鑄造濕型砂完整過程控制課件

1、 濕型砂概述 1998/12/15初稿， 2002/02，2006/06改寫 一、濕型砂品質(zhì)控制1引言12型砂性能及檢驗(yàn)1 2.1干濕程度、緊實(shí)率和含水量1 2.2透氣率2 2.3濕態(tài)強(qiáng)度2 2.4韌性和起模性4 2.5有效煤粉量、發(fā)氣量、澆注試驗(yàn)4 2.6有效膨潤(rùn)土含量、膨潤(rùn)土利用率5 2.7熱壓應(yīng)力、熱濕強(qiáng)度、激熱開裂試驗(yàn)7 2.8含泥量、粒度、微粒含量、團(tuán)塊含量8 2.9型砂溫度10 2.10流動(dòng)性、可緊實(shí)性11 2.11表面耐磨性11 2.12其它型砂性能113型砂性能檢測(cè)頻率和結(jié)果整理分析12 3.1型砂性能檢測(cè)頻率12 3.2檢測(cè)結(jié)果的整理12二、濕型砂的原材料1引言122膨潤(rùn)土1

2、2 2.1前言12 2.2膨潤(rùn)土的品質(zhì)和檢測(cè)13 2.3膨潤(rùn)土的應(yīng)用163煤粉及代用品15 3.1前言15 3.2煤粉品質(zhì)的檢測(cè)16 3.3煤粉代用品和新型煤粉商品20 3.4煤粉材料的應(yīng)用214淀粉類材料20 4.1前言20 4.2淀粉對(duì)濕型砂性能的影響20 4.3淀粉材料的鑒別和檢驗(yàn)21 4.4淀粉的應(yīng)用225新砂22 5.1前言22 5.2SiO2含量22 5.3含泥量23 5.4粒度23 5.5顆粒形狀246舊砂24 6.1前言24 6.2芯砂的混入24 6.3舊砂的冷卻24 6.4舊砂中粉塵的降低25 6.5濕型舊砂的再生257水27一，濕型砂性能檢測(cè)與品質(zhì)控制1. 引言影響濕型鑄件

3、表面品質(zhì)的各生產(chǎn)工序中以型砂品質(zhì)最為關(guān)鍵。我國不少鑄造工廠對(duì)型砂品質(zhì)的檢驗(yàn)不夠重視。很多鑄造廠的型砂實(shí)驗(yàn)室只偶爾檢測(cè)型砂性能，或者僅只測(cè)定型砂的三、四種性能，因而不足以判斷型砂的品質(zhì)如何，也無法確定鑄件缺陷是由哪個(gè)型砂性能數(shù)據(jù)引起的。為了保證濕型鑄件表面良好，必須對(duì)所使用型砂的性能有全面了解。鑄造工廠對(duì)濕型砂性能的具體要求隨造型方法和砂處理設(shè)備不同而有區(qū)別。高密度造型方法（包括多觸頭高壓、氣沖、擠壓、射壓、靜壓等造型方法）的生產(chǎn)效率高、鑄件品質(zhì)較好，對(duì)型砂性能的要求甚為嚴(yán)格。但是，機(jī)器造型和手工造型也不可忽視型砂性能檢測(cè)，否則必然會(huì)出現(xiàn)大量鑄件缺陷。下面將簡(jiǎn)要介紹常用的濕型砂性能與鑄件品質(zhì)的關(guān)

4、系，以及檢驗(yàn)方法的原理。具體的試驗(yàn)步驟可參考其它資料，不在此贅述。在本文中將舉例提到一些國內(nèi)外鑄造工廠的型砂性能和品質(zhì)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)僅代表當(dāng)時(shí)搜集到的資料，并不說明目前的實(shí)際情況。2.型砂性能檢驗(yàn)項(xiàng)目分論2.1 型砂的干濕程度、緊實(shí)率和含水量(1)型砂干濕程度型砂如果太干，就不能充分發(fā)揮膨潤(rùn)土的粘結(jié)力，型砂的韌性不足，砂型容易破碎，起模困難，砂型表面強(qiáng)度低，鑄件容易產(chǎn)生沖砂和砂孔等缺陷。型砂不可太濕，否則型砂流動(dòng)性差，砂型緊實(shí)程度不均勻，還易使鑄件產(chǎn)生針孔、氣孔、水爆炸粘砂、嗆火、跑火、脹砂和夾砂缺陷。因此，型砂的干濕程度應(yīng)保持在最適宜范圍內(nèi)。型砂的含水量只是說明所含自由水的絕對(duì)數(shù)量，并不反映

5、型砂的干濕程度。如果型砂含有大量的細(xì)粉類吸水性材料，雖然含水量已高達(dá)5%，型砂仍然會(huì)顯得過分干脆。如果型砂只是由純凈的新砂和優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土混制而成，含水量5.0%的型砂會(huì)顯得又濕又粘。(2)緊實(shí)率有實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)的人可以根據(jù)手捏型砂來判斷其干濕程度，但手捏的感覺因人而異，而且不能用數(shù)值表示。型砂的干濕程度應(yīng)當(dāng)用緊實(shí)率表示。試驗(yàn)時(shí)將型砂通過帶有篩網(wǎng)的漏斗（作者認(rèn)為應(yīng)仿照國外產(chǎn)品用4目篩網(wǎng)，不用6目以免過篩費(fèi)時(shí)而使測(cè)得緊實(shí)率低于型砂實(shí)際緊實(shí)率），自由落下裝滿試樣筒，刮去多余的砂后在錘擊式制樣機(jī)上打擊三次，試樣高度縮小程度即為緊實(shí)率。測(cè)定原理是較干的松散型砂自由流入試樣筒時(shí)，砂粒堆積得比較密實(shí)，在相同的捶

6、擊緊實(shí)力作用下，型砂體積減小較少；而較濕的型砂，在未被緊實(shí)前砂粒的堆積比較疏松，緊實(shí)后體積減小較多。根據(jù)型砂被緊實(shí)前后的體積變化多少，就可以檢測(cè)出型砂的干濕程度。通常認(rèn)為手工造型和震壓式機(jī)器造型用型砂要求起模性好，造型處最適宜干濕狀態(tài)下的緊實(shí)率大約在50%左右；高壓造型、靜壓造型和沖擊造型時(shí)為40%左右；射壓、擠壓造型要求流動(dòng)性好，緊實(shí)率為3540%。不管型砂中膨潤(rùn)土、煤粉和灰分的含量有多少，只要將緊實(shí)率控制在上述范圍內(nèi)，手感的干濕程度就處于最適宜狀態(tài)。GF、BMD和FA公司推薦氣沖造型用型砂緊實(shí)率分別為3540%、3842%和3639%。近年來高密度造型工廠由于機(jī)器起模精度提高，為了提高型砂

7、流動(dòng)性，在保證起模的前提下盡可能降低緊實(shí)率。對(duì)流動(dòng)性要求較高的擠壓、射壓造型的型砂更是如此。以上均為造型處取樣數(shù)據(jù)，如為混砂機(jī)處取樣，還應(yīng)再少許提高，以補(bǔ)償運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中型砂變干。很多鑄造工廠只從混砂機(jī)處取樣，認(rèn)為較為方便和容易及時(shí)控制型砂品質(zhì)。這就需要根據(jù)各季節(jié)氣候不同調(diào)整混砂機(jī)處的緊實(shí)率控制值。 (3)含水量從減少鑄件針孔、氣孔、水爆炸粘砂等缺陷的角度出發(fā)，要求最適宜干濕狀態(tài)下型砂的含水量不可過高。含水量的快速測(cè)定法是在紅外線烘干器上進(jìn)行。以試料重量減少量占試樣原重量的比例計(jì)算含水量。試料在盛砂盤中所承受的溫度高達(dá)170左右，型砂內(nèi)如果含有煤粉、重油等易揮發(fā)物質(zhì)，可能會(huì)有少量隨水分一同烘

8、掉，從而使測(cè)得數(shù)值要比實(shí)際含水量偏高些。有些實(shí)驗(yàn)室用藥物托盤天平的感量為±0.1g，測(cè)定出型砂含水量的稱量誤差絕對(duì)值可能高達(dá)±0.5%。因此應(yīng)當(dāng)使用感量±0.01g的天平，最好是電子天平。如果經(jīng)濟(jì)條件允許，可以使用進(jìn)口的帶有鹵素?zé)艏訜嵫b置的電子天平。由于各鑄造工廠型砂中吸水物質(zhì)含量不同，造型設(shè)備和操作習(xí)慣各異，濕型砂含水量控制數(shù)值是很不一致的。國外高壓造型、氣沖造型生產(chǎn)汽車、拖拉機(jī)等鑄件的灰鐵和球鐵鑄造工廠的型砂在造型機(jī)處取樣的含水量大多數(shù)在2.83.8%之間(集中在3.4%左右)。型砂的含水量也應(yīng)以造型處為準(zhǔn)，經(jīng)過運(yùn)送過程型砂含水量有所下降，其幅度因砂溫、氣候和

9、車間運(yùn)輸條件而異。我國很多工廠只從混砂機(jī)處取樣，這樣就需要根據(jù)季節(jié)不同適量提高型砂含水量來補(bǔ)償蒸發(fā)損失。例如昆山信嘉射壓造型夏季要求含水量為2.93.5%，冬季為2.73.3%。手工造型和震壓式機(jī)器造型的型砂緊實(shí)率稍高，含水量也稍多些，大多在3.54.5%。但還有很多類似造型條件的鑄造工廠的型砂含水量可能高達(dá)5.56.5%以上，其原因是型砂含泥量過高和混砂工藝不夠合理造成的。但是型砂含水也不應(yīng)過少，否則如果有±0.2%的偏差都會(huì)引起型砂性能顯著波動(dòng)。一些生產(chǎn)具有大量樹脂砂芯的鑄件的鑄造廠，由于潰碎砂芯混入型砂過多，型砂含泥量太少，就會(huì)遇此困難。經(jīng)驗(yàn)表明，如果型砂中不含糊精、a淀粉等有

10、機(jī)物，緊實(shí)率:含水量的比率最好在(1012):1。2.2 透氣率型砂必須具有良好的透氣能力，以免澆注過程中發(fā)生嗆火和鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷。但是濕型砂的透氣能力又不應(yīng)太高，以免金屬液滲透入砂?？紫吨卸斐设T件表面粗糙和機(jī)械粘砂。測(cè)定濕型砂透氣性能時(shí)，將內(nèi)有型砂試樣的試樣筒固定在儀器的試樣座上，試樣座的管口處裝有阻流孔。氣鐘產(chǎn)生100mm水柱氣體壓力。用微壓計(jì)測(cè)出通過試樣前的試樣筒中空氣壓力，可由微壓計(jì)的表盤上直接讀出透氣率。有的儀器廠生產(chǎn)出電動(dòng)透氣率測(cè)定儀，改用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的離心鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生測(cè)試氣源，替代操作不便的氣鐘。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)定期檢驗(yàn)阻流孔的通氣能力、氣鐘產(chǎn)生壓力是否改變，否則會(huì)出現(xiàn)誤差。型砂透氣率高

11、低的選定主要根據(jù)砂型排氣條件和對(duì)鑄件表面粗糙度的要求。砂型上扎有較多排氣孔等通氣設(shè)施，可以降低對(duì)透氣率的要求。高密度砂型比較密實(shí)，則要求型砂有較高透氣率。紡織機(jī)械要求表面光潔，其型砂透氣率就較低。國內(nèi)外工廠高密度造型型砂透氣率大多集中在100140。有些工廠的透氣率高達(dá)160以上，是粗芯砂混入造成的，可能需要在砂型表面噴涂料，以免鑄件表面粗糙。手工或震壓造型單一砂的透氣率大體為6090。如果使用面砂，其透氣率可更低些，背砂透氣率需高于面砂。影響型砂透氣率的因素有砂粒粗細(xì)、含泥量多少、緊實(shí)程度高低、型砂流動(dòng)性好壞等。2.3 濕態(tài)強(qiáng)度濕型砂必須具備一定強(qiáng)度以承受各種外力的作用。如果濕態(tài)強(qiáng)度不足，在

12、起模、搬運(yùn)砂型、下芯、合型等過程中，砂型有可能破損和塌落；澆注時(shí)可能承受不住金屬液的沖刷和沖擊而使鑄件造成砂孔缺陷甚至跑火(漏鐵水)；由于砂型缺乏足夠強(qiáng)度以保證其硬度，澆注鐵水后石墨析出會(huì)造成型壁移動(dòng)而導(dǎo)致鑄件疏松和脹砂缺陷。另一方面，生產(chǎn)較大鑄件的高密度砂型所用砂箱都無箱帶，高強(qiáng)度型砂可以避免塌箱、脹箱和漏箱。無箱造型的砂型在澆注時(shí)需要承受金屬液壓力，擠壓造型時(shí)頂出的砂型還要推動(dòng)其它砂型向前移動(dòng)，也對(duì)型砂的強(qiáng)度提出較高要求。但強(qiáng)度也不宜過高，因?yàn)楦邚?qiáng)度的型砂需要加入更多的粘土，不但影響型砂的水分、透氣性和鑄件的生產(chǎn)成本，也給混砂、緊實(shí)和落砂帶來困難。型砂的強(qiáng)度用標(biāo)準(zhǔn)試樣在受外力作用下遭到破壞

13、時(shí)的應(yīng)力值來表示。濕型鑄造時(shí)，可以檢查型砂的濕態(tài)抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度或劈裂強(qiáng)度。測(cè)試以上幾種型砂強(qiáng)度都需要用圓柱形標(biāo)準(zhǔn)型砂試樣。沖制抗壓、豎剪和劈裂強(qiáng)度試樣的整體試樣筒使用最為頻繁。我國有的儀器廠以往制造的鑄鐵試樣筒耐磨性差，較易磨損。研究工作表明：使用內(nèi)表面已磨損的老試樣筒比用光滑的新試樣筒抗壓強(qiáng)度低2028%，透氣率高1214%，將試樣頂出所需的力為新試樣筒的2.69倍。美國鑄造師學(xué)會(huì)要求試樣筒為鋼制，內(nèi)表面硬度Rc6570，珩磨加工后粗糙度Ra0.20mm，并定期噴涂少量液態(tài)脫模劑。美國鑄造師學(xué)會(huì)還要求沖樣器應(yīng)安裝在專門的反沖底座上，或在堅(jiān)實(shí)臺(tái)上墊6.4mm厚皮革。研究結(jié)果還表明

14、：沖樣器放置在木桌中央比安裝在反沖底座上或在水泥臺(tái)上墊約6.2mm厚橡膠板，測(cè)得型砂抗壓強(qiáng)度低2526%。(1)濕壓強(qiáng)度目前在我國鑄造工廠的型砂實(shí)驗(yàn)室中所用測(cè)試儀器有液壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)或杠桿式強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)。GF公司液壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)的低壓表測(cè)定范圍為0320kPa，適合測(cè)定高密度造型型砂的濕壓強(qiáng)度。但有些舊式國產(chǎn)液壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)的低壓表測(cè)定抗壓強(qiáng)度量程為0130kPa，高壓表的測(cè)定范圍01300kPa。常用濕型砂的濕壓強(qiáng)度范圍大致處于低壓表的頂端和高壓表的低端，高壓表的示值精度為±2.5%，絕對(duì)誤差高達(dá)±30kPa。不適合測(cè)定高密度造型的型砂濕壓強(qiáng)度。液壓試驗(yàn)機(jī)還經(jīng)常漏油。近年來有的單

15、位將電測(cè)傳感器安裝在壓力表快換接頭座上，由數(shù)碼管顯示并保持強(qiáng)度峰值，避免高、低壓表的頻繁更換，壓力示值的精度提高到±1.5%。不少工廠仍愿使用原有的老式杠桿強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)，認(rèn)為其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不易損壞。但需靠手動(dòng)旋轉(zhuǎn)絲杠來移動(dòng)杠桿的支點(diǎn)和指示出試樣的強(qiáng)度值，如果型砂的韌性較高，試樣碎裂前的變形量較大，就很難判斷支點(diǎn)的停留位置?，F(xiàn)已無杠桿強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)供應(yīng)。清華大學(xué)研制的氣動(dòng)多功能強(qiáng)度儀用傳感器測(cè)定強(qiáng)度，和用液晶顯示測(cè)定結(jié)果，使用較為方便。我國工廠高密度造型的型砂濕壓強(qiáng)度接近美洲和日本工廠，大多在140180kPa。震壓造型的濕壓強(qiáng)度大約在70100kPa上下。歐洲鑄造行業(yè)對(duì)鑄鐵用高密度造型型

16、砂的的濕壓強(qiáng)度值要求較高。例如瑞士GF公司要求氣沖型砂180220，丹麥DISA公司擠壓型砂200±20。有人認(rèn)為歐洲鑄造工廠的鑄鐵型砂濕壓強(qiáng)度較高的原因是所用原砂含SiO2高，型砂中必須加入大量膨潤(rùn)土才能避免鑄件產(chǎn)生夾砂結(jié)疤缺陷，以致型砂強(qiáng)度偏高。我國很多工廠的型砂強(qiáng)度要求較低的原因之一是工廠的震動(dòng)落砂機(jī)破碎效果較低，濕壓強(qiáng)度高的大塊型砂難于碎開，而會(huì)大量隨鑄件跑掉。同時(shí)，有些鑄造工廠所用膨潤(rùn)土的品質(zhì)差，要使型砂達(dá)到高強(qiáng)度就必須加入大量膨潤(rùn)土。不但提高生產(chǎn)成本，而且會(huì)使型砂含水量過高。 剪切強(qiáng)度及變形儀器的工作原理示意圖1固定支架 2試樣筒 3測(cè)試環(huán) 4鎖緊螺釘 5連接件 6壓力傳

17、感器 7位移傳感器 8軸 9軸承 10螺旋測(cè)微器 11搖柄 12微機(jī)系統(tǒng)(2)濕剪強(qiáng)度從材料力學(xué)角度來看，抗壓強(qiáng)度除了代表型砂中膨潤(rùn)土漿的粘結(jié)力以外，也反映受壓力時(shí)砂粒之間的摩擦阻力，因而不能用濕壓強(qiáng)度值說明型砂的起模性能好壞?？梢孕蜗蠡卣J(rèn)為起模時(shí)砂型邊緣的破損主要是由于與模樣摩擦產(chǎn)生的剪切應(yīng)力超過型砂的抗剪強(qiáng)度；砂型中吊砂的斷裂主要是由于型砂所承受的拉應(yīng)力超過型砂的抗拉強(qiáng)度。濕態(tài)抗剪強(qiáng)度的傳統(tǒng)測(cè)試方法是利用前面所述的測(cè)試濕壓強(qiáng)度的試驗(yàn)機(jī)，將標(biāo)準(zhǔn)圓柱試樣安放在兩只半面凸臺(tái)的剪切力測(cè)試頭中間，剪切斷裂平面與試樣軸線相合，進(jìn)行試樣軸向剪切。GF公司建議我國第二汽車廠的高壓造型線采用濕剪強(qiáng)度值為4

18、5±5kPa。BMD公司推薦上海機(jī)床鑄造三廠的氣沖型砂為3236kPa。另一種較新的濕態(tài)抗剪強(qiáng)度測(cè)試方法是徑向剪切方法，使用特制的試樣筒和專門試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試，剪切斷裂平面與試樣軸線垂直(見右圖)。這種儀器可以同時(shí)測(cè)定抗剪強(qiáng)度和剪切斷裂時(shí)的變形量。所得出的徑向濕剪強(qiáng)度數(shù)值與豎向剪切強(qiáng)度是一致的。(3)濕拉強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度如前段所述，濕態(tài)抗拉強(qiáng)度是防止起模破壞的主要型砂性能之一。測(cè)定型砂的濕態(tài)抗拉強(qiáng)度必須使用特制的試樣筒制作試樣，需用專門的試驗(yàn)機(jī)或型砂熱濕拉強(qiáng)度試驗(yàn)儀來測(cè)定常溫濕拉強(qiáng)度。BMD公司建議上海機(jī)床鑄造三廠氣沖型砂為2636kPa。DISA公司要求擠壓型砂為2025kPa。一般的

19、型砂實(shí)驗(yàn)室中缺少測(cè)試濕拉強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)。有人建議將圓柱形標(biāo)準(zhǔn)試樣橫放，使它在直徑方向受壓應(yīng)力，就可以得出近似抗拉強(qiáng)度的劈裂強(qiáng)度值。但是，劈裂強(qiáng)度讀數(shù)誤差稍大，測(cè)試塑性較高的型砂時(shí)讀數(shù)不夠準(zhǔn)確。因此應(yīng)用不普遍。DISA公司推薦的濕劈強(qiáng)度是3034kPa。DISA公司還給出了用劈裂強(qiáng)度估算抗拉強(qiáng)度的近似公式：濕拉強(qiáng)度 濕劈強(qiáng)度×0.65。 2.4 型砂韌性和起模性型砂不可太脆，應(yīng)當(dāng)具有一定的韌性。否則在起模、下芯、合型和運(yùn)搬時(shí)砂型的棱角和吊砂受到?jīng)_擊和震動(dòng)容易碰碎或掉落。但型砂韌性也不應(yīng)太高，以免其流動(dòng)性下降而影響砂型的緊實(shí)程度。型砂的韌性與濕強(qiáng)度是兩種不同的特性。強(qiáng)度代表將物體破壞所需施加

20、的力如何；而韌性反映的是將物體破壞所需做的功如何，包含了強(qiáng)度和變形量?jī)煞N參數(shù)。早年曾經(jīng)試圖用型砂強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)和千分表，同時(shí)測(cè)得濕壓強(qiáng)度值和達(dá)到最高濕壓強(qiáng)度值時(shí)的變形量，近似計(jì)算出試樣破碎所需做的功當(dāng)做韌性。但用眼觀看千分表的指針難以判斷試樣壓碎時(shí)的變形量，60年代起改用試樣受碰撞破碎時(shí)碎塊的大小代表韌性，稱為破碎指數(shù)。至80年代初才研究出較準(zhǔn)確地測(cè)定試樣受徑向剪切斷裂時(shí)剪切變形量的方法。破碎指數(shù)測(cè)定儀結(jié)構(gòu)圖1、3鋼球擒縱機(jī)構(gòu) 2鋼球 4支架 5管 6鐵砧 7篩圈 8篩網(wǎng) 9底盤 10機(jī)座。型砂應(yīng)當(dāng)具有良好的起模性，起模性但起模性是一個(gè)極為復(fù)雜的性能。假定模樣的材質(zhì)、起模斜度、表面粗糙度、清潔度、

21、溫度、脫模劑種類和有無、是否形成真空等因素都不變，則除了型砂的濕拉、濕剪強(qiáng)度、變形量和韌性的影響以外，砂型的起模難易程度還取決于型砂與模樣間的摩擦阻力和粘附力。摩擦阻力和粘附力可以用試樣頂出阻力來測(cè)定。以下分別介紹破碎指數(shù)、剪切變形量和試樣頂出阻力的試驗(yàn)方法。(1)破碎指數(shù)我國通用的測(cè)定方法是先將圓柱形標(biāo)準(zhǔn)試樣放在鐵砧上，把f50mm鋼球從1m高處落下砸在試樣上使它碎開，并向圍繞鐵砧的篩圈碰撞。篩圈直徑為f200mm，篩網(wǎng)的網(wǎng)孔直徑10mm。（右圖）停留在篩網(wǎng)上面大砂塊重量占試樣原重的比例稱為型砂的破碎指數(shù)。當(dāng)型砂的膨潤(rùn)土量、緊實(shí)率、糊精加入量等有利于起模性的參數(shù)提高時(shí)，試樣的破碎指數(shù)隨之提高

22、。但是試樣緊實(shí)程度越高，破碎指數(shù)也隨之提高，而砂型越難起模。我國工廠型砂破碎指數(shù)舉例如下：常州柴油機(jī)廠6575%，上海汽車廠6070%，第二汽車廠鑄造一廠8090%，東安發(fā)動(dòng)機(jī)廠7085%。作者認(rèn)為我國生產(chǎn)的破碎指數(shù)測(cè)定儀應(yīng)改用2目篩網(wǎng)，以提高測(cè)試結(jié)果的敏感度；鐵砧凸出篩網(wǎng)高度應(yīng)降低為<3mm，以避免鋼球滾落篩網(wǎng)上造成震動(dòng)。 (2)剪切變形量手工造型起模前在圍繞模樣的砂型棱角上刷水，雖然砂型局部因含水劇增使強(qiáng)度猛烈下降，但砂型的棱角和吊砂受模樣水平方向碰撞能夠退讓變形，就可避免砂型破損。由此可知，變形量是同時(shí)影響型砂韌性和起模性的關(guān)鍵性參數(shù)。清華大學(xué)研究改進(jìn)的儀器可同時(shí)測(cè)出型砂剪切強(qiáng)度和

23、變形量(見前頁圖)。所用試樣筒的一端為15mm高的測(cè)定環(huán)，標(biāo)準(zhǔn)圓柱試樣處于試樣筒和測(cè)定環(huán)之內(nèi)。測(cè)量時(shí)將試樣筒倒掛，搖動(dòng)搖柄使軸帶動(dòng)壓力傳感器和位移傳感器同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)頂向測(cè)定環(huán)，對(duì)試樣施加橫向剪切力。壓力傳感器的測(cè)頭與測(cè)試環(huán)接觸時(shí)，微型計(jì)算機(jī)從零開始記錄位移傳感器的信號(hào)。測(cè)試環(huán)中的型砂在外力的作用下產(chǎn)生應(yīng)力和變形，直至試樣斷裂。微型計(jì)算機(jī)即可輸出試樣的剪切強(qiáng)度和試樣斷裂時(shí)的變形量。測(cè)得型砂的變形量通常多在0.50mm0.70mm范圍內(nèi)。(3)試樣頂出阻力在液壓式強(qiáng)度儀上安裝一個(gè)附加裝置就可對(duì)試驗(yàn)筒中的圓柱形標(biāo)準(zhǔn)試樣施加壓力，測(cè)定試樣在開始移動(dòng)所需的頂出力。它是摩擦阻力和粘附力的綜合表現(xiàn)。測(cè)定結(jié)果

24、表明型砂的濕壓強(qiáng)度高，頂出阻力也高；型砂中加有煤粉、試樣筒表面涂有硅油都可降低頂出阻力；型砂中加入a淀粉或糊精可使頂出阻力減少到原來的1/31/4；提高緊實(shí)率不僅增大型砂變形能力，而且能降低頂出阻力，二者都有利于起模。2.5 有效煤粉量、發(fā)氣量、澆注試驗(yàn)(1)有效煤粉量研究工作表明，濕型鑄鐵和鑄鋼件的表面粘砂大多是機(jī)械粘砂。為了消除機(jī)械粘砂和使鑄件表面光潔，應(yīng)當(dāng)控制型砂的透氣率和保證砂型各部位的緊實(shí)程度。生產(chǎn)鑄鐵件的濕型砂中還加入煤粉，除了可以防粘砂和改善表面光潔程度以外，所產(chǎn)生的還原性氣體可以防止鐵水氧化，使已有的氧化物雜質(zhì)還原，沖淡型腔表面的水蒸氣，防止球墨鑄鐵件生成反應(yīng)性皮下氣孔。所以型

25、砂中應(yīng)當(dāng)含有足夠量的有效煤粉。但是有效煤粉量也不可過多，以免鑄件產(chǎn)生嗆火、冷隔等缺陷。澆注后靠近型腔表面型砂中的煤粉被燒掉，砂型其它部分的煤粉仍然保留在回用的舊砂中。每次混砂時(shí)只需補(bǔ)充少量煤粉即可。為了測(cè)定型砂和舊砂中有效煤粉量，在國外至今仍是靠測(cè)定型砂或舊砂的灼燒減量、揮發(fā)分、型砂含碳量等推論有效煤粉量。美國通常認(rèn)為649揮發(fā)分在1.52.5%，982灼燒減量在3.04.5%，其有效煤粉就是在適宜范圍內(nèi)。但是用含碳量或灼燒減量檢驗(yàn)法無法區(qū)別砂中的已被燒損的焦炭。用灼燒減量和揮發(fā)分檢驗(yàn)法又難以區(qū)分粘土的結(jié)構(gòu)水，而且這幾種測(cè)試方法的操作都比較麻煩合費(fèi)時(shí)，不適合快速檢驗(yàn)應(yīng)用。1管式電爐 2瓷舟 3

26、冷凝管 4平衡瓶 5滴定管(2)發(fā)氣量60年代初期清華大學(xué)考慮到煤粉受熱產(chǎn)生揮發(fā)分是防鑄鐵件粘砂的主要原因之一。將預(yù)先經(jīng)烘干和磁選除掉鐵粒的型砂試料1g置于磁舟中，送入850管式爐陶瓷管內(nèi)加熱7min（見上圖）。粘土受熱分解發(fā)出的水蒸氣經(jīng)過冷凝管成為液態(tài)，測(cè)定出的氣體容積基本上是水以外的揮發(fā)分氣體。粘土中可能含有少量碳酸鹽等受熱發(fā)氣的雜質(zhì)，其影響可忽略不計(jì)。因此，用型砂的發(fā)氣量除以0.01g煤粉發(fā)氣量即可推算得出有效煤粉含量。八十年代初期清華大學(xué)研制出新型發(fā)氣量測(cè)定儀改用壓力傳感器測(cè)定發(fā)氣壓力折算成發(fā)氣容積。由記錄儀自動(dòng)繪出發(fā)氣量與時(shí)間的關(guān)系曲線；用石英管代替陶瓷管，提高了爐管的密閉性和使用壽

27、命；用不銹鋼舟代替瓷舟，避免了試樣升溫速度波動(dòng)；改進(jìn)了管塞與試樣鉤的結(jié)構(gòu)，保證試料在爐管中位置正確，并使操作時(shí)間大為縮短。目前機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T92211999將加熱溫度定為900。鑄鐵件型砂中應(yīng)含有的有效煤粉量因鑄件大小和厚薄、澆注溫度、面砂或單一砂、造型方法、砂型緊實(shí)程度等因素不同而異。更重要的是因煤粉品質(zhì)不同而異。例如，高密度砂型用單一砂應(yīng)用較好煤粉時(shí)，有效煤粉含量大多為45%，使用更高品質(zhì)的增效煤粉時(shí)只為33.5%。震壓造型使用較好煤粉的型砂含有效煤粉量可能略微高些，在56%范圍內(nèi)。目前我國各地銷售供應(yīng)的煤粉品質(zhì)差異較大，最好只控制型砂的發(fā)氣量，不必推算有效煤粉含量。如果型砂中加入有

28、重油、淀粉等抗機(jī)械粘砂附加物，或摻有廢芯砂，更不宜估算其有效煤粉含量。一般震壓造型生產(chǎn)鑄鐵件用型砂每1g的發(fā)氣量大約在2028mL，高緊實(shí)度造型用型砂大體在1422mL。(3)澆注試驗(yàn)型砂真實(shí)抗機(jī)械粘砂性能的判斷應(yīng)當(dāng)靠澆注試驗(yàn)，觀察鑄件表面的狀況。如果要比較不同抗粘砂附加物的效果，最好在同一箱中放置幾塊相同形狀的階梯試塊模樣，鋪有不同配方的面砂，進(jìn)行澆注試驗(yàn)進(jìn)行比較。但必須使所配制的各種型砂透氣率一致，必要時(shí)需要向某一種型砂中摻加惰性粉狀材料來降低透氣率。因?yàn)橛械母郊游锟拐成澳芰O強(qiáng)，所需加入量很少，以致型砂透氣率顯著提高，反而可能使鑄件表面粗糙。但是在實(shí)際鑄鐵件生產(chǎn)中，不可向型砂中故意加入惰

29、性粉，也不要選用摻有惰性粉的抗粘砂附加物商品，以免型砂的含泥量和含水量增高。如果型砂的透氣率過高而影響鑄件表面粗糙度，應(yīng)該采取的措施是將除塵系統(tǒng)中的微粒返回舊砂中，或者換用粒度較細(xì)的原砂。2.6 有效膨潤(rùn)土含量、膨潤(rùn)土利用率(1)有效膨潤(rùn)土含量金屬液進(jìn)入砂型后，緊靠鑄件表面的型砂被迅速加熱。型砂中膨潤(rùn)土的大多數(shù)層間水在100200即失去，隨著溫度提高后，又失去陽離子周圍的水分子。大約在 300以上蒙脫石晶體結(jié)構(gòu)中的OH晶格水可能開始少量失去，大約加熱到500以上膨潤(rùn)土迅速失去OH水而使蒙脫石晶體結(jié)構(gòu)不斷破壞，最終變成失去粘結(jié)力的死粘土。鈣基膨潤(rùn)土比活化膨潤(rùn)土和天然鈉基膨潤(rùn)土的耐熱性差，受熱后較

30、易燒損。如果型砂中含無效的粉塵量多而含有效膨潤(rùn)土量少，粉塵材料的摩擦作用也仍會(huì)使?jié)駢簭?qiáng)度顯得較高。但型砂變脆，起模性變壞，透氣性下降，同樣緊實(shí)率下的含水量提高。鑄件容易產(chǎn)生夾砂、沖砂、砂孔、氣孔和針孔等缺陷。未被燒損的膨潤(rùn)土中所含蒙脫石具有強(qiáng)烈的吸附亞甲基藍(lán)的性能，可用來檢驗(yàn)型砂中有效膨潤(rùn)土含量，簡(jiǎn)稱為吸藍(lán)量法。方法是稱取烘干和磁選除掉鐵粒的型砂5g置入三角燒瓶中，加入焦磷酸鈉溶液并煮沸，向分散后的試料液中逐漸滴加亞甲基藍(lán)溶液。如果加入的亞甲基藍(lán)全部被膨潤(rùn)土吸附，則試料液中不存在游離狀態(tài)的亞甲基藍(lán)。用玻璃棒沾一滴試料液點(diǎn)在定量濾紙上，在中央深色泥點(diǎn)之外只有無色的水環(huán)。如果膨潤(rùn)土的吸附已經(jīng)飽和，

31、泥點(diǎn)之外出現(xiàn)一圈寬度為0.51mm的淺藍(lán)綠色暈環(huán)，表明液體中已有游離染料（右圖）。為了計(jì)算出型砂或舊砂的有效膨潤(rùn)土含量，稱取0.3g膨潤(rùn)土（供貨狀態(tài)）和4.7g新砂，混合成為含膨潤(rùn)土6%的混合料。滴定完成后，將所用亞甲基藍(lán)溶液的mL數(shù)除以6，算得標(biāo)定系數(shù)，也就是型砂中每含1%膨潤(rùn)土的吸藍(lán)量，與測(cè)出的型砂或舊砂吸藍(lán)量相比即可計(jì)算得出有效膨潤(rùn)土量。注意不可使用低純度的生物染色用亞甲基藍(lán)，含亞甲基藍(lán)98.5%即可當(dāng)作純品。也不要將亞甲基藍(lán)高溫烘干或?qū)喖谆{(lán)溶液長(zhǎng)時(shí)間放置在白色透明玻璃瓶中而導(dǎo)致變質(zhì)。由于我國通常采用的亞甲基藍(lán)溶液濃度為0.20%，測(cè)定5.00g型砂試料的吸藍(lán)量時(shí)的滴定量大多超過50

32、mL，給試驗(yàn)操作帶來諸多不便。原因是作者當(dāng)年提出實(shí)驗(yàn)規(guī)范時(shí)國內(nèi)尚無高密度造型方法，通常的型砂濕壓強(qiáng)度僅為目前的一半左右，5g型砂吸藍(lán)量大多不超過40mL。因此建議如今測(cè)定吸藍(lán)量時(shí)將型砂試料量減為2.50g，測(cè)得結(jié)果乘以2。鑄造生產(chǎn)的型砂中最適宜的有效膨潤(rùn)土含量取決于對(duì)型砂濕態(tài)強(qiáng)度的要求、所用膨潤(rùn)土的粘結(jié)力高低、型砂中的膨潤(rùn)土是否混合均勻。國內(nèi)外各廠型砂的有效膨潤(rùn)土含量有相當(dāng)大的差異。例如DISA公司要求2013型擠壓造型機(jī)的型砂有效膨潤(rùn)土量>7%；GF公司建議第二汽車廠鑄造一廠氣沖造型用7.4%；大發(fā)汽車廠要求天津內(nèi)燃機(jī)廠靜壓造型用>6%。我國東安發(fā)動(dòng)機(jī)廠的靜壓造型線生產(chǎn)用型砂吸藍(lán)

33、量為68%；山西國際鑄造公司高壓線為6.26.7。我國有些工廠的有效膨潤(rùn)土含量較高的原因主要是所選用膨潤(rùn)土品質(zhì)不夠好，而且混砂時(shí)間太短沒有將膨潤(rùn)土充分包覆砂粒造成的。為了排除膨潤(rùn)土品質(zhì)不同的影響，最好直接用吸藍(lán)量代表型砂可用的粘結(jié)能力（包括潛在的粘結(jié)能力）。我國有些與外資有關(guān)企業(yè)按照美國AFS規(guī)定的亞甲基藍(lán)溶液濃度為0.374（即0.01mol濃度）。例如昆山豐田靜壓型砂要求吸藍(lán)量為30±1mL，常州小松常林的高壓型砂實(shí)測(cè)為3133.5mL。如果亞甲基藍(lán)濃度按照0.2計(jì)算，則分別為54.458.1 mL和58.162.8mL。 (2)膨潤(rùn)土利用率在某些工廠的型砂中的膨潤(rùn)土沒有得到充分

34、利用，有一部分膨潤(rùn)土自己或與其它粉料積聚成膨潤(rùn)土團(tuán)，成為不起粘結(jié)砂粒作用的潛在膨潤(rùn)土。檢查型砂中是否有潛在膨潤(rùn)土的辦法是取鑄造工廠現(xiàn)用的型砂測(cè)定其濕態(tài)強(qiáng)度，然后在混砂機(jī)中混碾1 min，但需加水少許以保持緊實(shí)率基本不變，并測(cè)定濕態(tài)強(qiáng)度。如此每次延長(zhǎng)混碾1 min直到濕態(tài)強(qiáng)度不再升高為止，記下總共增添的混碾時(shí)間，做為型砂所缺少的混砂時(shí)間。用增添混碾時(shí)間前后強(qiáng)度的百分比做為膨潤(rùn)土的利用率?；焐安痪脑蛉缦拢河行╄T造廠原設(shè)計(jì)所選用的混砂設(shè)備能力不足，為了保證型砂充分供應(yīng)，不得不縮短混砂時(shí)間。有些鑄造廠并非設(shè)備能力不夠，但由于管理不善和缺乏嚴(yán)格的技術(shù)要求，操作者將混砂時(shí)間盡量縮短。國外經(jīng)驗(yàn)表明每混合

35、1噸型砂至少應(yīng)耗用11.6 kWh的電能，高密度造型用型砂還要更高些，否則難于混勻。日本豐田等幾家汽車件鑄造廠使用碾輪式混砂機(jī)的混砂周期全是6min左右。昆山信嘉公司碾輪式混砂機(jī)的混砂周期也為6min。有些工廠使用進(jìn)口Eirich攪拌式混砂機(jī)，混砂周期不應(yīng)少于140s。研究工作表明，使用國產(chǎn)轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)的混砂時(shí)間應(yīng)在4min以上。很多鑄造廠采用先干混，再加水的混砂工藝。如果舊砂較干，所加入的膨潤(rùn)土等粉料一部分被排風(fēng)機(jī)吸掉。其余粉料則向混砂機(jī)的底盤和圍圈的夾角處偏析和積聚，被其后加入的水潤(rùn)濕后膨潤(rùn)土與其它粉料結(jié)成膨潤(rùn)土團(tuán)。最好改為先加水65%左右濕混，再加干粉材料，然后根據(jù)緊實(shí)率或含水量的目標(biāo)值

36、補(bǔ)加水濕混。有的混砂機(jī)刮板磨損，缺乏維護(hù)修理，碾輪上粘附大量積砂，沒有及時(shí)清理，以致混砂效果極差。混砂機(jī)應(yīng)當(dāng)經(jīng)常清理干凈，并且有完善的預(yù)防性維修制度，使它隨時(shí)處于良好和清潔的狀態(tài)。個(gè)別工廠的型砂出現(xiàn)大量細(xì)小團(tuán)塊的原因是膨潤(rùn)土加入量過多，應(yīng)當(dāng)暫時(shí)停加或少加膨潤(rùn)土，并延長(zhǎng)混砂時(shí)間來消化掉膨潤(rùn)土團(tuán)塊。2.7 熱壓應(yīng)力和熱濕強(qiáng)度、激熱開裂試驗(yàn)(1)熱壓應(yīng)力和熱濕強(qiáng)度用濕型砂澆注較厚大的平板類鑄件時(shí)，最容易產(chǎn)生夾砂類缺陷。產(chǎn)生機(jī)理為澆注開始后，型腔表面受金屬液的輻射熱，使表面層砂粒達(dá)到石英的相變溫度，砂粒體積急劇膨脹而產(chǎn)生沿型腔表面的橫向壓應(yīng)力，稱為“熱壓應(yīng)力”。與此同時(shí)，砂型上表面受金屬液的烘烤，使所

37、含水分向里遷移凝聚形成低“熱濕強(qiáng)度”的高含水層。如果型砂的熱膨脹量較大而產(chǎn)生較高的熱壓應(yīng)力，而此時(shí)水分凝聚層的熱濕強(qiáng)度又較低，其熱濕剪強(qiáng)度不足以阻止表層型砂的橫向剪切滑移，其熱濕拉強(qiáng)度又不足以抵制表面砂層拱起脫離砂型本體的傾向，同時(shí)該處砂型又無金屬液的覆蓋壓力，砂型表面層(厚度大約有34mm)便可能脫離砂型本體，向外拱起，或進(jìn)而翹曲開裂，在鑄件表面造成夾砂、結(jié)疤、溝痕缺陷。開始澆注時(shí)，從澆口流入金屬液流下面砂層受熱膨脹雖然并不拱起，但會(huì)向側(cè)面滑移使膨脹砂層的邊緣突出型腔表面之外，鑄件便形成鼠尾缺陷。型砂的抗夾砂性能最常用熱濕拉強(qiáng)度表示。我國制造的試驗(yàn)儀（右圖）是使型砂試樣的外露端面與320的加

38、熱板貼緊加熱20s后，在試樣表層內(nèi)形成干砂區(qū)和水分凝聚區(qū)。用儀器的測(cè)力裝置測(cè)出使型砂試樣從凝聚區(qū)拉斷所需的力，即可測(cè)得型砂的熱濕拉強(qiáng)度。影響型砂熱濕拉強(qiáng)度的最主要因素是膨潤(rùn)土所吸附陽離子的種類、對(duì)砂粒起粘結(jié)作用的膨潤(rùn)土含量以及膨潤(rùn)土的純度（蒙脫石含量）。天然鈉基膨潤(rùn)土或活化處理鈣基膨潤(rùn)土的熱濕拉強(qiáng)度比天然鈣基膨潤(rùn)土高幾倍。然而用碳酸鈉活化鈣基膨潤(rùn)土不可過量，超過極限活化量后熱濕拉強(qiáng)度反而下降。實(shí)際生產(chǎn)中，在保證鑄件不致產(chǎn)生夾砂結(jié)疤缺陷的前提下，不必過份提高熱濕拉強(qiáng)度。采用天然鈉土或使鈣土完全活化可能使型砂的混制、造型和落砂帶來一些負(fù)面影響，而且使生產(chǎn)成本提高。一般形狀簡(jiǎn)單或沒有水平放置平面的小

39、件、薄壁件，可將熱濕拉強(qiáng)度適度降低。假如所用原砂的SiO2不高，而且型砂中還加入了煤粉、渣油、淀粉類材料，熱壓應(yīng)力就會(huì)較低，不必采用過高的熱濕拉強(qiáng)度。美國鑄鐵件工廠都是應(yīng)用天然鈉土和鈣土摻合的商品。在歐洲，普通鑄件高密度造型用型砂的熱濕拉強(qiáng)度大約要求為1.52.5kPa，對(duì)于較敏感的鑄件要求2.5kPa就可確保不產(chǎn)生夾砂缺陷。我國鑄鐵用原砂的SiO2 含量大多92%，有的不足85%，鑄鋼用原砂的SiO2含量也大多只有9597%。與歐美用原砂的SiO2含量相比較低，熱膨脹應(yīng)力較小些，對(duì)型砂的熱濕拉強(qiáng)度要求也可比歐美工廠低。震壓造型的砂型密度較低，對(duì)熱濕拉強(qiáng)度的要求也比高密度造型低些。由于鈉土和活

40、化土的熱穩(wěn)定性比鈣土高和較不易燒損，除了薄壁小鑄鐵件以外，都最好使用部分活化鈣土。圓餅形型砂試樣示意圖(2)激熱開裂試驗(yàn)清華大學(xué)研制出一種測(cè)定型砂抗夾砂性能的型砂激熱試驗(yàn)儀。用液壓制樣機(jī)將型砂在外徑內(nèi)徑f135mm，高度40mm的耐熱鋼圈中壓制成圓餅形試樣（右圖）。型砂試樣的工作平面有兩條夾角為90°、寬3mm、深5mm的溝槽。激熱試驗(yàn)爐的碳硅棒發(fā)熱元件置于下部，與型砂試樣之間隔有碳化硅輻射加熱板，將板溫加熱為1300。其作用是模擬金屬液對(duì)試樣自下向上的烘烤作用。在加熱板的兩側(cè)有長(zhǎng)條導(dǎo)軌使型砂試樣與輻射板的距離間隔為10mm。激熱試驗(yàn)爐如右側(cè)示意圖所示。試驗(yàn)時(shí)，把圓餅形試樣連同試樣圈

41、送入爐內(nèi)，使“V”形槽的面向下， “V”形槽的角端朝向窺視孔。當(dāng)看到“V”形槽角端部位開裂脫落或翹曲下垂的時(shí)間即是激熱開裂時(shí)間。各種型砂的激熱開裂時(shí)間都大致在1065s范圍內(nèi)。激熱試驗(yàn)儀能夠綜合反映出熱壓應(yīng)力以及熱濕拉強(qiáng)度對(duì)鑄件夾砂傾向的作用。激熱開裂時(shí)間可以與澆注時(shí)間的長(zhǎng)短相互聯(lián)系，假如生產(chǎn)所用型砂的激熱開裂時(shí)間比鑄件的澆注時(shí)間長(zhǎng)，就不會(huì)出現(xiàn)夾砂缺陷。 型砂激熱試驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)示意圖 1爐門 2窺視孔 3試樣 4輻射板 5碳硅棒 6爐體 7導(dǎo)煙孔 8導(dǎo)軌2.8 含泥量、粒度和微粒含量、團(tuán)塊含量(1)含泥量型砂中直徑小于20mm的微細(xì)顆粒為泥分。濕型砂的泥分是由有效的膨潤(rùn)土和煤粉，以及灰分組成的。所

42、謂灰分包括有失效的膨潤(rùn)土和煤粉，由新砂、煤粉、膨潤(rùn)土等原材料帶進(jìn)來的粉塵，以及硅砂顆粒破碎而成的細(xì)粉?；曳趾窟^多會(huì)使型砂的含水量增高、透氣性下降，鑄件容易產(chǎn)生針孔、氣孔類缺陷。而且在濕壓強(qiáng)度維持不變的情況下，型砂韌性、熱濕強(qiáng)度降低，鑄件容易產(chǎn)生砂孔和夾砂類缺陷。通常采用沖洗法根據(jù)懸浮在水中的砂和泥分的直徑大小不同，其下降速度也不同的原理，將砂與泥分分開。當(dāng)砂樣與水充分?jǐn)嚢韬?，砂粒和泥分均懸浮于水中。如水溫?0，靜置5min后，直徑20mm的砂粒應(yīng)沉降到距離水面100mm以下。經(jīng)過多次沉降和虹吸，直到水清。沖洗前后砂樣的重量差占原來砂樣的重量百分比為含泥量(%)。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意：使用感量為1

43、/100g或1/1000g的天平稱量型砂和舊砂試料，否則測(cè)試結(jié)果誤差過高。試料在稱量前預(yù)先經(jīng)過烘干和用磁鐵吸掉鐵粒，否則也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重誤差。還應(yīng)注意舊砂和型砂烘干后容易偏析，粉末部分會(huì)沉積在容器底層而影響取樣代表性。建議稱取一份濕態(tài)砂樣進(jìn)行含泥量的檢測(cè)，另外再另外取一份濕態(tài)砂樣單獨(dú)測(cè)定水分，然后計(jì)算出干態(tài)舊砂和型砂的含泥量。應(yīng)當(dāng)使用專用的800mL耐熱玻璃高燒杯，不要用500mL玻璃燒杯。否則沉降距離不夠100mm，或者與杯底砂粒距離太近，容易將砂粒虹吸掉。600 mL洗砂杯也可用，但高度為180mm的800mL洗砂杯更好用。燒杯中加90mL蒸餾水或去離子水，并且還加入10mL濃度為5%的焦磷酸

44、鈉溶液。使用蒸餾水或去離子水而不用自來水的原因是避免產(chǎn)生絮凝物，以免夾雜砂粒被虹吸掉。焦磷酸鈉溶液的作用是使砂粒與其上面包覆的膨潤(rùn)土分散開。為了使砂粒上的粘土膜完全分散和600 mL洗砂杯也可用，但高度為180mm的800mL洗砂杯更好用。打散絮狀物，按照GB2684-81的規(guī)定，需要煮沸35min和用洗砂機(jī)攪拌15min。研究表明，如將煮沸時(shí)間保持為5min也可不需攪拌，以免將硅砂顆粒打碎。冷卻后加入清潔自來水即可。用細(xì)塑料棒或竹筷子攪拌均勻，不必用玻璃棒，以免操作不慎而捅漏玻璃燒杯。攪拌后的液面不可形成漩渦，盡量使沉淀下的砂層無凸起處。靜置后吸水時(shí)使虹吸管的入口沿?zé)谥饾u下降，以免水流過

45、猛而吸出砂粒。±顆粒沉降速度是用Stokes公式算出的。水的粘度隨溫度而變，對(duì)砂粒的沉降速度影響甚大。石英的密度為2.65g/cm3，煤粉只有1.21.45g/cm3，直徑20mm的煤粉顆粒也會(huì)被虹吸掉。而且測(cè)得的含泥量中還包括一些水溶性材料如淀粉、糊精等所占重量。因此，含泥量的測(cè)定只是一個(gè)近似試驗(yàn)方法。大多數(shù)鑄造工廠的型砂含泥量大約比舊砂高0.53.0%。由于對(duì)型砂性能影響較大的是型砂的含泥量而不是舊砂的含泥量，因此測(cè)定含泥量應(yīng)以型砂為主。一些國外生產(chǎn)鑄鐵件工廠型砂含泥量的情況如下：美國的汽車制造廠由于回用砂中摻入了大量潰碎的芯砂，型砂含泥量大多較低，例如John Deere生產(chǎn)球

46、墨鑄鐵的高壓造型型砂含泥量為7.58.8%。International Harvester生產(chǎn)拖拉機(jī)缸體的型砂含泥量為910%。GMC生產(chǎn)雪佛蘭缸體型砂為911%。日本三菱的SPO線型砂管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定含泥量為1214%。DISA公司推薦一般擠壓造型機(jī)用型砂含泥量為1113%。我國第二汽車制造廠的第一鑄造廠缸體線高壓型砂實(shí)際含泥量為1113%。天津內(nèi)燃機(jī)總廠的汽車鑄鐵件靜壓造型按照大發(fā)汽車廠的要求，型砂含泥量為1011%。我國有些鑄造廠含泥量高的原因是膨潤(rùn)土、煤粉等原材料品位低劣，舊砂缺乏有效地除塵處理造成的。還有些發(fā)動(dòng)機(jī)鑄造工廠的型砂出現(xiàn)含泥量過低現(xiàn)象，是舊砂中混入大量潰碎樹脂砂芯造成的。應(yīng)當(dāng)回

47、用部分除塵排出物，降低型砂對(duì)水的敏感性。國外有人認(rèn)為良好的鑄鐵濕型砂中有效膨潤(rùn)土量應(yīng)占含泥量的2/3以上，煤粉和灰分只占1/3以下，泥分中灰分應(yīng)不多于3%或3.25%。(2)粒度分析和微粒含量型砂洗去泥分并烘干后即可進(jìn)行粒度分析。關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)篩：如今我國的標(biāo)準(zhǔn)是JB/T9156-1999，與美國鑄造師協(xié)會(huì)(AFS)所采用的網(wǎng)孔尺寸和篩號(hào)完全相同。篩號(hào)代表每英寸長(zhǎng)度的網(wǎng)孔數(shù)量。標(biāo)準(zhǔn)篩的網(wǎng)孔尺寸如下表：標(biāo)準(zhǔn)篩號(hào)6122030405070100140200270底盤網(wǎng)孔尺寸mm3.351.700.8500.6000.4250.3000.2120.1500.1060.0750.053我國以前標(biāo)準(zhǔn)JB435

48、-63和JB2488-78的標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)孔尺寸與新標(biāo)準(zhǔn)篩有一些差異（見下表）。例如JB2488-78的12和75號(hào)篩的網(wǎng)孔尺寸分別為1.60和0.200mm，而新的標(biāo)準(zhǔn)篩的相應(yīng)網(wǎng)孔分別為1.70和0.212mm。由于篩網(wǎng)的生產(chǎn)需要使用特制的和尺寸精密的設(shè)備，我國標(biāo)準(zhǔn)篩生產(chǎn)工廠恐難嚴(yán)格按照新標(biāo)準(zhǔn)制造。有時(shí)還發(fā)現(xiàn)網(wǎng)孔尺寸與規(guī)定不符。目前尚缺乏對(duì)鑄造用標(biāo)準(zhǔn)篩產(chǎn)品品質(zhì)的有效監(jiān)督和檢驗(yàn)。JB43563試驗(yàn)篩篩號(hào)6122030405070100140200270網(wǎng)孔尺寸mm3.361.680.840.590.420.2970.210.1490.1050.0750.05JB248878試驗(yàn)篩篩號(hào)61224284

49、55575100150200260網(wǎng)孔尺寸mm3.201.600.800.630.400.3150.2000.1540.1000.0710.056砂粒的粗細(xì)程度：濕型砂的砂粒較細(xì)將降低型砂透氣率，有可能引起鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷。但適當(dāng)降低透氣率可改善鑄件表面光潔程度和防止粘砂。高密度造型方法的砂型透氣條件比一般的振壓造型或手工造型差，型砂粒度稍粗。紡織機(jī)和縫紉機(jī)鑄件希望表面光潔程度高，而且不需要進(jìn)行水壓試驗(yàn)，粒度就可細(xì)些。表示砂粒粗細(xì)程度有以下幾種方法：a)按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9442-1998鑄造用硅砂，用標(biāo)準(zhǔn)篩篩分后主要粒度組成三篩中頭尾篩的篩號(hào)表示。例如砂粒集中在標(biāo)準(zhǔn)篩的50、70和100三

50、篩上，可以表示為50/100。我國鑄造工廠還習(xí)慣用100/50表示在100號(hào)篩上停留量比50號(hào)篩上多。有些高密度造型工廠用粒度為50/140（表示主要分布在50、70、100和140號(hào)篩上）。b)美國鑄造師學(xué)會(huì)規(guī)定用AFS細(xì)度表示粒度。假設(shè)將去除泥分的砂樣換算成同樣重量的均一直徑的顆粒，而砂粒的總表面積又與原來一致，這種均一直徑砂粒恰好通過的篩號(hào)(即每英寸長(zhǎng)度的網(wǎng)孔數(shù))就是AFS細(xì)度。計(jì)算時(shí)將每一篩上停留量的百分?jǐn)?shù)乘以該篩相對(duì)應(yīng)的乘數(shù)(見下表)，乘積的總和除以砂粒停留量百分?jǐn)?shù)的總和，其結(jié)果就是AFS細(xì)度。AFS篩號(hào)停留量%´100AFS乘數(shù)停留量´乘數(shù)理論比表面積cm2/g

51、停留量´理論比表面積6 0 3 012 0 5 09.00 020 0 10 017.83 030 0.5 20 1031.35 15.6840 1.0 30 30 44.35 44.3550 9.0 40 36062.70 564.3070 27.0 50 135088.79 2397.33100 31.5 70 2205125.56 3955.14140 21.5 100 2150177.58 3817.97200 5.0 140 700251.16 1255.80270 2.2 200 440355.16 781.35底盤 0.3 300 90622.74 186.82總和 9

52、8.0 7335 13018.74表中是美國Michigan岸砂的AFS細(xì)度計(jì)算舉例，停留量與對(duì)應(yīng)乘數(shù)乘積的總和為7335，砂粒部分停留量總和為98.0，計(jì)算結(jié)果為：733598.0Michigan岸砂的AFS細(xì)度 = 74.9國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T94421998鑄造用硅砂也采用同樣的表示方法，但將AFS細(xì)度改稱為“平均細(xì)度”，還將AFS乘數(shù)改稱為“細(xì)度因數(shù)”。AFS細(xì)度的表示方法在歐洲和日本也應(yīng)用較多。國外濕型鑄造用型砂的AFS細(xì)度舉例如下：加拿大76家鑄造工廠，其中品質(zhì)最好的型砂粒度都在AFS細(xì)度5065之間，相當(dāng)我國習(xí)慣符號(hào)的50/10050/140。日本8家用靜壓造型機(jī)的鑄造工廠，所用型砂

53、的AFS細(xì)度在52.161.4范圍內(nèi)，平均56.4。瑞士Hofmann調(diào)查五家鑄鐵工廠氣沖造型的AFS細(xì)度在5463。美國在三、四十年代鑄鋼濕型用砂細(xì)度多為3545，后來一般鑄鋼和鑄鐵件都改用AFS細(xì)度6065（大體相當(dāng)100/5050/140）。汽車鑄鐵件使用大量樹脂砂芯而使型砂粒度變粗，AFS細(xì)度大多為5862。砂粒的集中程度：濕型砂的砂粒不應(yīng)過分集中在一兩篩上，否則粗粒和細(xì)粒之間不能充分鑲嵌，致使型砂強(qiáng)度偏低，透氣率偏高，容易生成砂孔和機(jī)械粘砂。而且過分集中分布的型砂受熱膨脹較為激烈，更容易生成夾砂缺陷。通常希望濕型砂的砂粒為4篩分布。所謂“一篩”是指在該篩上停留量10而言。還希望四篩分

54、布砂在四篩上停留量之總和>85，單一篩上40。 (3)型砂中微粒含量是指直徑20mm，而又分布在200、270和底盤上的顆粒含量而言。濕型砂通常希望保持一定的微粒含量(35%)，目的是防止型砂透氣率過高，鑄件表面粗糙。微粒也還可以保持型砂的水分，降低型砂對(duì)水分的敏感性。鑄鐵件的濕型砂中大多加有煤粉，透氣率本應(yīng)較易控制。但是在一些機(jī)械化程度較高的鑄造車間中，落砂、運(yùn)輸、冷卻降溫、混制等過程中對(duì)舊砂的通風(fēng)除塵可能風(fēng)力過猛，不僅將粉塵去除，而且大量微粒也被吸掉。粉塵中除了含有已失效的死粘土和死煤粉以外，還含有不少有效的膨潤(rùn)土和煤粉，有些砂處理系統(tǒng)將通風(fēng)除塵系統(tǒng)的旋風(fēng)分離器組分全部返回型砂中，有

55、的工廠還將布袋除塵器的粉塵也部分地加以利用。(4)團(tuán)塊含量型砂和舊砂中的團(tuán)塊可能為：膨潤(rùn)土球團(tuán)：由于混砂機(jī)的結(jié)構(gòu)不夠好，混砂機(jī)刮砂板磨損，混砂時(shí)間不夠長(zhǎng)，混砂時(shí)加料順序不對(duì)或膨潤(rùn)土加入量過多等原因，膨潤(rùn)土未被完全分散開，而在型砂中形成大量小球團(tuán)狀?yuàn)A雜物。碎砂芯塊：如篩網(wǎng)不夠密，甚至篩網(wǎng)破損而未及時(shí)維修，就會(huì)有大量大大小小的碎砂芯塊混入回用砂中。鐵豆：如果磁力分離設(shè)備的效果較差，將有相當(dāng)多的鐵豆混入舊砂中。型砂碎塊：高壓造型的砂型強(qiáng)度較高，澆注后距離金屬液較遠(yuǎn)部位的砂型仍然相當(dāng)堅(jiān)硬牢固，振動(dòng)落砂時(shí)通常還是不易碎開。篩分后還有一部分通過篩孔或破損篩網(wǎng)混入回用砂中。在混砂時(shí)舊砂的這種團(tuán)塊受到強(qiáng)力混碾或攪拌，團(tuán)塊有可能碎開。但經(jīng)過碾壓混砂后又可能產(chǎn)生很多新的大砂團(tuán)，應(yīng)在造型之前經(jīng)過一次松砂處理。其它雜質(zhì)：如車間管理不善，操作工人亂丟香煙頭、紙屑、木塊等垃