通过了解灰分的自然性能和混制要求，以及与水的亲和力，综合研究配置最优性能以及缺陷最少的型砂。

潮模砂造型过程是一个看似简单但复杂的过程：粘土活性。一个非常熟悉的场景可能有助于解释它是如何工作的。

来自沙滩上城堡的一课

在最近的一次海滩旅行中，我 4 岁的孩子迫不及待地开始建造一座沙滩城堡。他将成堆的干沙装进桶里，然后将桶翻过来，发现砂型立刻崩塌。他的姐姐们站出来建议：“你需要更湿的沙子。他们帮助他将干沙与刚好足够的水混合，然后将其压实到桶中。突然间，沙滩城堡高高耸立。

我的男孩们也不甘示弱，他们用自己的方法加入了进来。“如果只需要一点水就可以，那么水越多越好！”他们总结道，将砂子变成一团浓汤——结果却不适合建造城堡。

这个经验显而易见：适量的水会让一切变得不同。潮模砂造型中粘土活性的工作原理亦如此。

什么是粘土活性？

粘土活性描述了水合粘土颗粒以有效包裹砂粒的过程。在潮模砂系统中，粘土充当砂浆，将砂粒（砖块）粘合在一起。水太少，粘土会保持僵硬、干燥和无效;过多的水会使粘土变得过于流动，从而失去其强度和完整性。正确的平衡至关重要。

粘土科学

铸造厂用来成型的主要粘土类型称为蒙脱石，它具有独特的带电结构。它源自经过数百万年压缩和转化的火山灰。经过开采、干燥和研磨成细粉后，蒙脱石以其独特的特性成为潮模砂造型的理想选择。与已经分解成单个砂粒的型砂不同，铸造厂必须将粘土分散成更小块或片状。随着额外的水的加入，一个单位的粘土可以包裹的表面积将增加。在微观层面上，粘土颗粒由层组成：两块硅四面体片夹在一块铝八面体片之间。这些层形成一个薄片，该薄片在 Z 轴上非常薄，但在 X 和 Y 维度上要大得多。这是赋予粘土膨胀和粘合能力的结构。

活化粘土的关键是将水填充在这些“三明治”式的薄片之间，然后将这些粘土薄片分散在砂粒表面。四面体层的表面具有局部负电荷，可吸引水和可交换的阳离子，如钠和钙。在潮模砂应用中使用高质量的铸造粘土至关重要。

粘土激活的工作原理

粘土活化的目标是在粘土薄片之间引入水。这种水化过程将各层分开，增加了粘土的表面积，使其能够有效地包裹砂粒。“三明治”式结构（含结晶水和可交换阳离子）随着水渗透到各层而膨胀，从而提高砂的可塑性并确保牢固的粘合。适量的水可以使砂和粘土被压成致密的坚固铸型。过多的水，就像浇水过多的沙滩城堡一样，砂会变得脆弱而分崩离析。

与沙滩城堡一样，实现水的正确平衡并应用活力在薄片之间正确分配水，而不是将其作为“游离”水，这一点至关重要。例如，如果你把水倒在一桶砂上，水是无效的。砂和水需要彻底混合才能达到所需的结果。

• 薄片中的水分 = 良好：适当水合的粘土可确保铸型的强度和一致性。
• 游离水 = 不好：过量的水或未渗透粘土片的水会削弱混合物并造成许多缺陷。

混碾的重要性

混碾 – 将型砂与水、粘土和其他辅料混合以形成均匀的成型混合物的过程 – 在粘土活性和潮模砂系统的整体质量中起着至关重要的作用。在混碾过程中，型砂、粘土和水被充分混合并一起工作。这种机械作用有助于将水均匀地分布在整个粘土中，并通过分散单个粘土片来增加粘土的表面积。因此，确保充分水合并有效地覆盖沙粒。如果混碾不充分，即使加水量正确，也无法将砂粒有效地固定在一起。

适当的混合可实现几个关键目标：

• 均匀混合：确保粘土和水的均匀分布，减少型砂混合的变化。
• 粘土活性：混碾过程中的机械剪切力会分解粘土块，并将水引入到薄片之间，从而增强活化。
• 提高强度：经过充分研磨的混合物可制造出更坚固的铸型，具有更好的粘合力和抗缺陷能力。
• 高效利用材料：以最少的用量优化强度，减少对粘土或水的过度需求。

如果混碾不充分，砂混合物可能会出现干斑或游离水团，这两者都会降低铸型质量并增加缺陷。含水量百分比、湿压强度和膨润土吸蓝量及其比率等监控关键指标可以帮助铸造厂优化铸型质量。若水分和活性粘土保持一致，但强度降低，铸造厂应该检查他们的混碾机进行相关的维护和设置。

实际应用

在实践中，粘土活性涉及仔细平衡加水和混制。混碾使水均匀的分布在膨润土的层间，从而实现激活。铸造厂可以通过辅料或工艺调整来改变添加量的相互作用，以实现更快或更有效的水合。将粘土分散在被砂粒包裹的薄膜中是十分必要的。

就像在海滩上建造坚固的沙滩城堡需要水和挤压的完美结合一样，创造一个潮模砂铸型需要适当活化的粘土。通过了解粘土的带电性质、混砂的重要性及其与水的相互作用，我们可以优化工艺，获得一致且无缺陷的铸型，从而获得高质量的铸件。