合体です。その主な用途は、金属鋳造用の型を作ることです。骨材の大部分は常に砂であり、多くの場合、シリカの形の均一な混合物です。

粘土の比率については多くのレシピがありますが、それらはすべて、成形性、表面仕上げ、および高温の溶融金属の脱気能力の間で異なるバランスを取ります。通常、海の石炭と呼ばれる石炭は、5％未満の比率で存在し、溶融金属の表面で部分的に燃焼して、有機蒸気のガスを放出します。

砂型鋳造は、関連する材料が単純であるために行われている鋳造の最も初期の形態の1つです。同じ単純さのために、それは依然として金属を鋳造するための最も安価な方法の1つです。コキールを使用する方法など、他の鋳造方法は、より高品質の表面仕上げを誇りますが、コストが高くなります。

緑砂（他の鋳物砂のように）は通常、鋳造労働者が「フラスコ」と呼ぶものに収容されます。これは、底または蓋のない箱に他なりません。ボックスは2つに分割され、使用時に積み重ねられます。半分はそれぞれコープフラスコとドラッグフラスコと呼ばれます。

すべての緑砂が緑色であるわけではありません。しかし、それが湿った状態で使用されるという意味で「緑」と見なされます（緑の木に似ています）。鋳造金属連盟のウェブサイトによると、別の鋳造方法は、溶融金属を注ぐ前に成形砂を熱乾燥することです。この乾式砂型鋳造プロセスにより、より重い鋳造に適したより剛性の高い型が得られます。

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、砂を成形することをお勧めします。

鋳鋼用の生砂の組成は以下の通りです。

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砂があります。これらの特殊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、裏打ち砂、コアサンド、ドライサンド、フェーシングサンド、グリーンサンド、ロームサンド、パーティングサンド、システムサンドなど、用途に応じて様々なタイプに分類できます。

1。裏打ち砂または床砂

裏打ち砂または床砂は、表向きの砂を裏打ちするために使用され、成形フラスコの全容積を満たすために使用されます。裏打ち砂は、古くて繰り返し使用される鋳物砂が、炭塵の添加や溶湯との接触による燃焼により黒色であるため、黒砂と呼ばれることもあります。

2。コアサンド

コアサンドはコアの製造に使用され、オイルサンドとも呼ばれます。コアサンドは、亜麻仁油、樹脂、軽質鉱油、その他の結合材料で構成されるコアオイルなどのオイルバインダーと混合された高濃度の珪砂です。経済性のために、ピッチまたは小麦粉と水を大きなコアに使用することもできます。

3。乾いた砂

型と芯を作った後、適切なオーブンで乾燥または焼き上げた生砂を乾燥砂と呼びます。それは、より強い強度、剛性、および熱安定性を備えています。乾いた砂は主に大きな鋳物に使用されます。この砂で作られた型は、乾いた砂型として知られています。

4。砂に面している

向かい合う砂が型の面を形成します。パターンの表面に隣接しており、型を流し込むと溶融金属と接触します。パターンの周り、したがって型の表面の最初のコーティングは、砂に面することによって与えられます。対面する砂は高強度の不応性を持っています。対面砂は珪砂と粘土でできており、使用済みの砂は使用していません。

金属が砂に焼き付くのを防ぐために、砂に面する際にさまざまな形態の炭素が使用されます。鋳鉄の生砂用の対面砂混合物は、25％が新鮮で特別に準備されたもので、5％が海炭で構成されている場合があります。

それらは時々表面を作るために6-15倍の細かい成形砂と混合されます。型の中の対面する砂の層は、通常20〜30mmの範囲です。鋳物砂の総量の10〜15％が対面砂です。

5。緑砂

緑砂は、焼戻し砂または天然砂としても知られています。これは、珪砂と18〜30％の粘土を混合したばかりで、含水率は6〜8％です。粘土と水は緑砂の結合を提供します。細かく、柔らかく、軽く、多孔質です。

緑砂は手で握ると湿り気があり、圧力をかけた状態で形と印象を保ちます。この砂で作られた型は裏打ちを必要としないため、生砂型として知られています。

Greensandは簡単に入手でき、低コストです。 Greensandは、鉄および非鉄鋳物の製造に一般的に使用されています。

6。ローム砂

ローム砂は、砂と粘土を水と混ぜ合わせて薄いプラスチックペーストにします。ローム砂は、水の30〜50％と18％もの高い粘土を持っています。ローム成形にはパターンを使用せず、スイープにより成形に形状を与えます。ロームサンドは、大きなねずみ鋳鉄の鋳物に使用されるローム成形に特に使用されます。

7。別れの砂

バインダーや水分を含まないパーティングサンドは、緑砂がパターンにくっつかないようにするため、またパーティング表面に砂が付着せずに引きずって分離できるようにするために使用されます。別れの砂は、別れのほこりと同じ目的を果たす、きれいな粘土を含まない珪砂です。

8。システムサンド

機械成形が採用されている機械化された鋳造所。システムサンドは、成形フラスコ全体を充填するために使用されます。機械式砂の準備および処理ユニットでは、対面砂は使用されません。使用済みの砂は、水と特殊な添加剤を加えることで洗浄され、再活性化されます。

これはシステムサンドとして知られています。型全体がこの系砂でできているため、鋳物砂の強度、透水性、耐火性などの特性は、裏打ち砂よりも高くなければなりません。

鋳物砂の特性

砂とコアサンドの成形に必要な基本的な特性は、以下に説明するように、接着性、凝集性、崩壊性、流動性、乾燥強度、グリーン強度、浸透性、不応性です。

1。接着性

密着性とは、鋳物砂を成形して付着させたり、鋳物箱の内壁に鋳物砂を付着させるなどの異物に付着させたりする性質です。

2。凝集性

凝集性は、砂粒粒子が相互作用し、鋳物砂内で互いに引き付け合うことにより、鋳物砂の特性です。したがって、成形砂の結合能力が強化され、成形砂とコアサンドのグリーン、ドライ、およびホット強度の特性が向上します。

3。折りたたみ可能性

金型内の溶融金属が固化した後、金属の自由な収縮が起こるように砂型は崩壊可能でなければならず、これは収縮する金属の裂け目または亀裂を自然に回避するであろう。崩壊性がない場合、金属の収縮は型によって妨げられ、したがって鋳造物に裂け目および亀裂が生じる。このプロパティはコアで非常に必要です。

4。乾燥強度

溶融金属が金型に注入されるとすぐに、溶銑に隣接する砂層の水分が蒸発し、この乾燥砂層は、流動中の金型壁の侵食を回避するために、その形状に対して十分な強度を備えている必要があります。溶融金属。乾燥強度は、液体金属の静水圧によって引き起こされる金型キャビティの拡大も防ぎます。

5。流動性または可塑性

流動性または可塑性は、砂が圧縮されて流体のように振る舞う能力です。突っ込んだときにパターンのすべての部分に均一に流れ、突っ込んだ圧力をすべての方向に均等に分散します。

一般に、砂の粒子は角や突起の周りを移動するのに抵抗します。一般に、流動性はグリーン強度の低下とともに増加し、逆もまた同様です。砂の粒径が小さくなると流動性が増します。流動性は、砂の水分と粘土の含有量によっても異なります。

6。グリーンストレングス

水を混ぜた後の緑色の砂は、型の作成と取り扱いを可能にするのに十分な強度と靭性を備えている必要があります。このため、砂粒は接着性である必要があります。つまり、砂粒は別の物体に付着できる必要があります。そのため、密着性の高い砂粒が成形箱の側面に付着します。

また、砂粒は凝集性として知られる特性、すなわち砂粒が互いにくっつく能力を持たなければならない。この特性により、金型を壊すことなく型からパターンを取り出すことができ、溶融金属の流動中に金型壁面の侵食が発生しません。

緑の強さは、穀物の形と大きさ、粘土の量と種類、含水率にも依存します。

7。透過性

透過性は、溶融金属が金型に注がれたときに金型内に存在する、または生成される空気、ガス、または湿気を逃がすための鋳物砂の多孔性とも呼ばれます。注湯および凝固プロセス中に生成されるこれらのガスはすべて、逃げる必要があります。そうしないと、鋳造に欠陥が生じます。

透水性は、鋳物砂の粒径、粒子形状、水分と粘土の含有量の関数です。砂の突っ込みの程度は、型の浸透性に直接影響します。ベントロッドを使用してベントすることにより、カビの透過性をさらに高めることができます。

8。不応性

耐火性とは、砂を成形して、砕けたり溶けたりすることなく高温に耐えることができるため、健全な鋳造が容易になることと定義されています。それは砂を成形することの非常に重要な特徴です。不応性は限られた範囲でしか増加できません。

耐火性の悪い鋳物砂は鋳物表面に焼き付き、滑らかな鋳物面が得られない場合があります。耐火性の程度は、SiO2、つまり石英の含有量、および粒子の形状と粒子サイズによって異なります。

SiO2含有量が高く、粒子の体積組成が粗いほど、鋳物砂とコアサンドの耐火性が高くなります。耐火性は、砂の融点ではなく、砂の焼結点によって測定されます。

9。鋳物砂のその他の特性

上記の要件に加えて、鋳物砂が鋳物に付着したり、金属と化学的に反応したりしてはなりません。鋳物砂は、経済的に安価で、自然界で簡単に入手できる必要があります。経済的な理由から再利用可能である必要があります。その熱膨張係数は十分に低くする必要があります。