發(fa)動機缸體鑄件容易出現粘砂的地方是外模或型芯內的邊緣，由于缸體鑄件和小型鑄(zhu)件的幾何結構影響，這里的金屬在很長時間內都會保持液態，且這部分模型受熱較高。該缺陷可能出現在使用砂模法（尤其是濕砂法）制造的所有鑄件內，與材料無關，這是金屬液和造型材料的成分發生物理或者化學作用的結果。

粘砂(sha)和(he)滲透的(de)緊密聯系(xi)

導致(zhi)焦砂(sha)(sha)(sha)（燒結(jie)）和粘(zhan)(zhan)(zhan)砂(sha)(sha)(sha)的(de)融解相是金屬和造(zao)型材料反應的(de)結(jie)果。鑄件上的(de)缺陷肉眼可見。想要清(qing)楚地區(qu)分滲(shen)透缺陷和粘(zhan)(zhan)(zhan)砂(sha)(sha)(sha)缺陷是不可能的(de)。粘(zhan)(zhan)(zhan)砂(sha)(sha)(sha)往(wang)往(wang)出現在滲(shen)透和燒結(jie)之后。總(zong)之，即便未(wei)導致(zhi)報廢(fei)，粘(zhan)(zhan)(zhan)砂(sha)(sha)(sha)也會明(ming)顯增(zeng)加所需的(de)清(qing)潔工作(zuo)。

形成(cheng)成(cheng)因

發生(sheng)粘砂(sha)時(shi)，潤(run)濕(shi)應(ying)力(li)受到影響，滲(shen)透(tou)壓力(li)（參見滲(shen)透(tou)）在(zai)當(dang)前金(jin)屬靜壓力(li)作用(yong)(yong)下(xia)降(jiang)低，這明顯加劇了鑄件上的滲(shen)透(tou)。另一方面，在(zai)型腔內氧氣和造型材料間孔(kong)隙的作用(yong)(yong)下(xia)，可能會(hui)因金(jin)屬和造型材料間的反應(ying)出(chu)現形成硅酸鹽(yan)層（粘砂(sha)）的融解相(xiang)。

影(ying)響因素

根(gen)據(ju)以(yi)下(xia)反應流(liu)程，硅砂(sha)和粘土的潰散產物(wu)在高溫下(xia)與金屬氧化物(wu)（如FeO）反應并形成低熔(rong)點(dian)的正硅酸(suan)鹽：

2Fe + O2 _ 2FeO

Al2 O3 · SiO2 + 4FeO _ 2(2FeO · SiO2) + Al2 O3

正硅酸鐵

該過程中(zhong)生成的鐵氧化物能(neng)比金(jin)屬鐵更好(hao)地潤濕(shi)造(zao)型材料，這增(zeng)加(jia)了燒結和燃燒的可(ke)能(neng)性(xing)。通(tong)常(chang)，在(zai)金(jin)屬和造(zao)型材料反應(ying)(ying)的過程中(zhong)，可(ke)以預計中(zhong)間層相的形成。這些相因(yin)反應(ying)(ying)對象成分的潤濕(shi)性(xing)和反應(ying)(ying)活性(xing)不同而表現不同。前述金(jin)屬蒸氣的滲透增(zeng)加(jia)了粘砂的可(ke)能(neng)。 

下面以發動機缸體鑄件為例 ：

1.狹窄內腔部分(fen)的(de)機械(xie)粘砂

某些缸體的水(shui)腔在缸筒之(zhi)間設計有(you)通水(shui)結(jie)構(gou)，有(you)的通水(shui)結(jie)構(gou)窄而細，根據(ju)這種結(jie)構(gou)設計的砂芯(xin)(xin)擁(yong)有(you)薄片結(jie)構(gou)，比(bi)如4G20B缸體水(shui)套芯(xin)(xin)如下(xia)圖1：

圖1中的(de)四缸機水(shui)套(tao)有三(san)處過水(shui)結構，跨度(du)均為(wei)17mm，中間部分薄(bo)片的(de)高度(du)為(wei)80mm，厚度(du)4mm；兩側兩個薄(bo)片高度(du)僅40mm，厚度(du)3mm。

解剖檢查該缸(gang)體鑄件發現(xian)(xian)，過水結構在兩側(ce)高(gao)度(du)40mm部位出現(xian)(xian)粘砂并伴隨有缺口(kou)，如圖(tu)2和圖(tu)3：

2. 粘砂和缺口成因分析(xi)

出現(xian)缺口，是因為澆鑄時水套芯薄片(pian)部(bu)位膨脹(zhang)而(er)產(chan)生壓應(ying)力（擠壓）和砂芯強度不(bu)足造成(cheng)。

出現粘砂(sha)(sha)(sha)(sha)，是由(you)于砂(sha)(sha)(sha)(sha)型(xing)變形和薄片(pian)部位砂(sha)(sha)(sha)(sha)粒(li)排(pai)列不夠致密造成(cheng)的(de)。圖1中的(de)薄片(pian)砂(sha)(sha)(sha)(sha)芯部位在射芯時由(you)于模具(ju)內空間狹小，砂(sha)(sha)(sha)(sha)粒(li)進(jin)入困難(nan)；而且狹小空間的(de)表面積與體積比較(jiao)大，熱芯模具(ju)對覆膜(mo)砂(sha)(sha)(sha)(sha)加熱迅速，覆膜(mo)砂(sha)(sha)(sha)(sha)固化(hua)早，流(liu)動性(xing)喪失快(kuai)，導(dao)致填充砂(sha)(sha)(sha)(sha)粒(li)困難(nan)，難(nan)以緊實。

3.解決(jue)粘砂措施

我們使用寶(bao)珠砂(sha)(sha)作為覆膜砂(sha)(sha)原砂(sha)(sha)，制作水套芯，理由如下：

3.1寶(bao)珠砂(sha)(sha)(sha)真密(mi)(mi)度較(jiao)(jiao)大，同直徑同速(su)率(lv)的(de)砂(sha)(sha)(sha)粒在射芯(xin)時(shi)擁(yong)有的(de)動能(neng)為(wei)硅砂(sha)(sha)(sha)砂(sha)(sha)(sha)粒的(de)1.28倍(bei)，能(neng)提(ti)高砂(sha)(sha)(sha)芯(xin)致密(mi)(mi)程度。根據機械粘(zhan)砂(sha)(sha)(sha)的(de)滲(shen)透壓公式：P=2δcosα/r（式中δ為(wei)金(jin)屬液體表(biao)面張力，α為(wei)液體金(jin)屬與鑄型的(de)潤濕(shi)角，r為(wei)鑄型孔隙半(ban)徑），致密(mi)(mi)的(de)砂(sha)(sha)(sha)芯(xin)的(de)砂(sha)(sha)(sha)粒間孔隙半(ban)徑r較(jiao)(jiao)小，能(neng)夠抵抗粘(zhan)砂(sha)(sha)(sha)。

3.2寶珠砂(sha)粒(li)形圓整(zheng)，可以提(ti)高覆膜砂(sha)流動性(xing)，射(she)芯過程中砂(sha)粒(li)阻力小(xiao)，動能損失低，保證射(she)芯填充(chong)效果，從而減(jian)小(xiao)砂(sha)粒(li)間孔隙半徑r，抵抗粘砂(sha)。

3.3寶珠砂熱膨脹低，降低高溫時(shi)薄片(pian)砂芯(xin)承受的壓力，提高該薄片(pian)砂芯(xin)高溫時(shi)的穩定性。

3.4寶(bao)珠砂(sha)有較大(da)的(de)比熱容，在體積相同的(de)情況下，能夠吸(xi)收鐵水更(geng)多的(de)熱量，讓鐵水流動(dong)性減弱，更(geng)早結殼，從而抵抗粘(zhan)砂(sha)。

4.措施實(shi)施效果

澆鑄后檢查發現消除(chu)了粘(zhan)砂(sha)和缺口的(de)問(wen)題。如圖4：