一、造型材料的重要性 造型材料的含义很广，凡是用来制造铸型（包括芯子）的材料统称为造型材料。铸造生产中使用的铸型有砂型、金属型、陶瓷型、石膏型、石墨型等等，其中最普遍和大量使用的是砂型和砂芯，至今在世界各国仍占80％以上，因此本卷仅叙述砂型铸造范畴的造型材料。 造型材料在铸造生产中占有重要的地位，它与铸件的质量、成本、生产效率和劳动条件都有密切的关系。据一般统计，每吨铸铁件需耗1t新砂，每吨铸钢件需耗1.5t新砂，全国每年耗砂近千万吨，不仅消耗量大，而且造型材料质量好坏直接影响铸件的质量和成本。铸造 生产中往往由于造型材料质量低劣或使用不当，而造成铸件报废约占总废品率的50％以上。 据国外有关统计资料报道，造型制芯占铸件生产成本的1/2左右，除了金属熔炼占成本1/4外，还有1/4的成本要花费在铸件清理及其后处理上，其中清铲工序的成本的70％与造型材料有着密切的关系。由此可见，铸件生产总成本中的70％左右和一半以上的质量问题，都与造型材料及其应用有关。尤其是近代造型材料的发展，往往引起造型制芯工艺的变革，出现了精密、高效的新工艺。例如：水玻璃的应用，相继出现了CO2砂、自硬砂、流态自硬砂等新的水玻璃砂造型制芯工艺；合成树脂的应用，相继出现了壳型、热芯盒、冷芯盒以及自硬砂等高效的树脂砂造型制芯工艺。这些新型高效的造型材料和工艺的推广应用，成倍地提高铸造车间的劳动生产率，大幅度降低能源消耗和改善劳动条件，甚至根本上改变铸造生产的面貌。 因此，发掘造型材料资源，掌握造型材料技术，合理选用造型材料已为世界各国所重视。我国机械工业科技工作会议也多次明确提出加强工艺材料的开发与应用工作。几年来在造型材料及其应用工艺的开发上取得了可喜的成绩。例如：树脂自硬砂和优质涂料的开发、应用与推广，象兰州石油化工机械厂已生产出可与国外样机媲美的大钩等铸件；沈阳水泵厂生产出尺寸精确、流道光滑的水泵过流部件，并使水泵效率提高2％～3％，获得了可喜的经济效益。 显然，研究开发造型材料的新品种，生产供应合乎铸造生产需要的造型材料，以及合理选用各种造型材料，对于提高铸件质量、降低成本、提高劳动生产率和改变铸造生产面貌有着现实的深远的意义。随着机械工业的发展，铸造生产规模的日益扩大，机械化自动化程度 日益提高，必将对造型材料提出更高的要求，并将进一步体现造型材料的重要性。 二、造型材料的发展概况 随着机械工业发展对铸件毛坯提出越来越高的要求，毛坯精化及近无余量铸造和高效生产一直是世界各国铸造工作者追求的共同目标，不仅特种铸造如此，普通砂型铸造也是如此，因而造型制芯工艺不断革新。作为造型制芯工艺基础的造型材料对推动造型制芯工艺的发展 起了重要的作用。 国过去由于工业落后，对铸造行业重视不够，因此铸造行业一直使用粘土砂手工造型和进窑烘干的干型工艺，新的先进的造型制芯工艺占的比例很低，有的还刚刚开始采用。同样，造型材料的研究、开发，生产经营也长期处于落后无归口管理的状态。尽管如此，广大铸造工作者在研究、开发造型材料和造型制芯工艺方面还是做了大量工作，取得很大的成绩，特别是近10年来，随着经济的发展，在中国机械工程学会铸造专业学会和广大铸造工作者的呼吁和建议下，1981年经国家有关方面批准成立中国造型材料公司，使得造型材料的开发和经营管理工作有较大的进展。该公司在对全国主要造型材料生产厂矿进行调查的基础上，先后提出“六五”期间造型材料调整规划和“七五”造型材料主要厂矿的技术改造规划，建立健全主要造型材料（包括：原砂、膨润土、树脂粘结剂、固化剂等）的生产基地。 我国铸造用硅砂，资源丰富，据中国造型材料公司初步统计，有组织的年生产能力达600万t，但优质的天然硅砂少，加上多数砂矿是由地方甚至农民开采，原砂不经加工质量满足不了要求，因此近年来，根据提高铸件质量和发展新的造型制芯工艺的要求，已经注意对 天然硅砂进行加工。全国已建立两个大型的水洗砂厂（内蒙大林型砂厂和江西都昌型砂厂）和几十个中小型水洗砂厂，每年可供应百万吨水洗砂，10多万吨擦洗砂，已形成内蒙地区、鄱阳湖畔和福建沿海等几个天然硅砂基地，基本上满足了这些地区的铸铁用砂。并已研究成 功天然硅砂浮选精加工工艺，使石英品位由90％左右提高到97％以上，开始为铸钢用树脂砂、水玻璃砂提供符合要求的原砂。10多年来还相继开发了石灰石砂、锆砂、镁砂、铝矾土砂、焦宝石砂、镁橄榄石砂、刚玉砂、钦铁矿砂、钛渣砂等特种原砂，解决了部分特殊铸钢 件的用砂和涂料。 铸造用粘土和膨润土遍布各大区，年生产能力分别达16万t和35万t，原有黑山、九台、信阳、江宁、余杭、宣化等的钙基膨润土经过活化处理，基本上能满足一般湿型铸造的要求，特别是继1974年首次发现和开采浙江省临安县平山钠基膨润土，揭开了钠膨润土成矿的规律，从而又相继探明黑山、宣化等矿藏的深部也都蕴藏丰富的钠膨润土。80年代又相继开发辽宁省凌源、吉林省鸡西刘房、新疆托克逊柯尔碱等钠膨润土，有些工艺性能可与美国怀俄明钠膨润土媲美。10多年来钠膨润土在湿型铸造上的应用表明，它在成批大量流水生产中有效地防止铸型塌箱和铸件产生夹砂的缺陷，也促使高紧实度、高精度的机械化造型湿型工艺和近无余量铸造有较大的发展。 水玻璃是我国50年代以来用量仅次于粘土和膨润土的一种化学粘结剂，尤其是铸钢行业相继较广泛采用水玻璃CO2砂、水玻璃流态自硬砂和水玻璃石灰石砂。10多年来对改善水玻璃砂溃散性方面，许多科研所、大专院校和工厂，如沈阳铸造研究所、上海市机械制造工艺研究所、上海工业大学、沈阳工业大学、哈尔滨工业大学、湖南大学、洛阳工学院、第一重型机器厂、天津重型机器厂等都做了大量的试验研究工作，并取得了一定的效果，使得800～1000℃的残留强度已经降至0.5MPa左右。如同其他先进国家一样，我们已经掌握聚丙烯酰酌改性水玻璃的制造方法，也试验了各种有机物（如：木渣油、渣油、糠醛渣、糊精、MC、cMC、淀粉、水解淀粉、糖类、树脂、腐植酸等）和各种无机附加物（氧化铝、氧化铁、铝矾土、氧化钙、氧化镁、菱苦土等），已有一些溃散剂和改性水玻璃的商品供应.一些工 厂也已采用了酯硬化的水玻璃砂造型。