粘土湿型砂具有取材方便、资源丰富、易于造型、成本低廉等特点,是铸造生产中最常用的造型材料。为了防止铸件产生化学粘砂现象,提高铸件表面质量,减少后续清理工作量,通常在粘土砂中加入煤粉。但是,煤粉粘土砂在铸造以及废砂排弃过程中污染环境、浪费能源、成本较高,给工厂带来污染、影响工人身体健康和增加生产成本。鉴于煤粉粘土砂的缺点,东华大学开发了一种无煤粉天然粘土砂,该湿型砂不需要煤粉类添加物就能避免粘砂现象的发生。它不仅污染小、节省能源、回用性好,而且生产出的铸铁件表面质量和尺寸精度十分优良。然而,无煤粉粘土砂在混砂过程中存在一定的结团现象。天然粘土砂在混砂过程中产生的结团现象的主要危害有:(1)影响型砂整体的均匀性,使得其强度下降,不利于造型;(2)降低砂型型腔表面的光洁度,影响铸件表面质量;(3)可能造成型废、掉砂,气孔和砂孔缺陷;(4)影响型砂流动性,不利于制作复杂的铸型;(5)由于需要用筛网筛去粘土团,降低了生产率,增加了劳动强度。因此研究并解决结团现象对于提高无煤粉天然粘土砂的混砂质量和混砂效率,进而提高铸型和铸件的质量具有重要的意义;并且对于解决其他粘土砂混砂过程中产生的结团现象也有重要的借鉴意义。通过对粘土砂粘结机理的了解和对混砂过程中结团现象的机理的分析,可以发现水分分布不均匀和粘土分布不均匀即混砂不充分等情况是结团现象出现的重要因素。由此可见,让水分在粘土砂中均匀分布或加.入添加剂以有利于混制使混砂更均匀都有可能降低粘土砂混砂过程中的结团现象。在混砂过程中改变加水方式,采用喷水的方式加水使水分均匀分布。试验结果表明,采用喷水雾加水的方式并不理想;而喷水滴加水的方式对改善结团度略有帮助,虽然效果并不是非常显著,但是大块的粘土砂团出现减少,仍然是一种可以考虑使用的补充水分的方式。在混砂过程中改变加水顺序,采用在砂中先加水湿混再加土混制的方法使水分均匀分布。试验结果表明在原砂中先加水湿混再加土混制的工艺可以在略微提高抗压强度的同时大幅度降低型砂结团度。采用添加YZ-1型润滑剂的方式提高混砂混匀性,以降低结团度。试验结果表明,添加YZ-1型润滑剂可以有效改善粘土砂的结团度。少量加入YZ-1型润滑剂时可以在一定程度上提高强度;而当YZ-1型润滑剂含量继续增加时,强度又会渐渐降低直至无法造型。因此YZ-1型润滑剂的加入量在一定的范围内可以得到最佳效果。在保证强度不降低的情况下,YZ-1型润滑剂0.35%的加入量可以获得最低的结团度。0.35%YZ-1型润滑剂含量的天然粘土砂既能保证抗压强度等性能,又基本解决了结团的危害,使造型不受结团问题的影响。将以上改善粘土砂结团程度的方法结合起来:改变加水顺序并配合加入YZ-1型润滑剂可以基本解决粘土砂的结团问题。为保证粘土砂降低结团程度后能多次回用,需要进行重复混制试验。试验结果表面,经过改善结团现象的粘土砂重新混制后,结团度仍较低,抗压强度略有提高,可以多次重复混制使用。随着混砂时间增加.粘土砂的抗压强度不断增加,因此在回用时补加YZ-1型润滑剂还能进一步降低结团度。