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铸造造型中,铬矿砂作为特种砂,凭借其独特的物理和化学性质,在提升铸件质量、优化工艺流程方面发挥着关键作用,具体作用如下:
1.抗碱性渣侵蚀,防止热化学粘砂
化学稳定性强:铬矿砂的主要成分为Cr₂O₃,与熔融金属接触时不与氧化铁等发生化学反应,能有效抵抗碱性渣的侵蚀。
避免粘砂缺陷:在铸造不锈钢、合金钢等高温合金时,传统硅砂易与金属氧化物反应生成低熔点化合物,导致铸件表面粘砂。而铬矿砂的化学惰性可避免这一问题,确保铸件表面光洁度。
2.固相烧结特性,防止机械粘砂
形成致密烧结层:在高温下,铬矿砂表面发生固相烧结,形成一层致密的氧化铬保护层,阻止熔融金属渗透。
减少机械粘砂:可有效防止金属液渗入砂型间隙,避免铸件表面出现机械粘砂,尤其适用于厚大铸件或复杂结构件的铸造。
3.高热导率,促进定向凝固
加速冷却:铬矿砂的热导率是硅砂的2-3倍,能快速传导钢水热量,使铸件按顺序凝固。
减少内部缺陷:通过促进方向性凝固,可减少气孔、缩松等内部缺陷,提升铸件的致密度和力学性能(如硬度、冲击韧度)。
替代冷铁:在造型(制芯)时,铬矿砂可部分替代冷铁,简化工艺流程,同时保持激冷效果,适用于大型厚壁铸件的生产。
4.热膨胀系数低,提高尺寸精度
减少变形风险:
铬矿砂的热膨胀系数小,在铸件凝固过程中体积变化小,能有效减少因砂型膨胀导致的铸件变形或裂纹。
5.优化涂料性能,提升表面质量
耐火骨料作用:将铬矿砂磨粉后用于铸造涂料,可作为耐火骨料,提高涂料的耐火度和化学稳定性。
减少涂层缺陷:在砂型表面刷涂含铬矿砂的涂料,可增强涂层与砂型的结合力,减少涂层剥落或气孔等缺陷。