铸造用膨润土的性能包括物理性能、铸造性能和再利用性能。铸造用膨润土的质量主要通过湿附着力和可重复使用性来评价。
(1)铸造用膨润土的湿附着力在湿型砂中。膨润土的主要功能是将松散的砂粒粘合在一起,使砂型具有适当的强度、硬度和韧性。如果铸造用膨润土附着力差,则必须添加更多膨润土,以使型砂具有所需的性能。这不仅增加了生产成本,而且增加了型砂的含水量,还导致铸件出现气孔缺陷。影响膨润土湿附着力的因素很多,主要是膨润土的纯度。
(2)将熔融金属倒入绿色模具后,由于高温烘烤,石英在573℃发生相变,型砂迅速膨胀;同时,砂型表面的水向内迁移,形成水凝结区,从而降低膨润土的附着力。由于不能承受石英膨胀引起的横向剪切力和向外突出的拉力,砂型表面开裂,导致铸件表面出现夹砂、结疤、鼠尾等缺陷。此时,膨润土的粘结力应为热态(约100℃)和过湿态(含水量约为型砂含水量的2~3倍)下的热湿粘结力。
(3)铸造用膨润土的可再利用性,又称膨润土的热稳定性或耐久性,是指膨润土在砂型中经高温液态金属加热后仍具有粘附性,再次加水后可反复配置型砂的性能。不同膨润土的晶体结构破坏温度和速度有很大差异。如果铸造厂选用的膨润土再利用性差,在旧砂再利用过程中必须添加更多的新膨润土,这不仅增加了铸件的生产成本,而且加速了燃烧死粘土的积累,增加了型砂的含水量。
铸造用膨润土主要有两种:钠膨润土和钙钠膨润土。在铸造生产中,部分膨润土在再生旧砂中燃烧,有效膨润土仍保持湿润吸水,并具有一定的强度,称为可重复使用性、耐久性或可重复使用性。当膨润土加热到100~200℃时,层间水分被去除,体积缩小,强度提高。当加热到300℃时,晶格水开始逸出,基本上被去除到650℃,破坏蒙脱土的结构,失去粘性,成为“死土”。钠基膨润土的层间失水和层间失水温度高于钙基膨润土。再利用旧砂中,可再利用性好的膨润土添加量很小。减少膨润土用量可以提高型砂的整体性能。因此,钠基膨润土的重复使用性优于钙基膨润土。