我國造型材料60多年的進(jìn)步有多大
發(fā)布時(shí)間：2016-10-11 19:45 來源：tommy 閱讀：
鑄造行業(yè)是機(jī)械工業(yè)中的基礎(chǔ)行業(yè)，其他產(chǎn)業(yè)部門的發(fā)展也都離不開鑄件，隨著我國經(jīng)濟(jì)的振興，鑄造行業(yè)不斷發(fā)展壯大。上世紀(jì)50年代初，我國的鑄件產(chǎn)量微不足道，自2000年起產(chǎn)量就一直居世界各國的首位，目前鑄件年產(chǎn)量約占全世界總產(chǎn)量的三分之一。60多年來的進(jìn)步和發(fā)展，令舉世矚目。
一、60多年來我國在造型材料方面的進(jìn)步
1950年以前，我國鑄造生產(chǎn)單位造型工藝和造型材料的應(yīng)用情況大體上是：
?。?）中、小型鑄鐵件為主，造型基本上都是用粘土濕型砂、手工作業(yè)，老式的震、壓式造型機(jī)，如果不能說完全沒有，那也是鳳毛麟角。
（2）少數(shù)大、中型鑄鐵件采用粘土砂烘干型，全部手工作業(yè)；
?。?）鑄鋼件產(chǎn)量很少，全部采用粘土砂烘干型，手工作業(yè)；
（4）制芯方面，一般的芯子都用粘土砂制造，簡單的芯子直接用濕芯，多數(shù)經(jīng)烘干后使用。少數(shù)形狀復(fù)雜的芯子用油砂制造。
當(dāng)時(shí)，絕大部分鑄造廠家都沒有混砂機(jī)，型砂都是堆在地面上，由工人用鐵锨混合，所用的材料主要是天然含有粘土的原砂（天然粘結(jié)砂）。南京附近，六合一帶產(chǎn)出的紅砂質(zhì)地均勻，粒度也很合適，一度聞名遐邇，應(yīng)用廣泛。天然粘結(jié)砂中的粘土與砂粒長時(shí)間共存，分布狀態(tài)很好，在此基礎(chǔ)上，添加部分天然硅和少量水，比較容易混勻，非常適用于缺少混砂機(jī)的生產(chǎn)條件。
對型砂性能的控制，一般都沒有檢測條件，由老師傅用手握捏、憑手感判斷其是否適用。
現(xiàn)在，我國鑄件年產(chǎn)量多于美國、日本、德國、英國、法國等主要工業(yè)國家鑄件產(chǎn)量的總和。在造型材料方面，情況也大為改觀：
?。?）在制造中、小型鑄鐵件方面，各種式樣的高壓自動(dòng)造型生產(chǎn)線當(dāng)在300條以上，由震、壓式造型機(jī)組成的造型線更是不計(jì)其數(shù)。所用的型砂都用混砂機(jī)混制，一般都在現(xiàn)場檢測型砂的主要質(zhì)量參數(shù)，條件較好的鑄造廠實(shí)現(xiàn)了性能的在線控制；
?。?）大、中型鑄鐵件基本上全都用樹脂自硬砂造型，并配備有混砂機(jī)和砂再生設(shè)備；
?。?）鑄鋼件生產(chǎn)方面，完全淘汰了粘土砂烘干型，全部改用水玻璃砂或樹脂自硬砂造型；
（4）制芯方面，除少數(shù)小件采用粘土砂外，廣泛采用采用各種樹脂粘結(jié)砂制芯。大批量生產(chǎn)的鑄件，普遍采用殼芯、冷芯盒等工藝，裝備有制芯中心的企業(yè)也很多。
由于造型材料涉及的范圍很廣，不可能在一篇短文中作比較全面的概括，以下，只能就造型材料所用主要原材料的情況，來回顧60年來鑄造行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。
二、造型材料所用主要原材料的供應(yīng)條件
60多年前，全國沒有一家專業(yè)為鑄造廠提供造型材料的企業(yè)，對相關(guān)的資源條件也知之甚少，各鑄造廠所需的造型材料，只能自行就近尋求貨源，材料的加工、處理非常粗放，也無法對原材料提出較高的質(zhì)量要求。
從第一個(gè)五年計(jì)劃開始，我國就著手尋求鑄造用硅砂的生產(chǎn)基地，隨著鑄造生產(chǎn)的發(fā)展，逐步建立了相當(dāng)完整的造型材料生產(chǎn)、供應(yīng)體系，產(chǎn)品質(zhì)量也不斷提高，這是保證我國鑄造行業(yè)健康發(fā)展的重要條件。
1．生產(chǎn)鑄鐵件所用的硅砂
從內(nèi)蒙的通遼、赤峰，到河北圍場一帶廣大的地區(qū)，蘊(yùn)藏有大量的天然沉積硅砂，雖然SiO2含量不太高（略高于90％），但粒形圓整，含泥量相當(dāng)?shù)?，非常適合生產(chǎn)鑄鐵件使用。
目前，已在通遼、赤峰、圍場一帶建立了大量設(shè)備條件很好的采砂場，全都采用水力分級。按用戶的要求，也供應(yīng)含泥量低于0.3％的擦洗砂。有的廠家還供應(yīng)制造殼型、殼芯用的覆膜砂。
這一帶產(chǎn)出的天然硅砂，完全可以滿足東北、華北地區(qū)鑄鐵件生產(chǎn)的需求。
江西鄱陽湖沿岸，也蘊(yùn)藏有大量天然沉積硅砂，SiO2含量大致與通遼一帶的硅砂相當(dāng)，而砂粒的形貌略遜一籌。這一地區(qū)的硅砂也已大量開采，并有完備的加工、處理設(shè)施，而且產(chǎn)品有水運(yùn)之便，可滿足華東及其周邊地區(qū)鑄鐵件生產(chǎn)的需求。
河南省中牟、新鄭一帶也蘊(yùn)藏有大量沉積硅砂，雖然SiO2含量只有80％左右，粒形也以多角形為主，但洛陽拖拉機(jī)公司長期的生產(chǎn)實(shí)踐證明，用于配制鑄鐵用粘土濕型砂是沒有問題的?，F(xiàn)在，這一地區(qū)已建立不少采砂場，而且大都裝備有水洗、擦洗設(shè)備，是向河南、湖北等中原地區(qū)鑄鐵廠供應(yīng)原砂的基地。
生產(chǎn)鑄鐵件所用的硅砂，除以上所述的三個(gè)主要基地外，遼寧、河北、山東、江蘇、四川、湖北、湖南、陜西、甘肅、新疆等地，也都有規(guī)模較小的礦源。
2．生產(chǎn)鑄鋼件所用的硅砂
生產(chǎn)鑄鋼件所用的硅砂，一般要求SiO2含量在95％以上。目前，主要產(chǎn)地是福建沿海一帶，已逐步建立了很多規(guī)模相當(dāng)大、設(shè)備條件良好的生產(chǎn)基地，產(chǎn)量完全可以滿足我國鑄鋼行業(yè)的需求。
福建沿海產(chǎn)出的天然硅砂，SiO2含量一般都在95％左右，大部分都可用于制造鑄鋼件，按照當(dāng)?shù)氐牧?xí)慣，將其分為“海砂”和“沉積砂”兩種。
“海砂”是取自海邊潮間帶附近的砂，雜質(zhì)較多，SiO2含量一般在92％～97％之間，但砂粒基本上為圓形。海砂開采方便，而且在某一礦點(diǎn)開采后，可在海潮的作用下得到自然的補(bǔ)充。
“沉積砂”大都沉積在海岸附近，礦點(diǎn)表面的覆蓋土層大致厚1m左右，砂層一般在4～8m之間，供應(yīng)的原砂SiO2含量大都在97％左右，但砂粒主要為多角形。
晉江地區(qū)沿海近百公里的海岸線一帶都有硅砂礦源，目前主要生產(chǎn)供應(yīng)“海砂”，年供砂量約20萬噸。晉江中部砂區(qū)海砂的品位較高，SiO2含量94～97％，適合制造鑄鋼件用。
晉江地區(qū)“沉積砂”的品位更高一些，目前基本上尚未開發(fā)利用。
福建東山島是優(yōu)質(zhì)硅砂的主要產(chǎn)地。東山“海砂”的含泥量低，SiO2含量95％～97％。東山的“沉積砂”品位更高，主要產(chǎn)地是梧龍和山只。
福建平潭出產(chǎn)的硅砂主要是“海砂”和風(fēng)積砂，SiO2含量為95％左右，顆粒形狀也較好。
福建長樂沿岸也有大量的硅砂可供開采，但其品位較晉江、東山和平潭的硅砂略低，SiO2含量為90％～95％。
除福建沿海以外，廣東新會(huì)、臺(tái)山一帶，海南東方、儋州一帶，也都出產(chǎn)可供生產(chǎn)鑄鋼件的硅砂。
3．鑄造用膨潤土
1950年以前，我國鑄造業(yè)界對膨潤土還是非常陌生的。無論配制粘土濕型砂或是干型用砂，大多采用天然粘結(jié)砂，再加入天然硅砂和水，由人工混配而成。少數(shù)鑄造廠用天然硅砂、粘土和水配砂，所用的粘土也是高嶺土質(zhì)粘土，當(dāng)時(shí)有人稱之為“陶土”，即現(xiàn)在通稱的耐火粘土。
在混砂條件很差的情況下，用天然硅砂、粘土和水配砂，很難調(diào)配均勻。50年代初期《機(jī)械工人》雜志就曾經(jīng)介紹過一項(xiàng)提高混砂質(zhì)量的經(jīng)驗(yàn)：先將粘土和水調(diào)成泥漿，然后再加入砂中混合。
現(xiàn)在，我國鑄造行業(yè)中所用的粘土濕型砂，除個(gè)別特殊條件下用天然粘結(jié)砂外，基本上全都是以膨潤土為粘結(jié)劑混配而成的。目前，我國鑄造行業(yè)每年膨潤土用量估計(jì)在120萬噸以上。
在鑄造行業(yè)快速發(fā)展的推動(dòng)下，我國很重視膨潤土資源的開發(fā)，目前這一產(chǎn)業(yè)已具有可觀的規(guī)模，除產(chǎn)量大幅度增長外，加工、處理的工藝也不斷改善，產(chǎn)品質(zhì)量已達(dá)國際水平。
全世界現(xiàn)已探明的膨潤土總儲(chǔ)量約25億噸，其中，美國、中國、和俄羅斯的儲(chǔ)量最多，約占3/4，其次是西班牙、希臘和德國。全世界膨潤土的礦藏中，鈣基膨潤土約占70％～80％，鈉基膨潤土的儲(chǔ)量不多，主要在美國西部的Wyoming州及其周邊地區(qū)，
目前，全世界膨潤土年產(chǎn)量約1000萬噸，其中，美國約500～600萬噸，中國250～300萬噸，日本約60萬噸，西班牙、希臘和德國都在50萬噸左右。
我國膨潤土礦藏分布很廣，但主要是鈣基膨潤土，鈉基膨潤土目前尚未發(fā)現(xiàn)有開采價(jià)值的礦點(diǎn)，品位也不很好。
我國膨潤土的主要產(chǎn)區(qū)是遼寧建平、凌源、黑山一帶，不僅儲(chǔ)量豐富，而且出產(chǎn)的鈣基膨潤土品質(zhì)很好，已成為世界各國關(guān)注的重點(diǎn)。許多國際知名企業(yè)，如世界最大的膨潤土生產(chǎn)、供應(yīng)廠商美國膠體公司（American Colloid Company），以生產(chǎn)人工活化鈉基膨潤土著名的德國南化公司，希臘的Silver & Baryte公司等，都已在這一帶建立獨(dú)資或合資生產(chǎn)企業(yè)。
浙江的臨安、余杭一帶，安徽的黃山、銅陵、六安一帶，河南信陽一帶也有比較豐富的礦藏。
此外，吉林、河北、山東。江蘇、湖北、福建、廣西、四川、新疆等省（區(qū)）也都有膨潤土產(chǎn)出。
由于國產(chǎn)膨潤土中鈣基膨潤土占90％以上，為了提高粘土濕型砂的質(zhì)量，目前鑄造行業(yè)中所用的膨潤土，除少數(shù)外資企業(yè)、合資企業(yè)自美國進(jìn)口少量天然鈉基膨潤土外，大都是經(jīng)活化處理的人工鈉基膨潤土。
4．各種化學(xué)硬化型砂粘結(jié)劑
自上世紀(jì)50年代以來，隨著我國鑄造生產(chǎn)的發(fā)展，各種化學(xué)硬化粘結(jié)劑都逐步在生產(chǎn)中應(yīng)用，并建立了專業(yè)化的生產(chǎn)體系。
最早應(yīng)用的化學(xué)硬化粘結(jié)劑是水玻璃，起初是用土法熬制，隨著鑄造生產(chǎn)的發(fā)展，水玻璃的生產(chǎn)方法不斷改善，質(zhì)量也不斷提高，現(xiàn)在，各種改性水玻璃、有機(jī)酯硬化劑都可充分供應(yīng)，無匱乏之虞。
我國各類樹脂的應(yīng)用起步較晚，上世紀(jì)70年代后期才開始應(yīng)用，但發(fā)展速度很快?，F(xiàn)在，各種呋喃樹脂、諾沃臘克酚醛樹脂、堿性酚醛樹脂、酸硬化酚醛樹脂、尿烷樹脂和相應(yīng)的硬化劑都能充分供應(yīng)，品種齊全，不但滿足國內(nèi)需求，而且還有相當(dāng)數(shù)量的樹脂出口。目前，我國鑄造用樹脂的消費(fèi)量和鑄造樹脂的產(chǎn)量均居世界各國的首位。
