制备湿砂模所用型砂的方法 本发明涉及具有优良流动性与优良结合能力的湿砂模即用来铸造铸件的砂模所用的型砂，以及制备该型砂的方法。
湿砂模所用型砂通常应当具备的重要性能，在于使用型砂能将湿砂模制备好，且温度高的熔融金属可令人满意地浇入用型砂制成了的湿砂模中而不使熔融金属受到不利影响。前者被描述为在常温下型砂的可模性这样一种性能。另一方面，后者则是型砂在高温下的性能。
为了制造铸模，首先型砂必须适合于一个精确模仿它的木模。然后，在铸模制成后，就把木模从铸模上撤走。在木模撤走后，砂模还必须保持其形状，且必须抗住来自熔融金属的压力、冲力等等。为了满足这些要求，型砂必须具有优良的流动性以及使砂粒彼此结合的能力。然而，一般来说，型砂的流动性与砂粒被结合在一起的性能(即结合能力)，是互不相容的。
按常规，要同时获得通常不相容的这两种性能，就只得常常使用优质粘土，尽管其含水量低也有强的铸模紧缩力，且由于石英砂具有良好流动性而只得常常用它来作集料，而石英砂颗粒成形不均匀且略圆。然而，优质粘土与成形不均匀且略圆地石英砂粒，年复一年越来越昂贵，这是由于从此类资源耗尽的角度来看所致的。因此，技术人员大量利用这两种互不相容的性能中的任何一种，而不是均使用优质粘土与成形不均匀且略圆的石英砂粒，来对付这种情况。即是说，技术人员基于认识到所要求的型砂具有流动性与结合能力通常互不相容这一问题，于是以改变一种性能的强度而依靠用湿砂模来寻求最佳制模条件。另外，为了保持型砂的条件，尽了许多努力在五种意义上来调整砂温、含水量、温度、湿度、等等。然而，在许多情况下，技术人员对型砂的质量还不满意。
本发明的发明者们调查过粘土及石英砂的情况。结果，他们认识到，只要以来源丰富的粘土与石英砂所得的型砂能表明有令人满意的流动性，可用的且耗资并不昂贵的粘土与石英砂，有丰富的资源。
所以，本发明的目的，是提供具有高度可模性必需的适当流动性与砂模制成后令人满意的铸模强度必需的结合能力这样一种型砂，以及制备这种型砂的方法。
本发明的发明者们广泛调查了型砂所要求的流动性与结合能力。结果，他们认识到，在型砂适合于木模这个工序中要求流动性，而在后续几个工序及砂模形成之后则要求结合能力。他们还认识到，如果砂粒外层的表面部分是由粘土构成且水份干燥了，就可获得流动性；如果外层的较深部分湿润，砂模制成后的结合能力即铸模强度就可获得。基于这种认识，他们经过研究，找到了一种制备可满足这些必要条件的型砂所用方法。当他们研究时，他们注意到，当揉混石英砂、粘土及水以便制成湿型砂、以便冷却混砂槽内的物体时，槽内压力减小得形成真空状态，从而使湿型砂所含水份蒸发。基于这个事实，他们认为，如果被揉混的湿型砂被真空干燥一段预定时间，湿型砂外层(即粘土层)的表面部分会由于该部分所含水份蒸发而干燥，而外层的较深部分依然湿润。本发明就是基于这些研究结果而完成的。
因此，本发明提供一种包括石英砂、粘土及水的型砂粒，其核心部分基本上由石英砂构成，外层则由粘土与水构成，其特征在于：外层的表面部分是干燥的，而外层的较深部分是湿润的。
另外，本发明提供一种制备湿砂模所用型砂的方法，其特征在于：它包括揉混石英砂、粘土及水而生产湿型砂颗粒的几道工序，每个颗粒的核心部分基本上由石英砂构成而外层包括粘土与水，外层包括一个表面部分与一较深部分，在0至0.3个大气压的减压状态下干燥上述湿型砂0.5至30秒，以便使上述表面部分干燥并使上述较深部分保持湿润状态。
上述干燥工序，可在一个用空气将上述湿型砂送往料斗而用的槽中进行，或在型砂吹入式制模设备的装砂容器中进行。
尽管美国专利第4,620,586号公开了回收铸造用砂的方法，将热的湿铸造用砂置于减压下，但其应用减压进行此道工序的目的，与本发明的真空干燥工序的目的不同。
图1的模拟图，显示本发明的型砂颗粒中含水量分布情况。
下面详述本发明的一个推荐实施例。
在进行真空干燥之前的湿型砂，可以用任何常用方法在通常条件下制备。该型砂包括石英砂、粘土与水，还可包括一些选用成份例如通常用于型砂的添加剂。石英砂可以是通常用于这方面的石英砂(例如Flattery石英砂，等等)，或者大量存在且不昂贵但被人认为难以用来制造湿砂模的石英砂(如河沙)。河沙可能带有角度形状或次角度形状。粘土可以是通常用于这方面的粘土(例如钙-膨润土，等等)，或者大量存在且不昂贵但被人认为难以用来制造湿砂模的粘土(例如高岭土，等等)。
被揉混的湿型砂在0至0.3个大气压的减压状态下被真空干燥0.5至30秒。减压最好为0至0.1个大气压。真空干燥的那段时间最好为0.5至1秒，然而，也可采用5至30秒的时段。这些条件，是考虑到型砂要达到合要求的湿度条件而确定的。本发明中的真空干燥时段，也是考虑到不要使制模方法的定时循环受到影响而确定的。
真空干燥最好在一个用空气将揉混石英砂、粘土与水所得湿型砂送往料斗而用的槽中进行。真空干燥或最好在一型砂吹入式制模设备的装砂容器中进行。本发明所限定的真空条件，可在用空气运送湿型砂所用的槽中，或在装砂容器中实现。该槽或该装砂容器在揉混之后的一个工序中采用。
图1所示模拟图，显示本发明的型砂颗粒中含水量分布情况。
型砂颗粒外粘土层2表面上释出的水及表面部分3中所含的水，被本发明的真空干燥蒸发短短一段时间。因此，外粘土层2的表面部分3就变得干燥了。从而，该型砂显示出与干燥过的型砂的流动性一样的优良流动性。表面部分3的含水量，约为外层平均含水量的1/5。
与此相对照，石英砂核心部分1上的外粘土层2的较深部分4，含有水份并保持其湿润状态。由于此较深部分4含有水份，当型砂颗粒受压时，此部分4就显出结合能力以提高砂模的强度。
从上述说明显然可见，由于被揉混的温型砂在0至0.3个大气压的减压状态下被干燥0.5至30秒，型砂外层的表面部分就被干燥，而其外层的较深部分保持湿润状态。因此，在本发明中，各种不同的石英砂与粘土，包括那些通常被人认为难以用来制造湿砂模的石英砂与粘土，均可用作原料。这一事实导致显著的效果。
另外，本发明的这道工充并不影响制模方法的定时循环。例子
为了说明本发明的用途与效果，下面举几个试例：
1．制备型砂的方法
用常规方式将石英砂、粘土与水揉混在一起得出一种型砂的一些样本。这些样本中的含水量，控制为占石英砂、粘土与水几者总重量的3.5％、4.0％及4.5％。
此处所用石英砂为Flattery石英砂。Flattery石英砂包含99.8％的SiO2、0.03％的Al2O3、0.01％的Fe2O3、不到0.01％的CaO，以及不到0.01％的MgO。所用的粘土为钙-膨润土。
然后，让本发明的型砂样本承受0.1个大气压压力状态下的真空干燥10分钟。
2．成型性的测试方法
把型砂经过一个6眼筛倒入一个高100毫米、直径50毫米的圆筒中，多出的型砂拿走。然而，用10kg/cm2的挤压力来挤型砂。在圆筒中受此挤压的型砂高度降低率定为X。
由于此例中圆筒的高度为100毫米，成型性指数(条件转移值，CBvalue)按如下公式计算：
3．砂模强度的测试方法(JIS Z-2604)使用符合JIS Z-2603(《日本工业规格》Z-2603号)给定的方法所制备的样本。具体而言，将型砂倒入一个高110至150毫米、内径50毫米的圆筒中，该圆筒中事先已安置了一块支承板。接着，用一挤压器挤压型砂3次，使受试样本高度为50毫米。再把受试样本倒出圆筒。把受试样本装在一个压力测定计上，以约30g/cm2/S的速度施压直至该样本被摧毁。
压力强度极限按如下公式计算：
4．表面稳定性指数的测试方法
(样本)使用符合《日本工业规格》Z-2603号给定方法所制备的样本。
(设备)使用一台杆-塞式摇筛机。筛有6个眼。通常，该摇筛机的转速为240转/分，转动半径为15毫米。
(测定法)将样本置于6眼筛上，接着把该筛装在摇筛机上，并将摇筛机驱动1分钟。
(计算)表面稳定性指数按如下公式计算：
5．结果与讨论
(1)成型性
表1显示条件转移值
表1 含水量％未承受真空干燥的受控型砂的条件转 移值本发明的被真空干燥了的型砂的条件转移值 3.5 32 28 4.0 35 32 4.5 39 37
本发明的型砂样本表明，其条件转移值比受控型砂的低。
本发明的型砂样本，其流动性比受控型砂的更优良。因此，圆筒中注入的本发明的型砂样本，要比用与本发明的型砂样本对应的受控型砂条件下所注入者更紧密。结果，圆筒中所装本发明的型砂样本，所受挤压程度，要此用与本发明的型砂样本对应的受控型砂条件下所受者更小。
(2)砂模强度与表面稳定性指数
表2显示砂模强度与表面稳定性指数
表2用未承受真空干燥的受控型砂所制试 样用本发明的真空干燥过的型砂所 制试样 砂模强度 1.3kgf/cm2 1.3kgf/cm2表面稳定性指数 91％ 90％
试样即以压模法用本发明的样本所制备的砂模，其强度与表面稳定性指数，与用受控样本所制备的试样的相当。