鑄造車間實習

第三篇砂處理、制芯、砂處理系統(tǒng)砂處理系統(tǒng)由回砂系統(tǒng)、配料系統(tǒng)、混砂系統(tǒng)、供砂系統(tǒng)四個系統(tǒng)組成。各個系統(tǒng)獨立、相互緊密聯系形成完成的砂處理系統(tǒng)，確保東久線用砂的正常秩序。1、 回砂系統(tǒng)（1） 當造型機砂型澆鑄完成后，砂型通過爬坡振動輸送槽進入回砂系統(tǒng)中的振動輸送式落砂機中，開始舊砂的回收利用。（2） 在振動輸送式落砂機上鑄件與砂子分離。（3） 在舊砂中加水進行第一次降溫增水處理。（4） 舊砂經磁選將摻雜的碎鐵吸出后，由斗提機送到精細六角篩，在精細六角篩內將砂中大砂塊或砂芯篩出。（5） 篩好的舊砂經皮帶機送至沸騰冷卻床，并在振動沸騰冷卻床前加水（冬季除外），在床內蒸發(fā)水分降溫冷卻。（6） 冷卻后的砂子經斗提機和皮帶機運至料倉保存。2、 配料系統(tǒng)（1） 由圓盤給料機將存于料倉中的舊砂經皮帶機、斗提機輸送至混砂機上方的舊砂斗內。（2） 新砂及輔料（煤粉、膨潤土等）由人工加至各個料倉。3、 混砂系統(tǒng)配料系統(tǒng)將各種原料準備好后，按工藝要求以一定的重量比通過圓盤給料機將舊砂、新砂、煤粉、膨潤土等加入全混砂機內，混合攪拌，并根據設定好的緊實率自動調整加水量。4、 供砂系統(tǒng)混制好的砂子經圓盤給料機及皮帶傳送至造型機上方料斗，如此料斗料滿時給料機會自動停止供料。二、砂處理系統(tǒng)設備狀況砂處理系統(tǒng)是與生產效率180箱/小時的東久造型線相匹配，主要設備為德國愛立許公司制造的混砂機、在線型砂性能檢測控制儀、雙盤冷卻器等。全套系統(tǒng)通過中央PC控制，主要參數通過顯示器顯示，菜單更改設置，其中混砂機為高速轉子式，生產能力為60噸/小時，輔料、水采用電子秤定量自動加入；舊砂回收系統(tǒng)采用：三級磁選、兩級滾筒破碎篩分，通過雙盤冷卻器對舊砂增濕、冷卻、預混，通過中間砂庫對冷卻后舊砂“熟化”。砂處理系統(tǒng)流程見圖3-1所示。

廢鐵新砂S216斗AMFV-IV07R 造型線砂處理流程S228帶S226S217皮S215帶S213、S2舊砂進,S212氣動雙鑄型TOKY散落砂舊砂廢鐵S222轉S201帶式輸送機Y338C（帶磁選頭輪）S103磷板輸送機＜鑄件廢鐵新砂S216斗AMFV-IV07R 造型線砂處理流程S228帶S226S217皮S215帶S213、S2舊砂進,S212氣動雙鑄型TOKY散落砂舊砂廢鐵S222轉S201帶式輸送機Y338C（帶磁選頭輪）S103磷板輸送機＜鑄件S102振動輸送式落砂機S209振動沸騰冷卻床S208臥式單輪松砂機S210斗式提升機S205斗式提升機S203帶式磁選機S202自動增濕裝置S206精細六角篩S207帶式輸送機S211帶式輸送機S204廢鐵單軌吊S104皮帶輸送機S221螺旋給料機鑄件下線S227圓1、 磁分離裝置磁分離是舊砂處理的重要工序。從大量的舊砂中分離出少量的鐵料，以達到保護設備和回收鐵料等目的。磁分離工序一般是在破碎、篩分和進斗式提升機之前進行；要求高的車間，磁分離要進行2?3次，我公司則采用一次永磁帶式磁分離裝置進行分離，能夠有效去除舊砂中鐵料等雜質。該裝置相比其他分離裝置具有結構較復雜，價格貴，需另設安裝架等不足，但具有分離效果好的優(yōu)勢，因此我公司采用一次磁分離，其實物如圖2-3。圖2-32、 精細六角篩舊砂中夾雜一些木塊，碎耐火磚塊等非金屬夾雜物以及大的砂塊，需用篩分裝置將其清除。在大量生產的砂處理系統(tǒng)中，舊砂的過篩多采用滾筒篩，滾筒篩的斷面形狀有圓形及角錐形二種，我公司則采用六角篩。當滾筒篩繞其轉動軸旋轉時，加入的物料被帶動在篩面上上下翻滾，進行篩分。細小的物料穿過篩孔掉在篩子下方的斗中，粗大的物料不穿過篩孔而從卸料端排出。圓筒形滾筒篩的中軸需斜放，便于砂子在滾筒中按一定方向流動，其輸出速度由傾角大小來決定。斜角一般為5~7。圖3-2精細六角篩3、 振動沸騰冷卻床采用風冷+水冷方式降溫。沸騰床內的沸騰板采用先進合理的防堵塞機構，并且清理方便。；該機設置雙重冷卻裝置（水冷、風冷），經過破碎后的砂子，其殘留的溫度遠遠高于工藝要求的溫度（室溫±100C），尤其是在工件大、循環(huán)澆注周期短或夏季的生產情況下，由于受砂箱、場地、澆注周期等條件限制，澆注后的砂型得不到進一步的自然冷卻，落砂時的砂溫溫度可達200-4000C左右，經過一次振動輸送冷卻及破碎吸塵降溫之后，其余溫仍可達90-1500C左右。所以要進行必要的砂溫調節(jié)，其工作原理是；經過破碎后的砂子通過入料口進入沸騰冷卻床，首先落在有循環(huán)水的管道上，然后被高壓吹入的冷風將砂子呈沸騰狀拋起向前運動，被上面的回彈板反彈落入第二道風箱，經過與循環(huán)水管接觸傳熱，再次被冷風拋起前進反彈，周而復始，經過多級水、風的接觸完成熱交換過程。在沸騰過程中，砂子被多次拋起、反彈、水管接觸，呈沸騰波浪狀前進的同時，又進一步凈化砂子的性能。熱量、粉塵由吸塵點被吸走，從而達到降溫除塵、凈化砂粒的目的。4、 混砂機型砂的物理性能和機械性能主要決定于混砂過程，因此，混砂機就成為鑄造車間的關鍵設備之一。對型砂處理的基本要求是：①各成分均勻；②粘結劑有效地附在砂粒表面；③型砂松散無團塊。我公司混砂機選用轉子式混砂機，該混砂機完全拋棄了傳統(tǒng)的混砂裝置一一碾輪，采用了兩個高速旋轉餓混砂轉子。適用于混制高壓造型用砂，生產率高，可滿足大型高壓造型線的需要。高壓造型用餓型砂水分低，粘土不能像中、低壓造型用砂那樣在砂粒表面形成薄膜，因此采用高速“拋擊”的方法，使型砂中的各成分均勻化。圖3-5混砂機三、濕型鑄造特點粘土砂型根據在合箱和澆注的狀態(tài)不同可分為濕型、干砂型和表干型。三者之間的主要差別在于：濕型是造好的砂型不經烘干，直接澆入高溫金屬液體；干砂型是在合箱和澆注前將整個砂型進行烘干；表干型只是在澆注前對型腔表層用適當方法烘干一定深度。

我公司采用濕型鑄造法，其特點是砂型無需烘干，不存在硬化過程。其主要優(yōu)點是生產靈活，生產率高，生產周期短，便于流水作業(yè)生產，易于實現生產過程的機械化和自動化；材料成本低；節(jié)省烘干設備、燃料、電力及車間生產面積等。采用濕型鑄造，也容易使鑄件產生一些夾砂結疤、粘砂、砂渣眼等缺陷。四、濕型砂檢測原理及方法高質量型砂應當具有為鑄造出高質量鑄件所必備的各種性能。根據鑄件合金的種類、大小、厚薄、澆注溫度等的不同，對濕型砂性能提出不同的要求。最主要的，即直接影響鑄件質量和造型工藝的濕型砂性能有水分、透氣性、強度、緊實率、破碎指數、含泥量、有效膨潤土含量、灼燒減量等。1、水分和緊實率水分也叫含水量或濕度，它是表示型砂中所含水分的質量百分數。次定原理是稱取定量的型砂，放入105?110烘干裝置中使之干燥，由烘干前后的質量差異計算出型砂的水分。緊實率是指濕型砂用1MPa的壓力壓實后置在錘擊式制樣機上打擊三次，其試樣體積在緊實前后的變化百分率，用試樣緊實前后高度變化的百分數來表示，即緊實率=｛［筒高-緊實距離］/筒高｝*100%。其原理為：較干的型砂自由流入試樣筒中時，砂粒堆得比較結實，在相同的緊實力作用下，型砂體積較少較少。這種型砂發(fā)脆，韌性差，起模容易損壞，砂型轉角處容易破碎，鑄件容易產生沖砂、砂眼等缺陷；而較濕的型砂，流動性差，在未被緊實前松散密度較低，砂粒的堆積比較疏松，緊實后體積減小較多，使用這種型砂，澆注時急速產生大量氣體，鑄件可能出現氣孔、脹砂、夾砂結疤等缺陷。一般情況下，混砂時的加水量應按固定的緊實率范圍來控制。通常手工和機器造型用型砂，在最適干濕狀態(tài)下的緊實率接近50%；高壓造型和氣沖造型時為35%?45%；擠壓造型時為35%?40%，我公司采用的緊實率為32%?40%。含水量測定：圖3-5緊實率測定儀稱試樣20g為G1，置于砂皿中；圖3-5緊實率測定儀均勻鋪平然后將砂皿放入紅外線烘干器中；開啟電源開關，指示燈亮；順時針旋轉定時器，烘干8-10分鐘；時間到后，紅外線燈泡自動熄滅；砂樣冷卻后，在用天平重新稱重為G2,然后按公式計算含水量=(G1-G2)/G1X100%。注意事項：每次用完后應關閉電源，檫凈儀器上和砂皿上的灰塵和砂粒。不用時，用塑料罩罩好，防止灰塵緊實率檢測:

將大凸輪時針轉動，使沖頭向上提高并固定；投砂器下方放置好試筒，取適量型砂放在投砂器的網孔上，使型砂通過網孔落到試筒內，使型砂均勻分布直到型砂落滿溢出；刮平試筒口，將試樣連筒座一起放在制樣機座上；慢慢放下大凸輪，使沖頭壓入試筒中，然后將試樣筒旋轉半圓；順時間轉動小凸輪，使試樣受三次沖擊，讀出數值，也就是要得的緊實率；再將大凸輪逆時針轉動，提高沖頭，卸下沖實的試樣筒；將試樣筒導套在頂柱上，頂出試樣，即可。注意事項：制樣機決不允許空打。各活動部分應經常保持適當的潤滑。長期使用后應檢查各零件活動部分尺寸，小凸輪計程小于50.5mm，沖頭尺寸小于49mm，試樣筒孔徑小于50.5mm，應于更換換。圖3-5緊實率測定儀不用時，主機及附件干凈并加防塵套。圖3-5緊實率測定儀2、透氣性緊實的型砂能讓氣體通過而溢出的能力稱為透氣性。在液體金屬的熱作用下鑄型產生大量氣體，如果砂型、砂芯不具備良好的排氣能力，澆注過程中就有可能發(fā)生嗆火，使鑄件產生氣孔、澆不足等缺陷。砂型的排氣能力，一方面靠冒口和穿透或不穿透的出氣孔來提高;另一方面決定于型砂的透氣性。而透氣性的高低主要受砂粒的大小、粒度分布、粒形、含泥量、粘結劑種類、加入量和混砂時粘結劑在砂粒上的分布狀況以及型砂緊實度的影響。注意：不應誤解為型砂透氣性越高越好，因為不涂涂料的砂型的透氣性高，表明砂粒間孔隙直徑較大，金屬易于滲入砂粒間孔隙中，造成鑄件表面粗糙和發(fā)生機械粘砂。因此，對于濕型的單一砂和面砂而言，透氣性不但要有下限，而且必須嚴格規(guī)定其上限。透氣性檢測

用天平稱取約145±5g左右砂樣放入圓柱形標準試樣筒中；將試樣筒及底座移至制樣機上，注意避免磕碰搖動等導致預緊實的情況；輕輕放下把手，然后將試樣筒旋轉半圓，搖動手柄連續(xù)沖擊3次。沖擊頻率保持大約1次/秒。制成(P50X50+1mm的標準試樣；可通過制樣機頂部的讀數牌來讀數，如果讀數落在上下限之內，表示制樣成功，否則制樣失敗,應重新制樣；預先將透氣性測定儀調至“0”位；取下底座，將內有試樣的試樣筒倒置插在透氣性測定儀試樣座上使兩者密合；此時可從數值顯示區(qū)間內讀出透氣性數值；將透氣性測定儀開關關閉，指示燈滅，測試結束。3、濕態(tài)強度型砂必須具備一定的強度以承受各種外力的作用。如果強度不足，在起模、搬動砂型、下芯、合箱等過程中，鑄型有可能破損塌落；澆注時可能承受不住金屬液餓沖刷和沖擊，沖壞砂型而造成砂眼缺陷，或者造成脹砂或炮火等現象。但是，強度也不宜過高，因為高強度的型砂需要加入更多的粘土，不但增加了最適宜的水分和降低透氣性，還會使鑄件的生產成本增加，而且給混砂、緊實和落砂等工序帶來困難。濕壓強度檢測如直接使用透氣性試驗的標準試樣塊時，2-5步驟可以省略，直接進入第6步驟；稱取大約145±5g左右砂樣放入試樣筒中；將試樣筒及底座移至制樣機上，注意避免磕碰搖動等導致預緊實的情況；輕輕放下把手，搖動手柄連續(xù)沖擊3次。沖擊頻率保持大約1次/秒。制成050X50+1mm的標準試樣塊；可直接從制樣機頂部的讀數牌來確認，如果讀數落在上下限之內，表示制樣成功，否則制樣失敗,應重新制樣；取出試筒中的圓柱形型砂試樣，將試樣放置在壓力機放樣處；打開電源開關，電源指示燈亮，使用調零旋鈕使儀表盤上顯示“.000”，按下上方白色“抗壓”按鈕；抬起“保持”按鈕，然后按下儀器右后方綠色“上升”按鈕，開始進行試驗；等到數字顯示器上的數值穩(wěn)定后，記錄下此時的數值，即為型砂的濕壓強度值；按下紅色“停止”按鈕，再按下黃色“下降”按鈕，到適當高度后取出壓碎的試樣，降下“保持”按鈕，關閉電源，實驗結束。注意事項：每次用完后擦凈儀器上灰塵和砂粒；不可用金屬等硬物放在儀器上做實驗，以免損壞傳感器；4、 型砂含泥量型砂和舊砂的泥分是由兩部分組成。第一部分為活性組分，包括有效的膨潤土和有效的煤粉。在上述各種組分中，有效膨潤土和有效煤份的數量主要取決于材料的品質、鑄件的厚薄和大小、如果使用的膨潤土屬于優(yōu)質產品，高密度造型用型砂中有效膨潤土量6?7%已然足夠使?jié)駢簭姸冗_到160?200kPa。如果使用的是高效煤粉，有拋丸機清理鑄件，有效煤粉量大約只需3?4%即可。因此高密度造型的型砂中活性組分總量約為9?11%。第二部分為惰性組分，即灰分，包括失效的膨潤土和煤粉、被混砂加入的膨潤土和煤粉帶入的雜質、以及所加入新砂的泥分組成的。不同鑄造工廠濕型砂灰分的數量相差很多，有的工廠可能不到1%。也有的型砂中灰分達到10%以上。含泥量對濕型砂性能的影響主要有：1） 原砂中泥份增多，則型砂的孔隙直徑減小，透氣性下降。2） 當其他條件相同時。原砂的含泥量增多，則型砂餓濕態(tài)抗壓強度提高，達到最適宜干濕狀態(tài)含水量也提高。3） 如果原砂的泥份中不含粘土礦物，則原砂中含泥量增多會使型砂變脆，起模性能變壞。型砂和舊砂含泥量過高的原因可能是所使用的原砂、膨潤土和煤粉品質不良，舊砂缺乏有效地除塵處理造成。含泥量過高會導致型砂透氣率下降，含水量上升，鑄件氣孔缺陷增多。如果是由于灰分增多而形成的含泥量過高，除了強烈影響透氣率低和含水量高以外，還肯定會引起型砂韌性變差，造型時起模困難，砂型棱角易碎，吊砂易斷，鑄件砂孔廢品率提高。歸納以上數據可以得出：高密度造型最理想的鑄鐵用型砂（含煤粉）含泥量為10?13%，不應314%和W9%；理想的舊砂含泥量為8?11%，不應312%和W7%。如果含泥量過高，應當加強各種原材料的選用和檢驗，改善舊砂除塵裝置的工作效果。如果含泥量過低，就應該將除塵系統(tǒng)的排出物部分地返回舊砂系統(tǒng)中。5、 型砂粒度型砂粒度直接影響透氣性和鑄件表面粗糙程度。原砂的粒度并不能代表型砂粒度，因為在鑄造過程中部分砂?？赡芷扑槌杉毞?，另一部分可能燒結成粗粒。而且不同粗細的砂芯潰碎后也會混入舊砂。經過多次鑄造過程的積累就使型砂的粗細逐漸改變。因此有些工廠將測定過含泥量的型砂用篩分法測定粒度。原砂的顆粒組成包括：砂粒的粗細程度和砂粒粗細程度分布的集中程度。為鑒定不同原砂的顆粒組成，通常采用篩分法，用一套篩孔尺寸自大而小的鑄造用試驗來篩分已洗去泥份的干砂樣。我國國家專業(yè)標準（ZBJ31004-88）用于測定硅砂粒度的試驗篩的篩子序號及篩孔尺寸見表3-3。有效膨潤土量一般濕型鑄造生產中，都是根據型砂的濕態(tài)抗壓強度高低補加膨潤土量。如果型砂中灰分（包括死粘土等失效材料）含量多而含有效膨潤土量少，也仍會顯得濕壓強度較高。自五十年代末期起美國有些人陸續(xù)通過大量有關砂-膨潤土-水的試驗研究工作結果繪制成網格圖，從圖中型砂的濕壓強度和濕剪強度關系曲線推算出型砂的有效粘土含量。后來又將原來的“膨潤土”改稱為較為籠統(tǒng)的“粘結劑”。由于型砂中有些膨潤土是并未起粘結作用的潛在膨潤土，型砂中總的粘結劑量（包括潛在膨潤土）稱為可用粘結劑量（AB）,而真正起著粘結砂粒作用的粘結劑量稱為工作粘結劑量（WB）。從濕壓強度、含水量、緊實率和粘土量的網格圖推導出AB和WB的兩個英制計算公式，改成國際單位［kPa］后如下：AB［%］=1.5729xGCS+1.316xMOIST；WB［%］=（221.6xGCS）/（132.1-COMPACT）式中：GCS一濕壓強度［kPa］；MOIST—型砂含水量［%］；COMPACT—緊實率［%］。我國有個別外資鑄造工廠引用這些計算式，例如鎮(zhèn)江銀峰高壓造型用型砂計算得出：AB=8.1?8.3%，WB=4.3?4.7%。 美國有人在80年代末期，考慮到濕型砂中膨潤土含量已超過繪制原圖時的5?7%，而且鈉基膨潤土和鈣基膨潤土是按不同比例摻合使用，砂粒分布也分散到4~5篩，大多數型砂還含有煤粉，混碾效率有所提高。就根據不同濕壓強度、含水量、緊實率和粘土量繪制出具有復雜曲線的新圖形，已不能用簡單的數學式計算出AB和WB。另外，各國膨潤土的資源各異，濕壓強度、含水量、緊實率之間關系均不相同，更難于簡單地利用前述的計算公式。因而國內外工廠絕大多數鑄造工廠都改用亞甲基藍吸附量（簡稱為吸藍量）來檢驗型砂和舊砂中有效膨潤土含量。型砂的有效膨潤土是指全部仍然具有粘結能力的膨潤土而言。在生產用型砂中，仍會有一部分膨潤土只是自己或與其它粉料積聚成膨潤土團（或砂豆），成為“潛在膨潤土”。膨潤土團的形成主要是型砂制備時混合不均勻造成的。美國有人將前面所述的工作粘土量（WB）除以可利用粘土量（AB）做為混砂機效率，也用來說明型砂的膨潤土利用率，認為通常在55?65%。鎮(zhèn)江銀峰計算得出的混砂機效率為52.6?56.6%。作者推薦的方法是在生產用混砂機上按照工藝規(guī)定混制型砂，型砂混砂完了后測定試樣的濕態(tài)抗壓強度。然后碾輪式混砂機再延長混砂時間1分鐘（轉子混砂機可為20s），但需預先稍微加入少量水分以保持緊實率基本不變，再一次測定型砂試樣強度，強度值將有不同程度的上升。如此每次延長混砂并保持型砂緊實率穩(wěn)定不變和測定強度，直到強度不再上升，即達到“峰值強度”為止?；焐皺C的實際使用效率可以按下式計算： 混砂機的混砂效率（%）= X100由于強度接近平臺區(qū)的升幅極為緩慢，通常認為鑄造生產實際中，型砂強度到達峰值的80?90%左右即為最適合使用的強度。達到最適合使用強度的混砂時間應當是混制該型砂的正確時間，工廠可以據此更正工藝規(guī)定的混砂時間要求。工廠混砂實際缺少時間（單位均為min）按下式計算： 混砂實際缺少時間=（達到80?90%峰值強度的時間）一（實際混砂時間） 清華大學曾檢驗某拖拉機廠鑄鐵的舊砂，結果表明為要達到峰值強度尚需繼續(xù)混砂6min。又曾檢驗山東某動力機廠型砂使用S14系列轉子混砂機的混砂效果，發(fā)現達到峰值強度的混砂周期應當是4.5min，建議工廠達到最適宜使用強度的混砂時間定為4.0min，明顯高于設備制造公司推薦的混砂周期2.0min。為了簡便，也可利用型砂實驗室中小型混砂機做試驗。取生產混制出的型砂在小混砂機中，保持緊實率基本不變的條件下不斷增多混砂時間。檢驗方法和計算方法如同上面一樣。三、型砂控制參數的調整、優(yōu)化我公司生產造型過程存在的型砂方面主要問題有：砂渣眼、粘砂、沖砂等缺陷。這些問題的產生均為型砂混制不良、型砂穩(wěn)定性不夠造成的，試生產所用型砂主要由老廠調運的舊砂與大量的新砂組成，新砂含量相對較高，同時由于產量小，型砂周轉量少，排塵能力強，導致含泥量低（小于9%），水分較低（2.3?2.8%）,砂處理按傳統(tǒng)生產工藝要求控制。針對以上問題，結合生產現狀，從砂處理方面進行原因分析。3.1粘砂問題臥澆氣缸體下箱成型面粘砂是一個普遍問題，特別現生產氣缸體砂型底部形成許多凸起砂胎，局部表面不緊實，在高壓頭鐵水作用下，便形成粘砂，因此要改善粘砂狀況，必須提高砂型表面緊實度，影響砂型表面緊實度的型砂因素主要是含泥量、透氣性、緊實率。型砂緊實率減低，流動性提高，有利于砂型局部成型，有利于提高緊實度；提高型砂含泥量有利于充填砂型表面砂粒間隙，有利于提高緊實度；型砂透氣性過高，砂粒間隙較大，不利于提高緊實度。3.2砂型成型率低、脫箱及沖砂缺陷原因分析造型成型率低、砂型脫箱及沖砂缺陷，與生產初期型砂含泥量過低關系很大。高壓造型狀況下，型砂含泥量低，含水量2.3?2.8%時，型砂并不好用，因為這種低含水量的型砂，水份只要有0.1%波動，就會對型砂性能造成極大影響，這是由于型砂中的吸水物質過少造成的［1］,一定量的吸水物質對型砂性能有“微調與穩(wěn)定”的作用，水分高時，吸水物質吸水，可以使膨潤土所吸收水分比較穩(wěn)定一致；混好的型砂在輸送過程中水分蒸發(fā)時，吸水物質所吸的水先蒸發(fā)，而粘結砂粒的粘土膏中的水分較穩(wěn)定，型砂的性能也就波動較小［2］。由于試生產狀況下型砂含泥量過低，導致水分較低，這種型砂“微調與穩(wěn)定”的作用難以發(fā)揮，同時環(huán)境溫度較高，由于水分進一步損失，導致造型時型砂性能變化大，型砂的強度及韌性下降，故成型率會低，同時砂型局部水分損失嚴重干化，澆注后易產生沖砂；同樣，由于型砂強度的下降，砂型與砂箱間的附著力小，導致砂型落砂前移箱時脫箱問題?；谝陨戏治觯覀兪紫日{整砂處理生產工藝，含泥量由原來＜13%只控制上限，改為10?12%，同時控制上下限，結合試生產條件，通過加大膨潤土及砂處理系統(tǒng)排塵收集的細粉補加量提高含泥量；緊實率由傳統(tǒng)的38?50調整為34?42,；透氣性由3100改為100?140，控制透氣性上限在修改砂處理工藝的同時，調整造型工藝參數：上、下箱采用不同的壓時比壓，保證下箱砂型緊實度的同時，使上箱具備合理的透氣性；調整預加砂量及加砂分布情況，使砂型實際緊實度、強度更均勻。通過以上改進后，造型成品率顯著提高，脫箱、沖砂問題徹底解決，粘砂狀況有效改善。因此，新造型線調試，在條件允許的情況下應盡可能多的加入舊型砂，若型砂主要由新砂構成，調試過程應加大粉狀材料加入量，砂處理系統(tǒng)排塵收集的細粉可重新回收利用。2、設備生產參數的優(yōu)化4.1雙盤冷卻器生產參數的優(yōu)化雙盤冷卻器工作原理：舊砂進入雙盤后，一方面經攪拌器翻騰攪拌，同時底部由鼓風機進行高壓吹風，使舊砂有一定沸騰作用，與噴淋的冷卻水充分接觸，形成水汽，經過排塵吸出，排出粉塵的同時帶走熱量。舊砂在雙盤冷卻器內經過加水、冷卻、攪拌，使舊砂中的粘土，粉塵和各種吸水物質與水分初步調勻，舊砂在后續(xù)砂庫中滯留一段時間可以起到“熟化”型砂的作用［2］，這樣不僅能縮短混砂機的混砂時間，而且可以提高混制后型砂成分的均勻性，減小混制后型砂性能的的波動，因此雙盤冷卻器能同時起到增濕、冷卻、預混作用。本設備舊砂處理過程水分可通過探頭即時檢測，出砂溫度通過熱電偶檢測，電子顯示。水分含量是雙盤冷卻器最重要的工作參數，如果設定過高，型砂在后續(xù)周轉過程可能在砂庫產生掛料問題，不利于維修，同時增加冷卻周期，降低生產效率；另一方面如果設定過低，削弱預混功能，同時舊砂溫度偏高，基于以上考慮，我們結合設備調試，在試生產階段進行了多次調整試驗，確定雙盤冷卻器舊砂處理后水分為2.1%，能夠保證出砂溫度在35°C以下，滿足工藝要求。4.2混砂機及在線型砂性能檢測控制儀生產參數的優(yōu)化混砂機及在線型砂性能檢測控制儀工作流程：舊砂、煤粉、膨潤土、細粉、水分按預定設置完成定量，首先定量的舊砂、一定量的水加入混砂機預混T1秒，然后加入煤粉、膨潤土、細粉，同時第二次加入水（兩次水加入總量為上碾水分總量的75%）進行進一步混砂T2秒,然后三次加水（根據探頭測定值與水份加入量要求之間的偏差進行調整）混砂T3秒，混砂結束。在線型砂性能檢測控制儀自動測試混好型砂的緊實率，每碾自動測試緊實率兩次，每三碾取平均值，對比設定緊實率自動反饋調整混砂時水份加入量。混砂加料順序的合理性分析：第一階段首先舊砂與部分水混勻，一方面可以避免后期加入粉料時揚塵和污染，另一方面分散加水，可避免后期加入膨潤土后形成粘土球，使型砂更易均勻［2］；第二階段加入粉料同時加入少量水進行較長時間混制，使型砂均勻；第三階段根據實際檢測的水量，補加水分達到在線檢測自動反饋水分量，可以使水分控制更加準確。我們認為這樣的混砂加料順序是合理。混砂機生產參數的確定：混砂過程各個階段的時間是最重要的生產參數?？紤]到舊砂經雙盤冷卻器處理及過程存放熟化，我們設定第一階段混砂時間T1較短約13秒左右；由于混砂機為高速雙轉子混砂機，雖然混砂生產率較高，但混砂時間過短，在同樣緊實率條件下型砂達不到濕壓強度的最佳值［3］，且型砂均勻性差，結合試生產初期鑄件存在夾砂、掉砂等缺陷，我們延長第二階段混砂時間T2,最后確定為60秒；考慮第3階段補加水分量相對很少，此階段既是對水分的精益控制，也是第二階段混砂的延續(xù)，在可能的情況下盡可能延長，最終確定為35秒；按以上設定進行型砂混制，每碾混砂時間從加料至放完砂混砂周期為160秒,能夠滿足生產線要求，且對消除夾砂、掉砂缺陷起到立竿見影的作用。在線型砂性能檢測控制儀生產參數的確定:在線型砂性能檢測控制儀通過檢測型砂緊實率控制型砂水分，因為型砂緊實率是對水分與含泥量的綜合反映，當設定一定緊實率值時，可根據型砂含泥量的變化，動態(tài)調整水分，所以這種檢測方式更合理科學。對于一定含泥量的型砂來說，設定的緊實率值與水分控制呈線性關系，因此為確定在線控制緊實率參數值，我們結合型砂工藝要求水分（2.6?3.3）、含泥量（10?12%）緊實率（34?42），通過一段時間反復試驗總結，確定在線控制緊實率參數值為38?41。5、型砂性能的控制型砂性能的控制主要依據型砂實驗室及在線檢測儀提供的檢測數據，對水分和各種輔料的補加量進行適當的調整，使各組分含量及型砂性能指標控制在工藝規(guī)定的范圍之內。5.1型砂實驗室檢測項目及頻率由于我廠KW造型線只生產單一鑄件，所以回收舊砂相對穩(wěn)定，鑒于設備本身具備的在線檢測及質量控制能力，我們調整工藝參數的同時，也對檢測頻率作了調整，如下表所示：調整前型砂工藝參數及檢測頻率 項目成分有效含量控制參數膨潤土％煤粉%水分％透氣性AFA濕壓強度KPa熱濕拉強度KPa緊實率%含泥量%5?10月11?4月控制指標6?84.2?5.62.9?3.32.6?3.13100135?20033.538?50<13檢測頻率1次/周1次/周10次/班10次/班10次/班2次/周10次/班1次/周調整后型砂工藝參數及檢測頻率 項目成分有效含量控制參數膨潤土%煤粉%水分%透氣性AFA濕壓強度KPa熱濕拉強度KPa緊實率%含泥量%5?10月11?4月控制指標6.5?7.54.5?62.8?3.32.6?3.1100?140135?20033.534?4210?12檢測頻率1次/周1次/周5次/班5次/班5次/班1次/班5次/班1次/周增加熱濕拉強度的檢測頻次，主要是為了及時了解膨潤土自身質量的變化。5.2輔料補加量的控制 膨潤土、煤粉、細粉的補加量可通過調整控制面板上對應參數值進行調整，通過電子秤定量補加，需補加的具體數量應根據舊砂檢測的結果來判定。煤粉、膨潤土、含泥量通過調整補加量來控制，水分通過在線檢測緊實率來控制，由于緊實率綜合反映了水分、含泥量兩種指標，而型砂含泥量與煤粉、膨潤土、細粉補加量相關聯，故型砂控制是一種綜合控制。結合型砂含泥量一直處于較低狀態(tài)，同時又有較穩(wěn)定的芯砂流入量，所以批量生產后，不進行新砂補加，這樣也有利于膨潤土、煤粉、細粉的補加量確定；通過檢測細粉成分，其中含煤粉33%左右，因此補加細粉時，既可調節(jié)含泥量，又可補充煤粉。根據舊砂檢測的結果來判定補加量，需要操作者具備一定的生產經驗和分析能力，為積累數據，總結經驗，我們采用專用記錄，記錄各種補加量的調節(jié)數據及調整原因，以便在日常生產中總結經驗，及時把握調整拐點，掌握調整幅度，依此減小型砂性能波動。 在全自動生產條件下，設備的完好狀況是影響型砂質量的最重要因素，雙盤冷卻器曾因故障停用，造成造型過程砂型粘模嚴重，鑄件出現皮下氣孔，這與雙盤冷卻器停用導致砂溫過高，混砂過程集中加水，水分不均勻有關，也反證了設備的重要性。6、結束語1）從近半年的生產狀況看，造型成型率在98%以上，型砂造成的廢品率在0.1%以下，混砂能力滿足造型線的需求，說明了我們所做的各項參數調整和優(yōu)化是可靠、適宜的。2）在全自動生產條件下，設備的完好和運行可靠性是影響型砂質量的最重要因素，應注重設備維護和保養(yǎng)，以保證型砂性能的穩(wěn)定濕型砂的性能要求 于震宗2002年2月初稿（2004年12月修改）前言 濕型砂鑄件的表面品質直接受型砂各種性能的影響。凡是生產重要和表面品質優(yōu)良鑄件的鑄造工廠，其型砂實驗室的儀器設備大多比較完善齊全，型砂檢驗項目較多，每日多次檢驗。同時砂處理系統(tǒng)設備設計和選用合理，具有先進的控制設施，并且管理嚴格。高密度造型（或稱高緊實度造型，包括多觸頭高壓、氣沖、擠壓、射壓、靜壓、真空吸壓等造型）方法的生產效率高、鑄件品質較好，因而國內應用日益普遍。高密度造型對型砂品質的要求比手工造型或震壓造型更為嚴格，本文將以此做為討論重點，也附帶有個別應用震壓或壓實造型機的鑄造工廠做為對照。為了具體說明濕型砂的性能和控制范圍，本文附帶表格列舉出一些公司推薦的和鑄造工廠實測的或規(guī)定的性能。其中所羅列工廠的型砂品質優(yōu)劣不同，性能數值并非全部合理。有的工廠型砂檢測項目過少，難以分析型砂性能與鑄件品質的關系。作者將在以下段落中加以評論。由于紙張寬度限制，只列舉一部分主要的和經常測定的性能。還有幾種性能只能在后文中簡略敘述。數據搜集來源一小部分引自中外公開發(fā)行刊物，在表格最右側注明刊物名稱和出版年月或期號。本文中還有大部分數據是由各公司或工廠的工程師提供的，所列舉數據只是當時情況，并不代表目前實際狀況。 本文專供濕型鑄造工廠中主管型砂的技術員和工程師參考?？紤]到這些人員對于濕型砂已然比較熟悉，因而在文章中不再介紹各種儀器的結構和操作步驟。1緊實率和含水量 濕型砂不可太干，因為干的型砂雖然流動性極好，但是型砂中膨潤土未被充分潤濕，性能較為干脆，起模困難，砂型易碎，表面的耐磨強度低，鑄件容易生成砂孔和沖蝕缺陷。型砂也不可太濕，否則型砂太粘，造型時型砂容易在砂斗中搭橋和降低造型流動性，還易使鑄件產生針孔、氣孔、嗆火、水爆炸、夾砂、粘砂等缺陷。根據造型方法、操作習慣不同，對型砂的干濕程度要求也不相同。手工造型要求起模性好，希望型砂較濕一些。高密度造型要求型砂具有較高流動性以便容易充滿型框，希望型砂更干一些。有兩種檢測參數代表型砂的干濕狀態(tài)：一是緊實率，代表型砂的手感干濕程度；另一是含水量，代表型砂的實際水分含量。以前的論點是手工造型和震壓式機器造型用型砂要求起模性好，最適宜干濕狀態(tài)下的緊實率大約在45?50%；高壓造型和氣沖造型時為40?45%；射壓和擠壓造型要求較高的流動性好，緊實率為35?40%，認為在上述緊實率的含水量就是最適宜含水量。雖然在造型機處的型砂緊實率不可過低（例如＜30%），以免起模困難；但是緊實率也不可過高，以免型砂流動性降低，砂型的型腔表面松緊不均，而且可能導致造型緊實距離過大而損傷模具，或者壓頭陷入下砂箱底面邊緣以內而引起澆注時跑火。近年來各國鑄造工廠的型砂緊實率和含水量都有降低趨勢。這是因為高密度造型設備的起模精度提高，而且砂型各部位硬度均勻分布的要求使型砂的流動性成為更重要的考慮因素。工廠的控制原則大多是只要不影響起模，就盡量壓低緊實率。日本土芳公司1979~1985年調查125種濕型（包括中、高密度造型）鑄鐵生產線的緊實率平均值為38.0%，含水量平均值為3.7%；1998年再一次調查94種型砂緊實率平均值降為35.8%，含水量降為3.5%。從減少鑄件缺陷的角度出發(fā)，最基本的要求是當型砂處于最適宜的干濕狀態(tài)下型砂的含水量盡可能低。各鑄造工廠型砂中附加物種類和數量、含泥量多少、混砂設備和混砂工藝不同，達到最適宜干濕狀態(tài)的含水量也不同。高強度型砂的膨潤土加入量多就需要較多的潤濕水分。型砂中含有多量灰分也額外吸附水分才能使它潤濕。假如所購入煤粉和膨潤土的品質低劣，需要增大加入量，更會使型砂的含水量居高不下。如果由于所用混砂機的加料順序不良、揉捻作用不強、刮砂板磨損、混砂時間太短，以致型砂中存在多量不起粘結作用的小粘土團塊和砂豆，也會提高型砂的含水量。目前鑄件品質較好的高密度造型的工廠中，造型機處取樣型砂緊實率通常都在34?38%之間，比起當年的35?45%有明顯的降低趨勢，這是降低型砂灰分和含泥量后才能做到的。 附表中各高密度造型工廠的型砂含水量大多在2.5?3.5%之間。根據其它資料，世界各國高密度造型工廠的型砂含水量基本上都分布在2.5?4.2%之間。目前鑄件品質較好的高密度造型的工廠中，造型機處取樣型砂含水量比較集中于2.8?3.5%。凡是生產大量樹脂砂芯鑄件（如發(fā)動機鑄件）的型砂含水量大多偏于下限。生產少砂芯鑄件的型砂可能接近上限。這是因為大量樹脂砂芯潰散后混入型砂使含泥量下降，型砂吸水量降低。附表中國內各廠的緊實率和含水量除特別注明以外，取樣地點大多為在混砂機處。但是型砂緊實率和含水量的控制都應以造型處取樣測定為準，工廠應經常核對造型機與混砂機處的數值差異。從混砂機運送到造型機時緊實率和含水量下降幅度因氣候溫度和濕度狀況、運距離、型砂溫度等因素而異。例如表中山西國際工廠6月中旬型砂在混砂機處含水量為2.6?2.83%，造型機處2.5?2.6%。昆山豐田工廠8月份日平均混砂后2.4?2.78%，造型前2.4?2.69%。如果只根據混砂機處取樣檢測結果控制型砂的含水量，就要增多少許以補償水分蒸發(fā)損失。例如昆山信嘉工廠射壓造型要求混砂機處取樣夏季的潮濕季節(jié)含水量2.9?3.5%，而冬季2.7?3.3%.我國有些鑄造工廠的型砂含水量很高：例如大連機床廠實測高達5.0%，可能與舊砂含泥量16.7?18.0%有關，應及早設法降低。懷柔水泵廠的高泥分和高含水量是由于選用抗粘砂材料不當造成的。林縣龍鼎和明神兩鑄造工廠型砂試驗儀器不全，未測含泥量。但由緊實率和含水量來估計，其泥分含量相當高。 型砂的（緊實率）/（含水量）比值可表示每1%型砂含水量能夠形成多少緊實率，最好在10?12。由幾家外商獨資或合資企業(yè)的檢驗結果計算比值得出：太原小笠原一一12.6，秦皇島LG-12.3?12.7，昆山豐田一10.0，鎮(zhèn)江銀峰一10.9，昆山信嘉一11.6?12.0，天津新偉祥一10.9，天津寶利福一12.3，天津勤美達一12.2，常州小松一10.9?11.9，煙臺大宇一11.6，無錫柴油機廠改用優(yōu)質膨潤土后，比值由原來的7.5?7.8不久即上升為10。三家鄉(xiāng)鎮(zhèn)鑄造廠的比值在5.0?8.5之間，說明型砂中吸水物質過多。2透氣率砂型的排氣能力除了靠冒口和排氣孔來提高以外，更要靠型砂的透氣率。因此砂型的透氣率不可過低，以免澆注過程中發(fā)生嗆火和鑄件產生氣孔缺陷。但是絕不可理解為型砂的透氣性能越“高”越“好”。因為透氣率過高表明砂粒間孔隙較大，金屬液易于滲透入砂粒間孔隙中造成鑄件表面粗糙，還可能發(fā)生機械粘砂。所以濕型用面砂和單一砂的透氣性能是否“好”，指的是透氣率是否在一個適當的范圍內。型砂工藝規(guī)程應當規(guī)定透氣率的下限和上限。對濕型砂透氣率的要求需根據澆注金屬的種類和溫度、鑄件的大小和厚薄、造型方法、是否分面砂與背砂、型砂的發(fā)氣量大小、有無排氣孔和排氣冒口、是否上涂料和是否表面烘干等等各種因素而異。用單一砂生產中小鑄件時，型砂透氣性能的選擇必須兼顧防止氣孔與防止表面粗糙或機械粘砂兩個方面。高密度造型的砂型排氣較為困難，要求型砂的透氣率比起低、中密度機器造型（如震壓造型、震擊造型等）的型砂稍高些。 一般而言，造型處取樣測得透氣性可能比從混砂機取樣稍高一些。較為適當的高密度造型型砂透氣率大多在100?140之間。如果型砂透氣率在160以上或更高，除非在砂型表面噴涂料，否則鑄件表面會出現粗糙甚至有局部機械粘砂。有些工廠型砂透氣性偏高的原因大多由于粗粒潰碎砂芯混入造成的。附表中鎮(zhèn)江銀峰的工藝規(guī)程規(guī)定透氣率為80?150是合理的。但是2001年2月22日實測結果完全超出規(guī)定，竟然高達250,不得不在上型和下型的型腔表面都噴醇基涂料。昆山富士和的規(guī)定是120?180,其上限似乎太高。昆山信嘉測得透氣率高達200?280,其鑄件表面相當粗糙。原因是所用樹脂砂芯粒度為20/40目，混入型砂而使透氣率居高不下。北京華德實測為192?238,由于砂型未噴涂料，國外客戶對鑄件表面不滿意。但是天津寶溢的鑄件表面并不粗糙，而透氣率高達230?240，是儀器的通氣塞孔洞尺寸過大所致，并非砂型實際透氣率。3常溫濕態(tài)強度濕型砂必須具備一定強度以承受各種外力的作用。如果常溫濕態(tài)強度不足，在起模、搬運砂型、下芯、合型等過程中，砂型有可能破損和塌落；澆注時可能承受不住金屬液的沖刷和沖擊，沖壞砂型而造成砂孔缺陷甚至跑火（漏鐵水）；由于砂型缺乏足夠強度以保證其硬度，澆注鐵水后石墨析出會造成型壁移動而導致鑄件疏松和脹砂缺陷。大鑄件的金屬液壓頭高，澆注沖刷力強和時間長，更是要求砂型強度高。高密度砂型所用大型砂箱沒有箱帶，高強度型砂可以避免塌箱、脹箱和漏箱。無箱造型的砂型在造型后缺少砂箱支撐也需要具有一定的強度克服金屬液壓力，更對型砂的強度提出較高要求。但是，型砂強度也不宜過高，因為高強度的型砂需要加入更多的膨潤土，不但影響型砂的水分和透氣性，還會使鑄件生產成本增加，而且給混砂、緊實和落砂等工序帶來困難。對于容易產生熱裂缺陷的鑄件也要求強度低些。此外，工廠的操作習慣和經驗也對型砂強度高低的要求起極為重要的作用。濕型砂經常檢測的常溫濕態(tài)強度有多種，以下將分別進行討論。所列舉各種型砂強度的單位均為kPa，不再一一注明。3.1濕壓強度一般而言，歐洲鑄造行業(yè)對鑄鐵用高密度造型型砂的的濕壓強度值要求較高。歐洲造型機供應商推薦的濕壓強度值如下：德國BMD公司和瑞士GF公司氣沖型砂以及德國HWS公司靜壓型砂要求180?220；AGM公司推薦130?180；意大利FA公司氣沖型砂一170?200；丹麥DISA公司擠壓型砂一180?250；IKO公司調查德國射壓造型的型砂一＞200。有些日本鑄造工廠對型砂濕壓強度的要求偏低。東久公司推薦無箱射壓型砂的濕壓強度只是110?140。豐和公司推薦Hunter造型機無箱水平分型的型砂用140?160。土芳公司調查八家氣沖型砂都在113?180范圍內，平均為138。三菱重工的高壓型砂為105?120。五十鈴高壓線80?100。也有個別日本工廠的型砂濕壓強度較高。例如三菱自動車川崎工廠2070擠壓線200+10，豐田上鄉(xiāng)工廠靜壓線180?220。北美鑄造行業(yè)的型砂強度似乎介于歐洲于日本之間。加拿大礦業(yè)于能源中心調查76家鑄鐵工廠中品質較好的濕壓強度在124?207。福特汽車廠Cleveland鑄造廠排氣管高壓型砂為172,萬國收割機公司Loisville鑄造廠生產拖拉機缸體高壓型砂為134?156。有人認為歐洲鑄造工廠的型砂濕壓強度比美、日兩國工廠高的原因之一是由于歐洲鑄鐵用原砂含SiO2高達99%左右，型砂中必須加入大量膨潤土才能避免鑄件產生夾砂結疤缺陷，以致型砂強度偏高。我國工廠的高密度造型的型砂濕壓強度大多接近美洲和日本工廠。對于鑄鐵件而言，除個別鑄造廠以外，高密度造型的型砂濕壓強度大多在120?200范圍內，比較集中在140?180。我國有些工廠濕壓強度控制值較低的原因之一是所使用的國產振動落砂機破碎效果不好，大砂塊會隨鑄件跑掉。而且很多鑄造工廠所選用膨潤土的品質較差，也寧愿型砂的濕壓強度稍低些，就無需加入大量膨潤土，型砂含水量也可低些。我國工廠震壓造型的型砂濕壓強度大多在80?120kPa上下。濕型鑄鋼需要防止鑄件生成熱裂缺陷，因而所用型砂的濕壓強度通常比鑄鐵用砂低些。德國Knorr-Bremse公司用氣沖造型，每箱鑄鋼件重250kg，濕壓強度為180kPa。美國CICERO車輛廠生產搖枕和側架型砂為90?105。日本小松公司的多觸頭型砂為100?120；福島制鋼高壓型砂為100?130；秋木制鋼為35?50。我國齊齊哈爾機車車輛廠氣沖型砂的工藝規(guī)定為370；韶關鑄鍛廠靜壓造型為70?80。3.2濕拉強度和濕劈強度從材料力學角度來看，抗壓強度只是在一定程度上代表型砂中膨潤土膏的粘結力，同時又反映受壓應力時砂粒之間的摩擦阻力，因而不能用濕壓強度值直接說明型砂的粘結強度的好壞，而抗拉強度就無此缺點。BMD公司建議上海機床鑄造三廠氣沖型砂濕拉強度為26?36；DISA公司要求擠壓型砂為20?25；AGM公司要求真空吸壓造型為＞20。北京華德實測26.7?31.8；廊坊美聯實測17?22。但是測定型砂的濕態(tài)抗拉強度必須使用特制的試樣筒制作試樣，需用專門的試驗機來測定常溫濕拉強度。所以很多中小鑄造工廠都不測型砂的抗拉強度。有人建議按照混凝土試驗中曾使用過的辦法將圓柱形標準試樣橫放，使它在直徑方向受壓應力，就可以得出近似抗拉強度的劈裂強度值。但是，劈裂強度讀數誤差稍大，測試塑性較高的型砂時讀數不夠準確。因此應用不普遍。DISA公司推薦的濕劈強度是30?34。DISA公司還給出了用劈裂強度估算抗拉強度的近似公式：濕拉強度=濕劈強度X0.65。鎮(zhèn)江銀峰規(guī)定濕劈強度30?50；天津勤美達實測為40；佳利福實測38?40；無錫柴油機實測31?50。3.3濕剪強度濕剪強度比濕壓強度較能表明型砂的粘結力而且容易測定，將普通的標準試樣放置在強度試驗機的兩塊具有半面凸臺的壓頭之間，沿中心軸方向施加剪切力，即可測定出剪切強度。GF公司建議我國第二汽車廠的高壓造型線采用濕剪強度值為45+5；BMD公司推薦上海機床鑄造三廠的氣沖型砂為32?36,FA公司提出氣沖型砂應為30?50。美國Grede調查1989~1996擠壓造型型砂平均為36?49。天津新偉祥實測為52,山西國際實測為38?55。另一種較新的濕態(tài)抗剪強度測試方法是沿直徑方向剪切方法，使用特制的試樣筒，在專門試驗機上進行測試，剪切斷裂平面與試樣軸線垂直。這種儀器可以同時測出抗剪強度和剪切斷裂時的變形量。所得出的徑向濕剪強度數值與軸向剪切強度是一致的。通常生產用濕型砂所測得的徑向剪切強度大約有30?60kPa，變形量多在0.40mm?0.70mm范圍內。例如天津寶利福測得擠壓造型型砂徑向剪切強度約為60kPa，變形量約在0.50mm。試驗工作表明，在型砂中加入糊精、重油等附加物或提高緊實率都可以使剪切變形量大為提高。3.4表面強度（表面耐磨性）濕砂型應當具有足夠高的表面強度，能夠經受起模、清吹、下芯、澆注金屬液等過程的擦磨作用。否則型腔表面砂粒受外力作用下容易脫落，不僅直接影響鑄件的表面粗糙度，而且還會造成許多鑄造缺陷，例如砂孔、粘砂等。特別是在有些鑄造工廠中，從造型起模到合箱澆注之間砂型敞開放置一段時間。在這期間中鑄型表面水分不斷蒸發(fā)，即“風干現象”，可能導致表面耐磨性和表面強度急劇下降。合箱以前的間隔時間長，天氣干燥，型砂溫度較高時，風干現象尤其嚴重。因此，應當有型砂試樣的表面耐磨性的定量檢測方法。美國有人推薦利用測定型砂造型性的圓筒篩，將兩只圓柱標準試樣并列放置其中，轉動1min后稱量掉落的砂量，用來代表型砂表面耐磨性。日本較多使用的方法是將標準試樣放置在6目篩上，在Rotap震擺式篩砂機上震擺60s，以震擺前、后試樣重量的比率稱做為“表面安定度（SSI）”。例如東久公司推薦水平分型無箱射壓線的型砂試樣濕態(tài)即時表面安定度為＞88%，所調查6家鑄造廠的表面安定度都在88.9?91.0%范圍內。土芳公司調查8家靜壓和氣沖線在77.6?86.6%范圍內，平均82.5%。三菱重工公司三原鑄造廠的高壓造型線的表面安定度要求＞88%。福島制鋼公司的鑄鋼面砂中加有淀粉0.8?1.3%，要求表面安定度＞93%；秋木制鋼公司生產大型閥門鑄鋼件，要求96?98%。我國昆山豐田實測結果在70~89范圍內；天津勤美達實測結果是89.9?90.6%。在型砂中加入淀粉材料（如哈爾濱東安）或在砂型表面噴防粘砂涂料（如鎮(zhèn)江銀峰）都起提高耐沖蝕性作用。有些工廠在天氣干燥季節(jié)中發(fā)現砂型表面有風干現象時，用噴霧器向砂型的型腔少量噴水能使砂型表面的強度得到恢復。天津豐田原來在濕砂型表面噴涂表面穩(wěn)定劑商品提高砂型表面的耐沖蝕性，據了解現也改為噴水。實際使用中可能觀察到表面安定度（SSI）試驗的試樣在篩上出現不規(guī)則的顛簸翻滾，使掉落砂量波動。因而清華大學研制出一種使用鋼絲針布對試樣表面刷磨表面的耐磨性測定裝置，稱量1min的磨下量即可代表濕型砂試樣的表面耐磨性。用內蒙精選砂100%，天然鈉基膨潤土或鈣基膨潤土8%，a淀粉量0?1%配制型砂，緊實率按45%控制。不加a淀粉的鈉基膨潤土型砂試樣，即時磨損量約為8g，風干2h后磨損量已增加到40g以上。加入。淀粉1%的鈉基膨潤土試樣即時磨損量降為0.37g，風干2h后磨損量僅約為2g左右。鈣基膨潤土試樣即時磨損量高達16g，加入。淀粉后即時磨損量降為1.8g。4型砂含泥量 型砂和舊砂的泥分是由兩部分組成。第一部分為活性組分，包括有效的膨潤土和有效的煤粉。在上述各種組分中，有效膨潤土和有效煤份的數量主要取決于材料的品質、鑄件的厚薄和大小、如果使用的膨潤土屬于優(yōu)質產品，高密度造型用型砂中有效膨潤土量6?7%已然足夠使?jié)駢簭姸冗_到160?200kPa。如果使用的是高效煤粉，有拋丸機清理鑄件，有效煤粉量大約只需3?4%即可。因此高密度造型的型砂中活性組分總量約為9-11%。第二部分為惰性組分，即灰分，包括失效的膨潤土和煤粉、被混砂加入的膨潤土和煤粉帶入的雜質、以及所加入新砂的泥分組成的。不同鑄造工廠濕型砂灰分的數量相差很多，有的工廠可能不到1%。也有的型砂中灰分達到10%以上。德國Mettman鑄造廠要求型砂泥分中灰分不超過3.0%，國外也有人主張應當不超過3.25%。 在使用單一砂的砂系統(tǒng)中，型砂與舊砂的含泥量是不同的。一般單一型砂比舊砂的泥分含量多0.5?1.5%左右，個別工廠中可能相差1.5?3.0%。例如：常州小松型砂13.5?13.9%、舊砂11.5%；山西國際型砂10.1%、舊砂9.5%；蘇州鑄件型砂21.8%、舊砂18.6%。只有根據型砂的含泥量才能較準確地說明對型砂性能的影響，所以應當以型砂含泥量的檢測和控制為主。附表中各工廠的含泥量除專門注明外大概都是指舊砂而言。我國很多工廠只控制舊砂含泥量的原因是舊砂含泥量比型砂少，測試比較方便。但是舊砂和型砂含泥量的測定都需要一天時間，最好經常直接測定型砂的含泥量。 個別鑄造廠的型砂和舊砂含泥量過高的原因可能是所使用的原砂、膨潤土和煤粉品質不良，舊砂缺乏有效地除塵處理造成的。含泥量過高會導致型砂透氣率下降，含水量上升，鑄件氣孔缺陷增多。如果是由于灰分增多而形成的含泥量過高，除了強烈影響透氣率低和含水量高以外，還肯定會引起型砂韌性變差，造型時起模困難，砂型棱角易碎，吊砂易斷，鑄件砂孔廢品率提高。還有些發(fā)動機鑄造工廠的型砂出現含泥量過低現象，這是舊砂中混入大量潰碎樹脂砂芯造成的，不僅型砂透氣率受影響，而且導致處于最適宜干濕狀態(tài)的型砂含水量太低，型砂性能對水的影響更加敏感。型砂含水量變化0.2%，強度等性能就會顯著波動，使得混砂難以準確控制。因而國外有的工廠需要向型砂中加入適量a-淀粉來降低型砂對含水量的敏感性。一些國外生產鑄鐵件工廠型砂含泥量的情況舉例如下：美國的汽車制造廠型砂含泥量大多較低，例如JohnDeere生產球墨鑄鐵的高壓造型型砂含泥量為7.5~8.8%。InternationalHarvester生產拖拉機缸體的型砂含泥量為9~10%。GMC生產雪佛蘭缸體型砂為9~11%；德國Meinheim的JohnDeere工廠的三種型砂含泥量的控制指標分別為10.0~12.5、11.0~13.0和11.0~13.5%；Luitpold鑄造廠生產大眾汽缸體用型砂為12~13.5%。日本三菱自動車的SPO線型砂管理標準規(guī)定含泥量為12?14%，五十鈴汽車廠型砂含泥量為9.6%。DISA公司推薦一般擠壓造型機用型砂含泥量為11~13%，而較大的2070型造型機用型砂的含泥量為12~14%。BMD公司要求上海機床鑄造三廠氣沖線10?13%。大發(fā)汽車廠要求天津內燃機總廠的汽車鑄鐵件靜壓造型的型砂含泥量為10?11%。B&P公司對大連機床廠的射壓造型線要求型砂含泥量10.5~13.5%。GF公司對常州柴油機廠氣沖線提出的型砂含泥量要求是＜12%。我國另外幾家工廠的含泥量（估計均為舊砂）舉例如下:鎮(zhèn)江銀峰要求11~12%；天津新偉祥要求10~13%；天津勤美達擠壓線實測9.6%；廊坊美聯擠壓線9.8~11.3%；大連機床廠B&P線16.7%；懷柔水泵氣沖線25.8%；山東九羊鑄造廠實測28%。山西經緯紡織機廠Hunter線16~19%。歸納以上數據可以得出：高密度造型最理想的鑄鐵用型砂（含煤粉）含泥量為10~13%，不應314%和W9%；理想的舊砂含泥量為8~11%，不應312%和W7%。如果含泥量過高，應當加強各種原材料的選用和檢驗，改善舊砂除塵裝置的工作效果。如果含泥量過低，就應該將除塵系統(tǒng)的排出物部分地返回舊砂系統(tǒng)中。5型砂粒度 型砂粒度直接影響透氣性和鑄件表面粗糙程度。原砂的粒度并不能代表型砂粒度，因為在鑄造過程中部分砂粒可能破碎成細粉，另一部分可能燒結成粗粒。而且不同粗細的砂芯潰碎后也會混入舊砂。經過多次鑄造過程的積累就使型砂的粗細逐漸改變。因此有些工廠將測定過含泥量的型砂用篩分法測定粒度。美國B&P公司要求射壓型砂粒度為AFS細度60~90（大體相當200/70~50/140目）；Buhr調查加拿大鑄造廠鑄件品質較好的型砂粒度為50~65（大體相當50/100~140/50目），四篩分布。德國IKO公司調查多家鑄鐵件工廠的型砂粒度平均值為德國標準的中值粒徑0.25mm（大約相當50/100目）；BMD公司推薦氣沖型砂為0.22~0.28mm（大約相當50/100~100/50目）；另一德國活塞環(huán)廠要求0.13mm（折合AFS細度110，大約相當100/200目）；DISA公司推薦擠壓型砂為0.15~0.28mm（AFS104~60大約相當100/200~100/50目）。日本土芳公司調查高密度造型型砂粒度為JIS標準104.7~115.1（大約相當50/140~70/140目）；新東公司要求射壓型砂粒度目標值為AFS細度50~60（大約箱當50/100~50/140目）；川崎三菱自動車作業(yè)標準58±2（大約相當50/140~140/50目）；大發(fā)工廠要求48~53（大約相當50/100目）。幾家國內外資和合資工廠如昆山豐田洗后粒度48.5~51；天津勤美達實測型砂去泥后粒度65.2；山西國際實測52?54。如果粒度過粗，就需靠加入特定粒度的原砂、或除塵器砂粒來調整。國外文獻都強調型砂粒度分布不可過分集中，最好是4篩分布，主要分布在50、70、100和140等篩上（即50/140或140/50目），停留量10%算作一篩。希望單篩上不超過40%，相鄰兩篩的差值＜15%。前面列舉的數據中有些國外工廠的粒度偏粗，為50/100目。其原因是型砂中混入了大量潰散砂芯造成的，并非故意使用較粗型砂。美國Minnesota一家灰鐵鑄造廠由于大量潰散砂芯（原砂為50/100目）混入型砂中后使型砂透氣率上升，鑄件表面粗糙。解決辦法是混砂時加入100和140兩目細砂5%,使型砂粒度成為50/140的四篩分布。不僅鑄件表面得到改善，而且混碾效率也提高。關于停留在200目、270目和底盤的微粒量，有人提出應當為3?5%，以便降低型砂對水分的敏感性。但底盤停留量應小于1.0 % 。 6,有效膨潤土量一般濕型鑄造生產中，都是根據型砂的濕態(tài)抗壓強度高低補加膨潤土量。如果型砂中灰分（包括死粘土等失效材料）含量多而含有效膨潤土量少，也仍會顯得濕壓強度較高。自五十年代末期起美國有些人陸續(xù)通過大量有關砂-膨潤土-水的試驗研究工作結果繪制成網格圖，從圖中型砂的濕壓強度和濕剪強度關系曲線推算出型砂的有效粘土含量。后來又將原來的“膨潤土”改稱為較為籠統(tǒng)的“粘結劑”。由于型砂中有些膨潤土是并未起粘結作用的潛在膨潤土，型砂中總的粘結劑量（包括潛在膨潤土）稱為可用粘結劑量（AB）,而真正起著粘結砂粒作用的粘結劑量稱為工作粘結劑量（WB）。從濕壓強度、含水量、緊實率和粘土量的網格圖推導出AB和WB的兩個英制計算公式，改成國際單位［kPa］后如下：AB［%］=1.5729XGCS+1.316XMOIST； WB［%］=（221.6XGCS）/（132.1COMPACT）式中：GCS—濕壓強度［kPa］； MOIST—型砂含水量［%］；COMPACT-緊實率［%］。 我國有個別外資鑄造工廠引用這些計算式，例如鎮(zhèn)江銀峰高壓造型用型砂計算得出：AB=8.1?8.3%，WB=4.3?4.7%。 美國有人在80年代末期，考慮到濕型砂中膨潤土含量已超過繪制原圖時的5?7%，而且鈉基膨潤土和鈣基膨潤土是按不同比例摻合使用，砂粒分布也分散到4~5篩，大多數型砂還含有煤粉，混碾效率有所提高。就根據不同濕壓強度、含水量、緊實率和粘土量繪制出具有復雜曲線的新圖形，已不能用簡單的數學式計算出AB和WB。另外，各國膨潤土的資源各異，濕壓強度、含水量、緊實率之間關系均不相同，更難于簡單地利用前述的計算公式。因而國內外工廠絕大多數鑄造工廠都改用亞甲基藍吸附量（簡稱為吸藍量）來檢驗型砂和舊砂中有效膨潤土含量。鑄造生產的型砂中最適宜有效膨潤土含量不僅取決于對型砂濕態(tài)強度的要求如何，所用膨潤土的品質如何，也還受型砂中的膨潤土是否混合均勻的影響。因此國內外各廠型砂的有效膨潤土含量都有相當大的差異。例如DISA公司要求使用2013型擠壓造型機的型砂有效膨潤土含量＞7%，2070型需＞8%；GF公司建議第二汽車廠鑄造二廠氣沖造型用7.4%；BMD公司要求上海機床鑄造三廠氣沖用7?9%；大發(fā)汽車廠要求天津內燃機廠靜壓造型用〉6%。美國福特汽車廠高壓型砂在Windsor為5.4?6.2%，在Cleveland為6.5%；通用汽車公司的Pontiac鑄造廠為6.0-6.6%，Defiance鑄造廠為8.4?8.8%；Lynchburg鑄造廠為6.7?7.7%JohnDeere公司在德國Mannheim鑄造廠為6.0?7.5%；德國Luitpold鑄造廠為9-10%。日本土芳公司調查8家靜壓和氣沖造型線在7.4?10.4%之間，平均8.6%；五十鈴公司川崎鑄造廠高壓線為7%。從表中看我國各鑄造工廠的有效膨潤土量在6.0?11.0%范圍內。昆山豐田靜壓線為6~8%；昆山富士和FBM線為7~9%；天津勤美達擠壓線為6.0?6.4%；常州小松高壓型砂實測為6.2?6.7%；常州柴油機廠氣沖型砂為8?10%；上海柴油機廠高壓線為10.5?10.8%；大連柴油機廠高壓線面砂約11%；煙臺一汽大宇動力沖擊線為7?9%；廣州冷機公司擠壓型砂為7.5?8%。震壓造型要求的型砂強度稍低，有效膨潤土量可更低些。由于我國的膨潤土礦產資源豐富，有些膨潤土的粘結強度很高，使用國產優(yōu)質膨潤土的高密度造型型砂的有效膨潤土量降低到6?7%范圍內也足夠滿足對強度和韌性的要求。這樣就使型砂的含泥量和含水量都可降低，鑄件的氣孔等類缺陷也會減少。 但我國還有些膨潤土的品質較差，計算出的有效膨潤土量并不反映型砂的粘結強度。不如改用吸藍量（mL）直接代表型砂可用的粘結能力。例如要求高密度型砂的有效膨潤土量為55?65mL。但是應當注意到作者當年將亞甲基藍溶液濃度定為0.2%時，我國尚無高密度造型方法，通常的型砂濕壓強度僅為現在的一半左右，型砂吸藍量都只有40mL左右。如今再用這樣濃度的亞甲基藍溶液滴定5.00g高密度造型型砂，滴定量都會超過標準50mL滴定管的容積。在滴定5g試料過程中需要向滴定管補加一次亞甲基藍溶液，給實驗人員增添麻煩。因此，建議亞甲基藍溶液不便，解決的辦法是將型砂量縮減成2.50g。將滴定結果毫升數乘以2,既可得出滴定5g型砂的毫升數。我國有些外資企業(yè)采用美國AFS標準的，型砂量為5g，亞甲基藍溶液濃度按照美國AFS規(guī)定為0.374%。例如昆山豐田靜壓型砂要求吸藍量為30±1mL。如亞甲基藍濃度按照0.2%計算，將吸藍量mL乘以0.374/0.20=1.87，則吸藍量相當為54.2?58.0mL。常州小松的高壓型砂實測為31?33.5mL，乘以1.87應為58.0?62.7mL。型砂的有效膨潤土是指全部仍然具有粘結能力的膨潤土而言。在生產用型砂中，仍會有一部分膨潤土只是自己或與其它粉料積聚成膨潤土團（或砂豆），成為“潛在膨潤土”。膨潤土團的形成主要是型砂制備時混合不均勻造成的。美國有人將前面所述的工作粘土量（WB）除以可利用粘土量（AB）做為混砂機效率，也用來說明型砂的膨潤土利用率，認為通常在55?65%。鎮(zhèn)江銀峰計算得出的混砂機效率為52.6?56.6%。作者推薦的方法是在生產用混砂機上按照工藝規(guī)定混制型砂，型砂混砂完了后測定試樣的濕態(tài)抗壓強度。然后碾輪式混砂機再延長混砂時間1分鐘（轉子混砂機可為20s），但需預先稍微加入少量水分以保持緊實率基本不變，再一次測定型砂試樣強度，強度值將有不同程度的上升。如此每次延長混砂并保持型砂緊實率穩(wěn)定不變和測定強度，直到強度不再上升，即達到“峰值強度”為止?；焐皺C的實際使用效率可以按下式計算： 混砂機的混砂效率（%）= X100由于強度接近平臺區(qū)的升幅極為緩慢，通常認為鑄造生產實際中，型砂強度到達峰值的80?90%左右即為最適合使用的強度。達到最適合使用強度的混砂時間應當是混制該型砂的正確時間，工廠可以據此更正工藝規(guī)定的混砂時間要求。工廠混砂實際缺少時間（單位均為min）按下式計算： 混砂實際缺少時間=（達到80?90%峰值強度的時間）一（實際混砂時間） 清華大學曾檢驗某拖拉機廠鑄鐵的舊砂，結果表明為要達到峰值強度尚需繼續(xù)混砂6min。又曾檢驗山東某動力機廠型砂使用S14系列轉子混砂機的混砂效果，發(fā)現達到峰值強度的混砂周期應當是4.5min，建議工廠達到最適宜使用強度的混砂時間定為4.0min，明顯高于設備制造公司推薦的混砂周期2.0min。為了簡便，也可利用型砂實驗室中小型混砂機做試驗。取生產混制出的型砂在小混砂機中，保持緊實率基本不變的條件下不斷增多混砂時間。檢驗方法和計算方法如同上面一樣。7型砂的有效煤粉量生產鑄鐵件的濕型砂大多加入煤粉附加物，每次混砂時需補加少量煤粉。但是煤粉的補加量不能靠簡單的計算方法得出。國外至今仍靠測定型砂或舊砂的的灼減量（或灼燒減量，通常簡寫為LOI，美國又稱為可燃物總量）和揮發(fā)分、含碳量，固定碳量等參數做為推測有效煤粉量的參考。例如：DISA公司推薦型砂的灼減量為3.5?7.5%，揮發(fā)分為1.5?3.0%。GF公司建議生產后橋球鐵件灼減量為4.7%。Levelink認為通常型砂的灼減量為4?6%。Fahn調查歐洲一百余鑄鐵工廠的灼減量在1.6?11.6%范圍內，平均值為5.3%。Buhr調查了加拿大76家鑄造工廠，其中鑄件品質較好的灼減量在2?5%之間。日本土芳公司調查8家靜壓和氣沖造型的灼減量在1.98?4.46%范圍內，平均3.29%。德國Luitpold生產大眾汽車汽缸體型砂為3.6?4.0%；美國JohnDeere生產缸體和缸頭高壓造型為3.8?4.5%；通用汽車公司Pontiac廠型砂則為4.0?4.5%。我國煙臺大宇動力沖擊造型要求灼減量3-5%；山西國際高壓造型要求4.0?5.5%；昆山富士和FBM造型用型砂目標值為2.5?4.5%；常州小松常林擠壓型砂實測為4.4?4.6%；太原小笠原氣沖造型實測為2.8%。天津新偉祥FBM造型和勤美達擠壓造型的灼減量分別為3.7%和2.0?2.2%，揮發(fā)分為3.06%和1.4%。昆山豐田規(guī)定面砂和背砂的灼減量分別為4.10±0.30%和3.80+0.30%，總碳量分別為3.00±0.50%和2.80±0.50%。但是各國規(guī)定的灼減量和揮發(fā)分測試規(guī)范有很大差別，各廠的數值不能相互比較。 以上幾種測試方法的操作都比較麻煩。當年作者等人分析了煤粉防鑄鐵件粘砂作用機理，認為主要靠的是揮發(fā)分而不是固定碳或灼減量。因而改為測定反映型砂或舊砂中揮發(fā)分的發(fā)氣量。這種方法能夠計算出有效煤粉具體含量（％），而且測定過程只需幾鐘即可，因此在國內得到廣泛采用。簡易式發(fā)氣量實驗儀器的結構極為簡單，但要求使用者操作熟練。儀器制造廠生產的發(fā)氣量測定儀器結構較復雜，有些鑄造工廠的儀器發(fā)生故障后長時間得不到修理，只好改用灼減量和揮發(fā)分來估計煤份含量。 鑄鐵件型砂中應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、砂型緊實程度、拋丸清理效果等因素而異。更重要的是因煤粉品質不同而異。例如，應用普通煤粉的高密度造型的型砂中有效煤粉量多為5?7%，例如第二汽車廠鑄造一廠KW線6?8%，GF線為4?6%；上海匯眾為5?8%；萊陽華源萊動氣沖線5%；天津豐田靜壓線5.5%。應用較高品質煤粉的有效煤粉量可降低到4?5%，使用高效煤粉時只要3?4%即可。山西國際有效煤粉量為4?5%；上海汽車廠為4?5%。震壓造型用型砂使用優(yōu)質煤粉時，有效煤粉量大約為5?6%。目前我國各地銷售供應的煤粉品質差異較大，有的煤粉中雜質甚多，抗粘砂能力不足。也有個別煤粉中含有揮發(fā)分極高的氣煤或長焰煤，配制出型砂的發(fā)氣量雖高但缺乏抗粘砂能力。因此，用發(fā)氣量方法控制型砂和舊砂中有效煤粉量的方法最適用于揮發(fā)分28?37%和灰分大致<10%范圍內的煤粉?？紤]到有些型砂中還含有重油、淀粉等材料或混有潰散芯砂，也都起抗粘砂作用和發(fā)生氣體?？蓛H用型砂和舊砂的發(fā)氣量代表型砂總的抗粘砂能力。震壓造型生產鑄鐵件用型砂每1g的發(fā)氣量大約在20?28mL，高密度造型用型砂大體在14?24mL。例如天津豐田靜壓線型砂實測為16mL，無箱射壓線<15mL；北京內燃機廠型砂為16?17mL，舊砂為13?14mL。8型砂韌性和起模性8.1型砂韌性 型砂不可太脆，應當具有一定的韌性。否則在起模、下芯、合型和運搬時砂型的棱角和吊砂受到沖擊和震動容易碰碎或掉落。但型砂韌性也不應太高，以免其流動性下降而影響砂型的緊實程度。型砂的韌性與濕強度是兩種不同的特性。材料力學認為強度代表將物體破壞所需施加的力大小如何；而韌性反映的是將物體破壞所需做的功大小如何，它包含了強度和變形量兩種參數。早年有人曾用下列公式計算使試樣破碎所做的功來近似地表示韌性： 型砂韌性=濕壓強度X變形量X1000 式中的濕壓強度單位為磅/平方英寸，變形量單位為英寸。型砂的抗壓強度值容易用強度試驗機測出。但當年只靠眼睛觀看試驗機上附帶千分表所顯示出的試樣尺寸變化，是不可能準確讀出達到強度最大值時的變形量。因此，這種試驗方法沒有得到推廣。 60年代末期美國Dietert等人又研制出落球式破碎指數測定儀。我國仿制時將尺寸改為公制。但使用后發(fā)現此儀器還存在以下幾個缺點：其中之一是10mm篩網似嫌稍密，常用型砂的試樣破碎后留在篩上的砂塊較多。在合理范圍內變動膨潤土量、緊實率等參數時，破碎指數的數值展開不夠寬，表明其測試靈敏度差。清華大學的研究工作表明，如將網孔中心距增大到12.7mm（即改為2目篩網），則可使破碎指數的變化范圍擴大一倍以上。此儀器的另一缺點是鋼球落下后并不停置在鐵砧上，它將繼續(xù)滾落到篩網上，使一部分本來停留在網上的砂塊受振擊和碾壓而通過篩網，從而影響測試結果。我國有的儀器工廠為防止鋼球滾落，將具有三根直立細鋼絲的鋼環(huán)套在鐵砧上，用來防止落在鐵砧上的鋼球滾動。將砧座厚度減薄到不超過3mm，注意調整測定儀的垂直度，不加鋼絲也可以防止鋼球滾落到篩網上。試驗結果表明，型砂較濕、含膨潤土量多、加入淀粉類附加物和提高試樣緊實度都能提高破碎指數。 高密度造型的型砂破碎指數以80?85%范圍內為好。如果模樣外形比較簡單，破碎指數還可更低些以便提高型砂流動性。我國幾家鑄造工廠的型砂破碎指數舉例如下：常州柴油機廠一65?75%；上海汽車廠一60?70%，上海匯眾汽車公司一65?75%；第二汽車廠鑄造一廠一80?90%；第一汽車廠鑄造二廠一60?80%；天津內燃機廠一76?78%；廊坊美聯一70?80%；萊陽華源一67?80%；哈爾濱東安發(fā)動機廠一70?85%。 清華大學新研制的直徑方向剪切強度與變形儀和氣動濕壓強度測定儀是由壓力傳感器、位移傳感器、微型計算機和打印機組成的。當型砂試樣在外力作用下產生應力、變形直至斷裂時，微型計算機即可輸出試樣的剪切強度或抗壓強度（kPa）和變形量（mm）。也還可以推算出型砂的韌性。8.2起模性 型砂的起模性是一個極其復雜的綜合特性，它指的是起模時砂型的棱角、邊緣和砂臺不破碎的性能。模樣的材質、起模斜度、表面粗糙度、