铬矿砂提高铸件精度的机理
水玻璃工艺通常应用于精密铸钢件的生产。传统的水玻璃铸造主要选用硅砂作为型砂和面砂。但是容易造成铸件体积膨胀或收缩,大大影响了铸件的尺寸精度。用铬矿砂代替硅砂后,可以减少由于尺寸误差造成的次品率。
铬矿砂主要矿物成分是FeO·Cr2O3,所以铬矿砂又被称为铬铁矿砂。低品位的铬铁矿砂铁含量高,是冶炼铬铁的原材料。铸造中用的铬铁矿砂是一种铬质精矿,Cr2O3成分不低于46%,FeO含量不高于25%,具有良好的耐火性能。将铬矿砂水玻璃砂使用于铸件的厚壁、凹槽、内角、孔隙等部位,可以达到光滑的铸造效果,避免了铸件粘砂,提高了表面质量水平。
这主要是由铬矿砂的理化性能造成的。
首先,铬矿砂的耐火温度高,通常可达到1900度以上。它高温下的抗碱性渣的性能良好,不会与铸件钢水中的氧化铁发生反应,避免了化学性的铸造粘砂。而硅砂的耐火温度低,1700度温度下熔化,而铸钢件特别是不锈钢的浇注温度可达1500-1700度。在此情况下,硅砂不能满足浇注温度的要求。
其次,铬矿砂的热导率高,与锆英砂接近,是硅砂的好几倍。浇注时,钢水首先跟铬矿砂面砂接触,热量很快被传导出去,铸件表面会加速凝固。面砂和铸件之间形成一层容易脱落的玻璃相物质,很容易清理,这样也提高了铸件的表面质量。
再次,铬矿砂的热膨胀系数很小,是硅砂的30-40%。在1700度以下铬矿砂无相变,体积在高温下保持稳定。而硅砂的热膨胀系数高,在500℃-600℃高温下,热膨胀率1达到1.75%。800℃下,硅砂急剧膨胀5%左右,容易引起型砂的变形,导致铸件发生孔缩、缩松等缺陷。铬矿砂制成的型砂不会在高温下发生变形,可以提高铸钢件的尺寸精度。