石英砂在鑄造領域中的應用

砂型鑄造中，砂是基本的造型材料，其用量巨大，常常是鑄件質量的倍數。鑄造用砂也有不同的種類，而且差異顯著。其中，用量最大的當屬石英砂，也稱硅砂。石英砂的主要礦物質是石英——即二氧化硅(SiO2)。高質量的石英砂中，總的SiO2含量可高達99.5%，其余為長石和黑云母等雜質成分。鑄造用石英砂是用量最大的鑄造原砂，是一種重要的造型礦物材料，廣泛用于鋼鐵和有色金屬的鑄造。

根據我國機械行業標準中的有關鑄造標準砂的規定，鑄造用砂中的SiO2含量應大于90%。一般說來，不同地理環境下形成的石英砂其性能也有所區別。由于石英具有較高的耐火性和硬度，且其優良的工藝性能能夠滿足鑄造生產的種種基本要求，不僅可以用于傳統的粘土砂造型，同時可用于樹脂砂以及覆膜砂等先進的造型和制芯工藝，所以石英砂在鑄造生產中被大量而廣泛使用。許多大型現代化鑄造廠正在大量采用樹脂自硬砂等造型工藝，使得近年來硅質石英砂的使用量不斷增加。

作為造型材料的骨料，石英砂性能的好壞必定直接影響著鑄件的質量，鑄造廠對鑄造用砂的選擇一般有很多基本的要求?？梢?，石英砂在鑄造生產中起著舉足輕重的作用。正因為如此，對石英砂的各種物理化學性質及鑄造工藝性能的研究和探討一直是鑄造界科技人員密切關注的科研課題之一。

粗略統計，機械制造行業所用的鑄造砂，約占全球總產量的30%。國外對石英砂成分的一般要求：鑄鋼砂：SiO2≥98%，K2O+Na2O≤0.5%，CaO+MgO≤1.0%，含泥量≤0.2%，用量最多的粒級為：0.1～0.6 mm，大于0.6 mm、小于3.35 mm的也用一些。一般使用滾圓度比較好的天然砂，使用機制砂的比較少。

目前生產各種金屬制品的工藝之一是樹脂砂鑄造工藝，它是將熔融的金屬澆注到空心砂模中，其中硅砂是樹脂砂鑄造工藝中用于生產一次性砂模的主要造型材料。通過添加粘結劑等物質，將砂粒粘在一起形成具有機械強度的砂模。

隨著國內外鑄造行業特別是汽車行業的發展，各種樹脂粘結劑體系相繼問世。這些樹脂粘結劑系統使用砂、粘結劑和固化劑的混合物來制備砂模。在混合過程中，粘結劑和固化劑立即開始反應，并緩慢地將砂塑造成擁有一定機械強度的砂型或型芯，待其擁有足夠的強度后即可用于鑄造。樹脂粘結劑系統可以在短時間內實現固化和硬化，此外，它還消除了砂模制造和芯材制造之間的差異。因此，樹脂粘結系統適用于中小批量復雜鑄件的自動化生產。