濕型砂檢測技術(shù)

1、濕型砂檢測技術(shù)于震宗 目錄211引言12濕型砂取樣方法13濕型砂基本組成物23.1含水量23.2含泥量33.3砂粒細(xì)度43.4有效膨潤土量63.5有效煤粉量74濕型砂特性94.1標(biāo)準(zhǔn)工藝試樣制備94.2緊實(shí)率的測定104.3透氣性104.4型砂強(qiáng)度124.5破碎指數(shù)144.6可緊實(shí)姓和流動(dòng)性154.7起模性164.8表面耐磨性174.9熱濕拉強(qiáng)度174.10 激熱開裂試驗(yàn)184.11抗機(jī)械粘砂性能184.12砂型硬度195型砂檢測頻率和結(jié)果整理195.1型砂檢測頻率195.2檢測結(jié)果整理201 引言為了保證濕型鑄件具有良好的表面品質(zhì)，必須使用經(jīng)過檢驗(yàn)證明的良好品質(zhì)型砂。一個(gè)正規(guī)的鑄造工廠型砂實(shí)

2、驗(yàn)室中對(duì)型砂品質(zhì)檢測應(yīng)當(dāng)包括：型砂組成物如砂粒、有效膨潤土、有效煤粉、水、灰分、團(tuán)塊等；型砂特性如緊實(shí)率、透氣率、強(qiáng)度、韌性、流動(dòng)性、溫度、起模性、表面耐磨性、抗粘砂能力、抗夾砂能力等。上述的組成物含量和型砂特性統(tǒng)稱為型砂性能，這兩部分性能是密切聯(lián)系在一起的。本文將介紹高品質(zhì)濕型砂對(duì)性能的測試方法。舊砂的組成物與型砂基本相同，只是含量多少有一些區(qū)別，將與型砂一并討論。本文專供型砂實(shí)驗(yàn)室工作人員參考，有關(guān)濕型砂性能的具體要求另有專文介紹，不在本文范圍之內(nèi)。2 濕型砂取樣方法根據(jù)GB/T 2684-1981鑄造用原砂及混合料試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，選取型砂試樣應(yīng)避免從砂堆表層收集已失去部分水分的混合料。

3、試驗(yàn)用試樣必須取經(jīng)過與鑄造車間相同方法處理過的型砂，直接從鑄造車間混砂處取樣，以及從造型處取樣。應(yīng)當(dāng)取3份樣并混勻，一次不少于2 kg，送往型砂實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢驗(yàn)。 補(bǔ)充說明： 應(yīng)當(dāng)由實(shí)驗(yàn)員親自取樣，不由混砂工或其他人代取代送，以保證試驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)謹(jǐn)可靠。 型砂的取樣地點(diǎn)應(yīng)為混砂機(jī)和造型機(jī)兩處。前者可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)性能有無異常，以便立即采取糾正措施。由于濕型砂從混砂機(jī)運(yùn)送到造型機(jī)時(shí)各種性能有變化，為了滿足造型和澆注的要求，以及鑄件表面品質(zhì)的需要，應(yīng)當(dāng)以造型機(jī)處型砂性能為控制基準(zhǔn)。 從取樣處將型砂拿回實(shí)驗(yàn)室的容器應(yīng)當(dāng)是有蓋的塑料桶、盒，或者有蓋的搪瓷盤。不可用舊報(bào)紙托回實(shí)驗(yàn)室。以免紙張吸水和在空氣中水分蒸發(fā)

4、而性能改變。 將從現(xiàn)場取得的生產(chǎn)用型砂（舊砂），迅速用永久磁鐵攪拌吸出混入的鐵粒，然后立即裝在密閉的容器中，或放入不透氣的塑料袋中并札緊以保持水分不丟失。 在沒有混砂自動(dòng)控制加水裝置的機(jī)器造型工廠中，型砂性能的檢測可分為以下幾類：型砂的緊實(shí)率、含水量、透氣率、濕態(tài)強(qiáng)度(抗壓及抗剪)、韌性(變形量或破碎指數(shù))等性能每12h從混砂機(jī)卸料口取樣一次，每班從造型機(jī)砂斗下取樣12次。有效膨潤土量、有效煤粉量、熱濕拉強(qiáng)度、流動(dòng)性等性能每日由造型機(jī)砂斗下取樣一次。型砂的含泥量每周取樣23次。型砂的砂溫、顆粒組成、團(tuán)塊量等性能為不定期性檢測。 如果一條生產(chǎn)線的鑄件特征基本相似，具有效果良好的舊砂冷卻裝置，混砂

5、機(jī)裝有型砂濕度控制裝置，每班只從造型機(jī)取樣兩次，檢驗(yàn)緊實(shí)率、含水量、濕壓強(qiáng)度、透氣性、韌性和流動(dòng)性。另外，每班一次檢驗(yàn)有效膨潤土量、有效煤粉量、熱濕拉強(qiáng)度。 舊砂從混砂機(jī)上面的舊砂斗取樣，每周23次。檢測項(xiàng)目為含泥量、有效膨潤土量、有效煤粉量、粒度、團(tuán)塊量。 3 型砂的基本組成3.1含水量 按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 262481鑄造用原砂及混合料試驗(yàn)方法中規(guī)定用以下兩種烘干法進(jìn)行試驗(yàn)，以砂樣烘干前后重量的減少量代表含水量。 快速法：稱取試樣20±0.05g，均勻鋪在盛砂盤中。將盛砂盤置于SGH型紅外線烘干器內(nèi)烘610min，然后取出冷卻和稱量。按下式計(jì)算含水量： 式中：w (水) 試樣含

6、水量%； m1 烘干前試樣質(zhì)量g； m2 烘干后試樣質(zhì)量g。 仲裁法：稱取試樣50±0.01g，置于玻璃皿內(nèi)，在溫度為105110的電烘箱內(nèi)烘干至恒重（一般烘30min后，稱其質(zhì)量，然后每烘15min稱量一次，直至相鄰兩次稱量之間的差數(shù)不超過0.02g時(shí)，就算恒重）。置于干燥器中冷卻到室溫，再進(jìn)行稱量和按上式計(jì)算含水量。補(bǔ)充說明：濕型砂中經(jīng)常摻雜有鐵粒，為了保證測試準(zhǔn)確，烘干前稱量型砂試料時(shí)應(yīng)先用磁鐵將其中可能混雜的鐵粒吸掉。用塑料勺向烘干用盛砂盤中加入試料時(shí)，應(yīng)上、下層均勻取樣和避開團(tuán)塊。并且盡量在盛砂盤中均勻攤開試料，避免局部堆積。以上的操作要快速完成，以免試料丟失水分。國內(nèi)很多

7、鑄造工廠的型砂實(shí)驗(yàn)室稱量試料所用天平是最大稱量值50g或100g的藥物托盤天平。天平的感量大約只有±0.1g，難以達(dá)到GB/T2684-1981規(guī)定的精度20±0.05g。在烘干前后使用這種托盤天平兩次稱重的結(jié)果可能形成最大絕對(duì)誤差可能高達(dá)±0.2%。對(duì)于型砂含水量只有35%的計(jì)算誤差是過高的。因此建議稱量天平的感量最低限度應(yīng)當(dāng)為±0.01g。最好使用感量±0.01g 或0.001g的電子天平?？梢员ＷC由于稱量和試料不均勻所造成的含水量誤差絕對(duì)值不超過 ±0.02%。由于這種1/100g天平應(yīng)用最為頻繁，測定型砂含水量的操作應(yīng)當(dāng)迅速，

8、以免在試料達(dá)到預(yù)期重量之前消耗過多時(shí)間和丟失水分。電子天平的重量立即自動(dòng)顯示，還可以自動(dòng)去除容器重量，使用極為方便。售價(jià)分別僅有五百元和兩千元左右。如果取樣比較均勻，稱取重量可以10g左右，不需要湊整數(shù)。根據(jù)烘干前后顯示的重量數(shù)值可以很容易地用計(jì)算器得出含水量（%）。 工廠日常檢驗(yàn)型砂的含水量都只采用快速法。國產(chǎn)的SGH型雙盤紅外線烘干器的烘干溫度是靠調(diào)節(jié)紅外線燈泡高度，但是可調(diào)范圍不大。曾用水銀溫度計(jì)測定盛砂盤的溫度高達(dá)160170。型砂內(nèi)如果含有煤粉、重油等易揮發(fā)物質(zhì)，可能會(huì)隨水分烘掉一部分，使測得數(shù)值要比實(shí)際含水量偏高。如果出現(xiàn)冒煙現(xiàn)象應(yīng)改用105110電烘箱進(jìn)行烘干。 仲裁法要求將試料

9、烘干至恒重，操作相當(dāng)繁瑣。對(duì)于型砂使用電熱烘箱加熱只要30min的精度要求已然足夠，不需反復(fù)烘干和稱量。國內(nèi)有幾家外資和合資鑄造廠使用進(jìn)口的附有加熱裝置的電子天平來測定型砂含水量。儀器用鹵素?zé)舻确椒訜?，盛砂盤的受熱溫度可以在50200范圍內(nèi)任意設(shè)定（間隔1）。天平讀數(shù)為0.001g，取樣重量無須湊整數(shù)，也不用另外記錄，儀器會(huì)自行記憶烘干前后重量并計(jì)算出測定結(jié)果。干燥時(shí)間的終點(diǎn)控制可以是定時(shí)的，也可以是達(dá)到恒重的自動(dòng)終點(diǎn)控制（例如20s之間重量未改變即可認(rèn)為是已達(dá)到恒重）。10g試料的含水量標(biāo)準(zhǔn)偏差只有±0.015%。如果設(shè)定溫度為105，只需610min就可以烘干達(dá)到恒重。耗用時(shí)間

10、并不比用SGH型雙盤紅外線烘干器長，不會(huì)損失煤粉、重油和其它附加物，而且操作極其簡單和方便。3.2 含泥量 GB/T 9442-1998鑄造用硅砂規(guī)定型砂中大于等于20mm的顆粒為砂粒，直徑小于20mm的微細(xì)顆粒為“泥分”。測定方法是采用沖洗法，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泥分與砂粒分開，稱量剩余砂粒的重量即可得泥分的含量。按照Stokes公式計(jì)算如水溫為20，靜置5min后，直徑大于20mm密度平均值2.62 g/cm3的砂粒應(yīng)沉降到距離水面100mm以下。沒有沉到100 mm 以下的細(xì)粉部分則屬于泥分的一部分，可用虹吸管將這部分水和懸浮的泥分吸出。經(jīng)過多

11、次反復(fù)沉降和虹吸，直到水清為止，表明砂樣中泥分已洗凈。 GB/T 2684-1981規(guī)定：稱取105110烘干的型砂或舊砂50±0.01g，放入容量為600mL的專用洗砂杯（見圖1）中，再加入390mL蒸餾水或去離子水和10mL5%濃度焦磷酸鈉溶液。煮沸35min后，將洗砂杯置于SXW型渦旋式洗砂機(jī)上攪拌15min。取下洗砂杯，向杯中加入清水至標(biāo)準(zhǔn)高度125mm處，用玻璃棒攪拌30s，靜置10min，用虹吸管排除水面下100mm以上的渾水。第二次起改為加入清水至高度125mm處，重復(fù)上述操作。第三次及以后的操作與上述相同，但每次靜置時(shí)間為5min。反復(fù)進(jìn)行歲次，直至洗砂杯中的水透明為

12、止。最后一次將洗砂杯中的清水排除后，把試樣和余水倒入裝有定性濾紙的玻璃漏斗中過濾，待余水濾凈后，將試樣連同濾低置于玻璃皿中，在電烘箱中烘干至恒重。置入干燥器中，冷卻后稱量砂粒部分重量，按下列公式計(jì)算含泥量：圖1 洗砂杯 式中：w(泥) 試樣含泥量%； m1 水洗前試樣質(zhì)量g； m2 水洗后試樣質(zhì)量g。補(bǔ)充說明： GB/T 2684-1981要求將型砂烘干后稱取試樣，但是干燥型砂最易偏析，粗粒浮在上面，細(xì)粒和粉末沉底。粗粒和細(xì)粉的含泥量會(huì)有較大區(qū)別，應(yīng)當(dāng)從從頂面和底面均勻取樣。最好稱取濕態(tài)型砂做試驗(yàn)，另外再取一份濕態(tài)型砂測定含水量。最后經(jīng)過簡單計(jì)算扣除含水量即可得干態(tài)型砂的準(zhǔn)確含泥量。 應(yīng)當(dāng)使用

13、專用的600mL洗砂杯(耐熱玻璃高燒杯)，不要用500mL普通玻璃燒杯。否則沉降距離不夠100mm，或者水面100mm之下與沉淀砂粒距離太近，容易將砂粒吸掉。經(jīng)驗(yàn)表明高度為180mm的800mL洗砂杯更好用，試料液體不易沸出，也便于用手搬動(dòng)。 開始時(shí)燒杯中加有390mL蒸餾水或去離子水，不用自來水的原因是硬度較大的自來水中含有鈣和鎂離子，型砂和舊砂在堿性溶液中能夠生成絮狀的鈣鹽和鎂鹽等固體析出物。飄浮的絮狀物容易夾雜砂粒，虹吸時(shí)會(huì)被吸掉而造成測定誤差。 加入10mL濃度為5的焦磷酸鈉(Na4P2O7×10H2O)溶液的作用為的是分散開砂粒上包覆的泥分。 為了使砂粒上的粘土膜完全分散，

14、GB/T 2684-1981規(guī)定應(yīng)當(dāng)煮沸35min，冷卻后再在渦洗式洗砂機(jī)攪拌15min。研究工作表明，攪拌作用有利于打散絮狀物，但也有可能將砂粒打碎。筆者通過研究工作表明：只需將盛有型砂和分散液的洗砂杯在電熱盤上煮沸5min已能使泥分脫離砂粒表面，不需要攪拌和不會(huì)打碎砂粒。洗砂燒杯的加熱應(yīng)當(dāng)在墊有石棉網(wǎng)墊和裝有調(diào)壓器的盤式電熱爐上，沸騰時(shí)應(yīng)當(dāng)及時(shí)降低電壓和用手照料燒杯，以免澎濺和燒杯蹦跳。圖2 自動(dòng)洗泥儀 燒杯中液體冷卻后，加入清潔自來水至標(biāo)準(zhǔn)高度125mm處。用竹木筷子或細(xì)塑料棍攪拌均勻，不必使用玻璃棒攪拌，以免操作不慎而捅漏玻璃燒杯。攪拌時(shí)應(yīng)注意不斷改變筷子的旋轉(zhuǎn)方向，注意液面不可形成漩

15、渦，并盡量使沉淀下的砂層平坦無凸起處，否則砂粒在杯底中心積聚成突起的角錐形，虹吸時(shí)可能被吸掉部分砂粒。筆者常用猛開自來水龍頭的方法，在加水的同時(shí)靠水流的沖擊力使砂樣均勻分散懸浮于水中，不需要攪拌，砂粒沉降時(shí)自動(dòng)平鋪在杯底。靜置10min后用虹吸管吸出距水面下100mm以上的混水。吸水時(shí)最好使虹吸管的入口端緊貼燒杯內(nèi)壁逐漸下降，以便監(jiān)察下降深度。不可將虹吸管一下插到底，以免水流過猛而吸出砂粒。如此重復(fù)操作一次后，從第三次起改為靜置5min，直到洗砂杯中水質(zhì)清澈為止。 所引用的Stokes公式中的很多參數(shù)都非定值。例如水的密度和粘度隨溫度而變。砂樣的密度取平均值2.62 g/cm3也非完全合理，石

16、英、長石、云母的密度各不相同，煤粉的密度只有1.21.45 g/cm3。因此，測出的含泥量只是近似值。 為了簡化洗砂操作的煩瑣操作，美國 AFS試驗(yàn)手冊中介紹的自動(dòng)洗泥儀是將分散處理完成的洗砂杯放置在儀器的杯座上，儀器自動(dòng)地從上方進(jìn)水管加水，靠水流的沖擊力使砂樣分散懸浮于水中，杯中水位用傳感器自動(dòng)控制。水充滿后自動(dòng)按照規(guī)定時(shí)間靜置，然后距離杯底25mm的吸水管自動(dòng)將上部水抽空。如此反復(fù)沖洗直至上部水澄清時(shí)停止操作（見圖2）。3.3 砂粒分析 按照GB/T 2684-81的規(guī)定，選取測定過含泥量的烘干試樣，其量不超過50g。將試樣放在全套標(biāo)準(zhǔn)篩最上面的篩子上，固定在SSZ振擺式篩砂機(jī)（圖3）上或

17、SBS電磁微振篩砂機(jī)上進(jìn)分篩分，篩分時(shí)間1215min。到預(yù)定時(shí)間后，取下篩子，依次將每個(gè)篩子及底盤上所余砂子分別倒在光滑干凈的低上，并用軟毛刷仔細(xì)外篩網(wǎng)的反面刷下夾在網(wǎng)孔中的砂粒。稱量每個(gè)篩子及底盤上的砂量并計(jì)算出占試樣總量的百分率。GB/T 9442-1998鑄造用硅砂規(guī)定原砂粒度有兩種表示方法:首尾篩號(hào)法：以主要粒度組成的三篩或四篩的首尾篩號(hào)表示法，如50/100或50/140。平均細(xì)度法：首先計(jì)算出篩上停留的砂粒質(zhì)量占砂樣總量的百分?jǐn)?shù)，再乘以下表所列的相應(yīng)的細(xì)度因數(shù)然后將各乘積相加，用乘積總和除以各篩號(hào)停留砂粒質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的總和，并將算得數(shù)值取整，其結(jié)果即為平均細(xì)度。篩號(hào)61220304

18、05070100140200270底盤細(xì)度因數(shù)35102030405070100140200300計(jì)算公式如下： 式中：Pn 仼一篩號(hào)上停留砂粒質(zhì)量占總量的百分?jǐn)?shù)；圖3 SSZ振擺式篩砂機(jī) Xn 細(xì)度因數(shù)； n 篩號(hào)。計(jì)算示列：砂樣質(zhì)量：50.0g 泥分質(zhì)量：0.56g 砂粒質(zhì)量：49.44g篩號(hào)各篩上停留量細(xì)度因數(shù)乘積g%600.0030120.060.1250.6201.793.581035.8304.999.9820199.6407.0914.1830425.45012.8525.70401028.07015.5731.145015571003.977.9470555.81401.853

19、.70100370.02000.791.58140221.22700.090.1820036.0底盤0.390.78300234.0總和49.4498.884663.4 補(bǔ)充說明： 新標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)孔尺寸與我國以前的JB 435-63和JB 2488-78有一些差異，例如JB 2488-78的12和75號(hào)篩的網(wǎng)孔尺寸分別為1.60mm和0.200mm，而新標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)篩號(hào)12目和70目的網(wǎng)孔尺寸分別為1.70mm和0.212mm。但差別不大，只要舊篩沒有變形和漏孔，就可以繼續(xù)使用。 由于篩網(wǎng)的制造需要使用特制的和尺寸精密的裝置，目前尚缺乏對(duì)鑄造用標(biāo)準(zhǔn)篩產(chǎn)品品質(zhì)的有效檢查監(jiān)督。工廠實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行篩分試驗(yàn)以

20、前，應(yīng)當(dāng)注意檢查篩網(wǎng)有無破損或網(wǎng)孔變形。篩分試驗(yàn)后需注意測定結(jié)果有無異常之處。例如在某一中間篩網(wǎng)上出現(xiàn)經(jīng)常性缺少停留量的奇特現(xiàn)象，而其上篩和下篩則有不少砂粒。如果篩號(hào)排列沒有錯(cuò)誤，就可能是由于該篩的篩網(wǎng)有不易看到的漏洞或裂紋。可以用焊錫或環(huán)氧樹脂粘補(bǔ)。 用軟毛刷從篩網(wǎng)反面刷下砂粒時(shí)，會(huì)有一些砂粒夾在網(wǎng)孔中間不被刷下，可以任其停留。切不可用尖錐捅下，或用力敲擊篩子，以免篩網(wǎng)變形。 3.4有效膨潤土量隨著鑄件的凝固和冷卻，一部分膨潤土被加熱而使蒙脫石結(jié)構(gòu)破壞，變成失去粘結(jié)力的死黏土。在型砂中還具有黏結(jié)能力的膨潤土稱為有效膨潤土（又稱活性膨潤土）。膨潤土中所含的蒙脫石具有強(qiáng)烈的吸附金屬離子和吸附色素

21、的性能，其中以亞甲基藍(lán)的吸附量最大，而依利石、高嶺石等黏土礦物的亞甲基藍(lán)吸附量很小，石英砂的吸附量極少。因而可以用亞甲基藍(lán)吸附量（簡稱為吸藍(lán)量）來鑒定膨潤土的品質(zhì)，也可用來檢驗(yàn)型砂和舊砂中有效膨潤土含量。按照J(rèn)B/T 9221-1999鑄造用濕型砂有效膨潤土及有效煤粉，測定型砂（舊砂）的亞甲基藍(lán)吸附量步驟如下：圖4 液滴圖 配制濃度0.200的亞甲基藍(lán)（試劑純）溶液和濃度為1的焦磷酸鈉（化學(xué)純）溶液備用。稱取105110烘干后的型砂（舊砂）5.00g，置于250mL三角燒瓶中，加入50mL蒸餾水使其預(yù)先潤濕。再加入濃度為1的焦磷酸鈉溶液20mL，搖勻后在置有石棉網(wǎng)的盤式電爐上煮沸5min，冷卻

22、到室溫。用滴定管向試料液中滴入亞甲基藍(lán)溶液。第一次可滴入預(yù)定量的2/3左右，用手搖晃燒瓶30s，使亞甲基藍(lán)被膨潤土充分吸附。用玻璃棒沾一滴溶液滴在濾紙上（定量中速濾紙）。在濾紙上液滴直徑最好為1015mm左右。觀察在深藍(lán)色圓點(diǎn)的周圍有無出現(xiàn)淡藍(lán)綠色的暈環(huán)（見圖4），如未出現(xiàn)，表明膨潤土的吸附尚未飽和。以后每次滴入12mL，搖晃30s左右，再用玻璃棒沾一滴溶液點(diǎn)在濾紙上。反復(fù)操作，直至出現(xiàn)暈環(huán)后靜置2min，假如暈環(huán)不消失，表明已達(dá)飽和點(diǎn)；否則每次繼續(xù)滴入1 mL，直至?xí)灜h(huán)保持穩(wěn)定為止。此時(shí)滴定總量即為型砂（舊砂）的吸藍(lán)量mL。圖5 有效膨潤土標(biāo)準(zhǔn)曲線 另外，取車間所用的原砂和膨潤土烘干后，分別

23、在5個(gè)250mL的三角燒瓶中加入膨潤土0.10、0.20、0.30、0.40、0.50g，及硅砂4.90、4.80、4.70、4.60、4.50g，使每份原砂和膨潤土總量為5.00g，分別測試出各自滴定量。以試料中膨潤土加入量（）為橫坐標(biāo)，亞甲基藍(lán)溶液滴定量（mL）為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（見圖5）。由5.00g型砂（舊砂）的亞甲基藍(lán)滴定量查出有效膨潤土含量。補(bǔ)充說明： 所用亞甲基藍(lán)試劑為分析純（98.5或98%），可視為純品，不需要將吸藍(lán)量的測定結(jié)果折算成100%純度亞甲基藍(lán)的滴定量。有的鑄造工廠所購買到的亞甲基藍(lán)為生物染色用品，純度可能只有6080，不可能測定出真實(shí)的吸蘭量。 機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)J

24、B/T 9227-1999的規(guī)定要求配制亞甲基藍(lán)溶液前將亞甲基藍(lán)試劑在93±3烘干至恒重是錯(cuò)誤的。美國石油學(xué)會(huì)考慮到所用亞甲基藍(lán)含結(jié)晶水?dāng)?shù)量不完全是分子式中的3H2O，還可能攙雜有少量含2、3、4和5個(gè)結(jié)晶水的亞甲基藍(lán)，要求另外稱取亞甲基藍(lán)在200±5 F（93±3）烘干至恒重，以測出實(shí)際含結(jié)晶水量，供配制溶液時(shí)對(duì)亞甲基藍(lán)稱取量進(jìn)行修正。配制滴定液用亞甲基藍(lán)試劑不可烘干，以免受熱變質(zhì)。 美國鑄造學(xué)會(huì)規(guī)定滴定用亞甲基藍(lán)溶液濃度為0.374，即每mL亞甲基藍(lán)溶液相當(dāng)于0.01m mol（毫摩爾）。筆者當(dāng)年考慮到亞甲基藍(lán)溶液色澤較深和不透明。配制溶液時(shí)難以看清楚亞甲基藍(lán)

25、晶體是否已完全溶解。因此將溶液濃度降低到0.20，可以確保不需加熱即可充分溶解。機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 9227-1999也定為0.20。 配制好的亞甲基藍(lán)溶液應(yīng)當(dāng)?shù)谷氚底厣Ａ恐匈A放，否則也會(huì)逐漸變質(zhì)。如果配制的亞甲基藍(lán)溶液較長時(shí)間尚未用完，最好選取一種膨潤土作為標(biāo)樣，烘干后裝入有蓋容器和放入干燥器中存放，測定膨潤土標(biāo)樣0.20g的當(dāng)時(shí)吸藍(lán)量與用剛配制亞甲基藍(lán)溶液滴定量對(duì)比，即可察覺是否已開始變質(zhì)。由此可以得出所用亞甲基藍(lán)滴定溶液的校準(zhǔn)系數(shù)。 JB/T 9221-1999規(guī)定出現(xiàn)暈環(huán)后將試樣靜置2min，而歐美各國鑄造方面標(biāo)準(zhǔn)則要求搖晃或攪拌2min，可以使膨潤土的吸附更加充分。建議采取搖晃

26、2min。 上世紀(jì)70年代初期清華大學(xué)建議稱取烘干和磁選除掉鐵粒的型砂或舊砂5.00g進(jìn)行吸藍(lán)量檢驗(yàn)。但是如今高密度造型的型砂濕壓強(qiáng)度可能是那時(shí)的一倍左右，型砂中有效膨潤土含量可能高達(dá)712%，對(duì)于5.00g砂樣所需要的0.20%濃度亞甲基藍(lán)溶液滴定量都超過50mL，需要向50mL滴定管中補(bǔ)充加入滴定液，給試驗(yàn)操作帶來不便。建議將砂樣重量減少一半，改為稱取2.50g，測得結(jié)果乘以2仍然代表滴定量。 繪制有效膨潤土量標(biāo)準(zhǔn)曲線方法是比較繁瑣的?？珊喕癁橹蝗?.30 g膨潤土與4.70 g硅砂混合，將測出滴定量除以6即可得出每1.00%有效膨潤土的亞甲基藍(lán)滴定量mL。由此可以方便地計(jì)算出型砂的有效膨

27、潤土含量%，已經(jīng)能夠滿足鑄造生產(chǎn)控制型砂性能的精度需要。 3.5 有效煤粉量測定 生產(chǎn)鑄鐵件的濕型砂大多加入煤粉用于防止鑄件表面機(jī)械粘砂、改善表面光潔程度和防止球墨鑄鐵件產(chǎn)生針孔缺陷，而且對(duì)防止夾砂缺陷也有一些作用。澆注后型腔表面型砂的煤粉被燒掉，每次混砂時(shí)只需補(bǔ)加少量煤粉即可。但是應(yīng)當(dāng)知道舊砂中有效煤粉殘留量和型砂中有效煤粉實(shí)際含量，才能計(jì)算出配制型砂時(shí)煤粉的正確補(bǔ)加量。 國外靠測定型砂或舊砂的的灼減量(LOI)等參數(shù)做為推測有效煤粉量的參考。我國有幾家外資企業(yè)按照國外母廠工藝規(guī)定也用型砂灼減量做為控制的指標(biāo)。灼燒爐溫大多在900或1000灼燒1 h。目前有幾家本土鑄造工廠由于缺少專門的有效

28、煤粉量測定儀器，而灼減量測定所需馬福爐、瓷坩鍋等工具在化學(xué)分析室中都有，也使用灼減量來估計(jì)型砂抗粘砂能力。一般的控制范圍是3.05.0。圖6 SFL有效煤粉測定儀原理圖JB/T 9221-1999鑄造用濕型砂有效膨潤土及有效煤粉規(guī)定，測定型砂（舊砂）的有效煤粉量時(shí)，將SFL型發(fā)氣性測定儀（工作原理見圖6）升溫至900，稱取生產(chǎn)所用煤粉0.01g，置于瓷舟內(nèi)（瓷舟需預(yù)先在1000灼燒30min），然后將瓷舟送入石英管紅熱部位。立即塞上橡皮塞，記錄儀開始記錄下所測試樣的發(fā)氣量，保溫7min至無氣體產(chǎn)生為止。再按上述方法測定除去含鐵物質(zhì)和風(fēng)干過的1.0g型砂（舊砂）的發(fā)氣量。有效煤粉量可用下式計(jì)算：

29、 式中：X 型砂（舊砂）中有效煤粉含量； Q1 1.00g型砂（舊砂）的發(fā)氣量mL； Q 1.00g型砂（舊砂）中除煤粉外的膨潤土和 其它附加物的總發(fā)氣量mL； Q 0.01g煤粉所產(chǎn)生的發(fā)氣量mL。補(bǔ)充說明： 按照J(rèn)B/T 9221-1999規(guī)定稱取的煤粉量0.01 g，這就要求使用感量為0.001g的精密天平。但是0.01 g煤粉的發(fā)氣量只有3.04.5 mL，位于儀器的微壓計(jì)（或滴定管）的非敏感范圍，容易形成誤差。應(yīng)當(dāng)稱取煤粉0.10 g，相當(dāng)于1 g型砂中含有煤粉10。發(fā)氣范圍在3045 mL之間，測定結(jié)果除以10，即為每1有效煤粉的發(fā)氣量。 SFL型發(fā)氣性測定儀帶有不銹鋼舟做為附件，

30、烘干后儲(chǔ)放在干燥器中，每次使用前不必再烘干即可盛放煤粉試料。不銹鋼舟的厚度和重量比較統(tǒng)一，不會(huì)顯著影響發(fā)氣速度。如果使用瓷舟，最好挑選重量相近的做為容器。不過，雖然重量不同的瓷舟發(fā)氣速度快慢不同，但7min的發(fā)氣總量是一致的。 烘干的型砂（舊砂）應(yīng)先磁選除掉鐵粒，均勻稱取粗粒和粉末部分試料1.00g裝入不銹鋼舟（或瓷舟）中。圖7 原型發(fā)氣量測得儀 SFL型發(fā)氣性測定儀還帶有一只送試樣鉤（見右圖）能夠?qū)⑹⒂性嚇拥牟讳P鋼舟準(zhǔn)確地送到管式加熱爐的紅熱部位。塞緊時(shí)少許左右旋轉(zhuǎn)膠塞即可密封，試樣鉤與試樣舟一同留在加熱瓷管內(nèi)，試驗(yàn)完后一同拔出，使操作大為簡化。 試驗(yàn)完畢后，應(yīng)將石英管口打開，防止溫度下降時(shí)

31、測試系統(tǒng)中產(chǎn)生負(fù)壓而損壞微壓傳感器。因此，剛開始測試時(shí)應(yīng)將裝有1g左右型砂的不銹鋼舟推入石英管中加熱，使所產(chǎn)生的還原性氣體置換掉管中流入的空氣。這種操作反復(fù)兩、三次，然后才進(jìn)行正式檢驗(yàn)，否則煤粉發(fā)出的還原性氣體將與管中殘留空氣中氧氣進(jìn)行燃燒而產(chǎn)生嚴(yán)重試驗(yàn)誤差。 上述計(jì)算式中的Q考慮到膨潤土和其它附加物的發(fā)氣量，使測試和計(jì)算復(fù)雜化。有效煤粉的測試并不要求過分精確，兩位有效數(shù)字即可滿足型砂性能控制。膨潤土受熱析出的氣體主要是水分，已經(jīng)在儀器中冷凝而不占容積。其它附加物如型砂中混入的潰散砂芯受熱會(huì)發(fā)出還原性氣體，也同樣起防止鑄件粘砂作用，可以與煤粉一并考慮。膨潤土中可能含有少量碳酸鹽，受熱發(fā)氣比起煤

32、粉本身揮發(fā)分的發(fā)氣量相對(duì)較少。因此在日常生產(chǎn)中可以簡化計(jì)算式。 長期使用后由于儀器膠管老化或石英管破裂使測試出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)將儀器附帶的注射器安裝在石英管口上，注入約50mL氣體，如果5min內(nèi)記錄儀指針變化大于1小格，說明檢驗(yàn)檢測系統(tǒng)有漏氣。應(yīng)當(dāng)立即請儀表工修理和重新校準(zhǔn)。圖8 發(fā)氣量測定儀另一簡化方案注射器U形管三通管有的工廠感到SFL型發(fā)氣量測定儀價(jià)格較貴，難以購置。筆者當(dāng)年使用的簡易儀器如圖7（圖中1管式電爐；2瓷舟；3冷凝管；4平衡瓶；5滴定管）。這種儀器結(jié)構(gòu)簡單，建議工廠自己動(dòng)手，基本上不用花錢就能自行制出一臺(tái)發(fā)氣量儀器。借用工廠化驗(yàn)室中測定鑄鐵含碳量的管式電爐做為基本設(shè)備，加熱

33、瓷管雖然不如石英管耐用，但細(xì)心使用至少可用幾百次不壞。盡量挑選使用厚度均勻的瓷舟，保證發(fā)氣速度基本一致。用細(xì)不銹鋼焊絲（鐵絲也可以但需將表面鍍鋅層燒掉）按照上頁圖自制試樣鉤?；?yàn)室中也會(huì)有多余的50mL堿式滴定管可以借來使用。橡膠管（或軟塑料管）、橡膠塞、滴定管架等都可以從分析室借用。多年使用中尚未發(fā)現(xiàn)橡膠管和冷凝管中有積留水分。因?yàn)榘l(fā)氣容積只占瓷管出口端很短的一小段（長度不超過70100mm），這段氣體仍然是低溫的，并不含有水蒸氣。因此可以取消冷凝管，將從管式爐引出的橡膠管直接連接到滴定管的上口。另一簡化方案（圖8）是改用50mL注射器代替滴定管。將加熱爐瓷管出來的氣體用橡膠管通到三通管。三

34、通管的一個(gè)出口接通一只注射器，另一出口接通U形管。型砂發(fā)出氣體和產(chǎn)生壓力使U形管兩側(cè)液面不在同一水平面上，用手不斷拔出注射器的活塞，使U形管兩側(cè)的液面恢復(fù)同樣水平。從活塞拔出的位置刻度可以讀出發(fā)氣量。雖然注射器的精度不高，考慮到型砂和舊砂本身是非均質(zhì)材料，精度1mL也基本上能夠滿足需要。建議試驗(yàn)方法：，將發(fā)氣性測定儀的爐溫升至900，用感量0.01g（或0.001g）電子天平稱取生產(chǎn)所用煤粉0.10g，置于試樣舟內(nèi)（瓷舟需預(yù)先在1000灼燒30min，不銹鋼舟需預(yù)先烘干，都應(yīng)在干燥器中儲(chǔ)放備用）。然后將試樣舟用送樣鉤送入石英管紅熱部位。立即塞上橡皮塞，并左右旋轉(zhuǎn)少許使不漏氣。保溫7min并記錄

35、下所測試樣的發(fā)氣量，除以10即為0.01g煤粉的發(fā)氣量。再按上述方法測定除去含鐵物質(zhì)和烘干過的1.00g型砂（舊砂）的發(fā)氣量。有效煤粉量可用下式計(jì)算： 式中：X 型砂（舊砂）中有效煤粉含量； Q1 1.00g型砂（舊砂）的發(fā)氣量mL； Q 0.01g煤粉所產(chǎn)生的發(fā)氣量mL。4 濕型砂的特性 前面介紹的濕型砂基本組成測定時(shí)，自生產(chǎn)中取來松散的型砂或舊砂進(jìn)行檢測。而濕型砂的特性檢測需要先緊實(shí)制成與砂型特征類似的標(biāo)準(zhǔn)試樣，然后進(jìn)行一系列的檢測項(xiàng)目。 4.1標(biāo)準(zhǔn)工藝試樣的制備圖9 SAC型錘擊式制樣機(jī) 根據(jù)JB/T 2684-1981規(guī)定，進(jìn)行濕型砂性能檢驗(yàn)所用的圓柱形標(biāo)準(zhǔn)工藝試樣是用錘擊式制樣機(jī)及試

36、樣筒制成的。國內(nèi)生產(chǎn)的SAC型制樣機(jī)的試樣筒是外圓定位式（圖9）。向下按扳手，可將沖頭、重錘和中心軸升起，以便使試樣筒和底盤放入機(jī)架的定位孔中。搖動(dòng)凸輪使重錘提升50mm后重錘自由落下沖擊三次，將試樣筒中松散的型砂緊實(shí)，制得試驗(yàn)用的標(biāo)準(zhǔn)工藝試樣。重錘質(zhì)量6670g，下落高度50±0.5mm，三次沖擊施加試樣上的功為9.8 J（1kgf · m）。圓筒形試樣筒的高度為120mm、內(nèi)徑50mm。圓柱形標(biāo)準(zhǔn)試樣的緊實(shí)程度大體上與緊實(shí)比壓0.71.0Mpa的高密度砂型水平部位緊實(shí)程度接近。補(bǔ)充說明： 德國鑄造學(xué)會(huì)的指導(dǎo)文件規(guī)定錘擊式制樣機(jī)必須安放在非彈性底座上。美國鑄造師學(xué)會(huì)要求錘

37、擊式制樣機(jī)應(yīng)安裝在專門的反沖底座上，或在堅(jiān)實(shí)臺(tái)上墊6.4 mm厚皮革。我國的研究表明：如果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6.2 mm厚橡膠板，測得型砂抗壓強(qiáng)度低2526。我國標(biāo)準(zhǔn)雖然對(duì)此并未做出規(guī)定，但是有些鑄造工廠型砂強(qiáng)度不高的原因很可能是由于制樣機(jī)位置不當(dāng)造成的。 制樣機(jī)的凸輪應(yīng)當(dāng)用耐磨鑄鐵制成。經(jīng)長時(shí)期使用后應(yīng)該檢驗(yàn)凸輪抬升高度是否符合50mm。曾有一工廠的制樣機(jī)凸輪嚴(yán)重磨損，只能抬高45mm，由于錘擊產(chǎn)生的功不夠，制成的試樣緊實(shí)率和強(qiáng)度偏低，透氣性偏高。 我國有的儀器廠以往制造的鑄鐵試樣筒內(nèi)孔極易磨損。美國鑄造學(xué)會(huì)規(guī)定試樣筒必須是堅(jiān)硬鋼筒，內(nèi)表面硬度HRc 65

38、70，珩磨加工后粗糙度Ra 0.20m。還要求每次使用前都應(yīng)擦凈試樣筒，并薄薄涂一層液態(tài)脫模劑。每制一次試樣后，將試樣筒翻轉(zhuǎn)一次以使磨損均勻和延長新試樣筒使用壽命。研究工作表明，使用內(nèi)表面已磨損的老試樣筒比用新試樣筒測得濕壓強(qiáng)度低2028，透氣性高1214，將試樣頂出所需的力為新試樣筒的2.69倍。工廠應(yīng)注意不可使用內(nèi)表面加工粗糙或已被磨損毛糙的試樣筒。德國鑄造學(xué)會(huì)的指導(dǎo)文件也規(guī)定試樣筒應(yīng)涂硅油脫模劑以減少摩擦。還規(guī)定使用沖樣器時(shí)先將錘桿輕輕落入試樣筒中的型砂上，旋轉(zhuǎn)試樣筒半圈使砂樣上表面平整，然后提起重錘沖擊三次，每次沖擊之間應(yīng)有12s間隔。 按照美國鑄造學(xué)會(huì)編寫的型砂手冊2251-00-S

39、規(guī)定，制備圓柱形標(biāo)準(zhǔn)試樣以前，所用型砂應(yīng)當(dāng)通過4目篩。將所取回型砂過一次篩可以除去砂中團(tuán)快，對(duì)于穩(wěn)定測試結(jié)果有益處。 國內(nèi)有個(gè)別工廠的型砂實(shí)驗(yàn)室在制備圓柱形標(biāo)準(zhǔn)試樣時(shí)不用天平稱取，而是用手抓一把型砂放入試樣筒中。然后放在制樣機(jī)上輕輕落下重錘，看筒中型砂是否符合預(yù)期高度。如高度不足，就再抓入少量型砂并再壓重錘，如此操作多次，直到高度滿意為止。然后搖動(dòng)制樣機(jī)手柄沖擊三次。這種操作技術(shù)的缺點(diǎn)首先是不應(yīng)該用手抓，最好使用鋁制鏟子，以免型砂沾手和影響實(shí)驗(yàn)室臺(tái)面和地面清潔。另外，這種操作方法失掉了重要的標(biāo)準(zhǔn)試樣重量數(shù)據(jù)。而且當(dāng)需要沖制多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試樣時(shí)，所費(fèi)時(shí)間比稱量法長很多。估計(jì)這種操作方法的原因是工廠實(shí)驗(yàn)

40、室沒有適用的稱量天平。應(yīng)當(dāng)添置稱量1000g的托盤天平（或電子天平）專門用于制備標(biāo)準(zhǔn)試樣，或者將500g托盤天平的盛料盤更換為直徑約140mm的大盤。4.2 緊實(shí)率的測定用手捏型砂是否成團(tuán)和是否粘手的感覺是判斷型砂干濕程度的最主要依據(jù)，但是手捏的感覺因人而異和易受主觀因素影響；而且不能用數(shù)值表示，也無法記錄和客觀比較。為了能夠使用儀器測得型砂的干濕程度數(shù)值，60年代末國外研究成功用簡單方便的緊實(shí)率檢測型砂的干濕程度。緊實(shí)率是指濕型砂在一定緊實(shí)力作用下其體積變化的百分率，用試樣緊實(shí)前后高度變化的百分?jǐn)?shù)來表示。實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，型砂緊實(shí)率的高低與手感濕干程度完全符合。不管型砂中膨潤土、煤粉和灰分的

41、含量有多少，只要將緊實(shí)率控制在一定的要求范圍內(nèi)，型砂的手感干濕程度就處于最適宜狀態(tài)。 按照GB/T 2684-1981的規(guī)定，測定型砂緊實(shí)率時(shí)先將型砂通過帶有6目篩子的型砂投入器，落入到有效高度120mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣筒內(nèi)，篩底至試樣筒上端距離為140mm。用刮刀將試樣筒上多余型砂刮去，放在錘擊式制樣機(jī)上舂打3次。試樣的高度壓縮程度即為緊實(shí)率（圖10表明緊實(shí)率測定過程）。從標(biāo)度尺上讀出緊實(shí)率，或者用按下式計(jì)算： 式中：JS 緊實(shí)率%； h0 試樣緊實(shí)前的高度mm;圖10 緊實(shí)率測定步驟 h1 試樣緊實(shí)后的高度mm。補(bǔ)充說明： 測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

42、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)前松散密度較低，砂粒的堆積比較疏松，緊實(shí)后體積減小較多。因此，根據(jù)型砂被緊實(shí)前后的體積變化多少，就可以檢測出型砂的干濕程度。 1969年Hofmann等人有關(guān)緊實(shí)率的論文提出所用篩子的篩網(wǎng)的網(wǎng)孔規(guī)格是3/16英寸（4.8mm）或1/4英寸（6.35mm）。1975年美國鑄造學(xué)會(huì)80-D濕型砂試驗(yàn)委員會(huì)推薦的暫定標(biāo)準(zhǔn)是將型砂通過6.35mm（即1/4英寸或稱為4目篩）。我國SBT型型砂投入器所帶的篩子使用6目篩網(wǎng)，過篩需用手指長時(shí)間撥動(dòng)型砂，會(huì)使型砂緊實(shí)率下降。改用4目篩比較合理。 如果鑄造車間實(shí)際生產(chǎn)用型砂相當(dāng)松散，也可以不必通過帶篩的

43、投入器，直接將型砂填滿試樣筒，然后用錘擊式制樣機(jī)進(jìn)行舂打。 錘擊式制樣機(jī)的上端都有刻度尺，錘擊三次后可以由中心軸頂部指向的位置直接讀出緊實(shí)率，不需用公式計(jì)算。 4.3 透氣性的測定 型砂透氣性是指緊實(shí)的砂樣允許氣體通過的能力。透氣性數(shù)值的定義是 1 cm 水柱壓力下，1 min 時(shí)間之內(nèi)，通過斷面為 1 cm2，高度為 1 cm 砂柱的空氣量(cm3)。型砂實(shí)驗(yàn)室通常使用STZ型氣鐘式透氣性測定儀（見圖11，圖中1鐘罩，2水桶，3三通閥，4試樣座，5試樣筒，6標(biāo)準(zhǔn)圓柱砂樣，7微壓表，8阻流孔）。測定方法分快速法和標(biāo)準(zhǔn)法（仲裁法）兩種：圖11 直讀式透氣性測定儀原理圖 快速法：按照J(rèn)B/T 26

44、84-1981，測定濕型砂透氣性時(shí)，稱取一定量的型砂放入圓形標(biāo)準(zhǔn)試樣筒中，在錘擊式制樣機(jī)上沖擊三次制成的50mm×50mm±1mm的圓柱形標(biāo)準(zhǔn)型砂試樣，和試樣筒一同固定在直讀式透氣性測定儀的試樣座上。試驗(yàn)時(shí)氣鐘提起后可在測試系統(tǒng)中產(chǎn)生100mm 水柱氣體壓力(折合為0.981kPa)。試樣座上裝有阻流孔部件，當(dāng)試樣的透氣性大于或等于50時(shí)，應(yīng)采用1.5 mm的大阻流孔；當(dāng)試樣的透氣性小于50時(shí)，應(yīng)采用0.5 mm的小阻流孔。將旋鈕轉(zhuǎn)至“工作”位置，即可從微壓表上直接讀出透氣性數(shù)值。 標(biāo)準(zhǔn)法（仲裁法）：試驗(yàn)時(shí)，首先將直讀式透氣性測定儀試樣座上的阻流孔部件卸下，將儀器的三通閥旋

45、至通大氣的位置，提起氣鐘使鐘內(nèi)空氣容積為2000 cm3的標(biāo)高處，關(guān)閉三通閣，使氣鐘處于漂浮狀態(tài)。再將內(nèi)有沖制好型砂試樣的試樣筒放在儀器的試樣座上，使兩者密合。將三通閥旋轉(zhuǎn)至“工作”位置，同時(shí)用秒表測定氣鐘內(nèi)2000 cm3空氣通過試樣的時(shí)間，并從微壓表上讀出試樣前面氣體的壓力。透氣性按下式計(jì)算： 式中：K 透氣性數(shù)值(透氣率)； V 空氣體積，2000 cm3; h 標(biāo)準(zhǔn)試樣高度，5 cm; A 試樣截面積，19.64 cm2; t 時(shí)間，min; p 試樣前面的氣體壓力cmH2O。補(bǔ)充說明： 儀器應(yīng)放在無震動(dòng)的試驗(yàn)臺(tái)上，調(diào)節(jié)調(diào)平螺栓使氣鐘能夠垂直下降，不可有明顯摩擦阻力。儀器上的水平泡的安

46、裝可能并不準(zhǔn)確，必須自行調(diào)整儀器的放置位置。 提起氣鐘時(shí)，必須緩慢進(jìn)行，以防止水濺入中心管。如有水流入三通閥，必須立即拆開儀器底座下方的膠皮管，將水清除干凈。如果已流入微壓表，需找儀表工代為修理。 儀器的氣路系統(tǒng)必須密封良好。將密封罩扣緊試樣座，并提起氣鐘使充満2000空氣，然后把三通閥旋轉(zhuǎn)到“工作”位置。如果1h后氣鐘明顯下降，可在各聯(lián)接處或管路上刷肥皂水，找出漏氣處，用膠質(zhì)物加以密封。 快速測定方法是在試樣座的氣鐘連接管口處安裝一只阻流孔，微壓計(jì)所示壓力值大小是通過試樣前的空氣壓力。由于阻流孔直徑大小是一定值，所以微壓計(jì)指示的壓力值隨空氣通過試樣的阻力而變化。如果試樣的透氣性能高，試樣前的

47、壓力就低，微壓計(jì)上所指出的透氣率數(shù)值就高。反之，試樣透氣性能低，試樣前的壓力就高，微壓計(jì)上所指出的透氣率也就低。 阻流孔的精度需經(jīng)常檢查和校正。當(dāng)大氣壓力為760mmHg和溫度為20時(shí)，氣鐘2000 cm3空氣在10.0 cmH2O壓力下通過阻流孔大孔時(shí)間應(yīng)為0.5min±0.5s；小孔應(yīng)為4.5 min±1.5s。如時(shí)間過長，可用一尖針將孔稍稍擴(kuò)大。如時(shí)間過短，可用沖頭在孔周圍輕敲使孔徑縮小。如果阻流孔大小已不能校正，就應(yīng)改用仲裁法進(jìn)行檢測型砂透氣性，或者向儀器制造廠購買新阻流孔。 用標(biāo)準(zhǔn)法測定透氣性時(shí)，氣流在氣路中流動(dòng)過程中還要受到三通閥等管件的阻力，所以氣鐘下落時(shí)通過

48、試樣的實(shí)際氣壓都低于靜置時(shí)的10cm 水柱壓力。應(yīng)當(dāng)將觀察到的實(shí)際氣壓做為“p”代入公式進(jìn)行計(jì)算。 上述透氣性測定儀靠氣鐘存儲(chǔ)定壓氣體，操作相當(dāng)不便。有的儀器廠制出用電動(dòng)離心鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生100mmH2O壓力的STD型測定儀（圖11），取消了水筒和氣鐘，操作較為方便。但阻流孔的檢查和校正仍需使用帶水筒和氣鐘的透氣性測定儀。圖12 電動(dòng)透氣性測定儀 如今國內(nèi)有個(gè)別單位使用進(jìn)口自動(dòng)化透氣性測定儀器。試驗(yàn)時(shí)將帶有型砂試樣的試樣筒裝在儀器的試樣座上后，輕按啟動(dòng)按鈕，儀器便從壓縮空氣管路自動(dòng)充氣和抬起氣鐘一小段高度，然后開始降落使氣體通過型砂試樣。儀器的電腦就根據(jù)氣鐘降落距離和時(shí)間自動(dòng)計(jì)算和顯示出透氣性數(shù)值

49、，整個(gè)測試過程中不需要人手操作，所需時(shí)間不足半分鐘。4.4 型砂強(qiáng)度檢測 濕型砂必須具備一定強(qiáng)度以承受各種外力的作用。型砂的強(qiáng)度用標(biāo)準(zhǔn)試樣在受外力作用破壞時(shí)的應(yīng)力值來表示。我國法定計(jì)量單位為兆帕(MPa)和千帕(kPa)。以前常用的kgf / cm2 或kg / cm2（千克力/平方厘米，或千克/平方厘米）可按以下等式折算成法定單位：1 kgf / cm2 = 98.1 kPa » 100 kPa » 0.1 MPa。歐洲鑄造行業(yè)常用力的單位為N（牛），應(yīng)力計(jì)量單位為N / cm2。1 N / cm2 = 10 kPa = 0.01 MPa。圖14 SWY型液壓萬能強(qiáng)度試驗(yàn)

50、機(jī)圖13 幾種常溫型砂強(qiáng)度測定示意圖試樣和測定儀器：標(biāo)準(zhǔn)圓柱形型砂試樣從試樣筒中頂出后，即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 (圖13)。各種常溫型砂強(qiáng)度的測定所用強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)大多為SWY型液壓萬能強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)（圖14）。試驗(yàn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪帶動(dòng)絲杠，推動(dòng)油缸內(nèi)的活塞而產(chǎn)生水平方向壓力，通過油缸前部的活塞，將力傳遞給固定在機(jī)體上的試樣，其壓力值由壓力表指示。加載前將壓力表上的被動(dòng)針撥回零位，以便能夠顯示出試樣破碎時(shí)指針達(dá)到過的強(qiáng)度數(shù)值。壓力表上的三圈刻度值分別代表抗壓、抗剪和抗彎強(qiáng)度，單位為MPa。圖15 SMT型氣動(dòng)型砂多功能試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖1立柱框架 2加載氣缸 3試樣加載夾具

51、 4測力傳感器 5位移傳感器 6控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 為了避免國產(chǎn)液壓試驗(yàn)機(jī)漏油，有人制成一種利用機(jī)械系統(tǒng)加載的數(shù)顯式強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過減速箱、加載絲杠使上橫梁向上移動(dòng)，對(duì)垂直放置的試樣加載，靠在上橫梁固定的傳感器將力值轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再顯示成抗壓強(qiáng)度值。此儀器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，目前在工廠中實(shí)際應(yīng)用不多。清華大學(xué)研制出一種新式的SMT型氣動(dòng)型砂多功能試驗(yàn)機(jī)（見圖15）。考慮到工廠的型砂實(shí)驗(yàn)室中一般都有壓縮空氣管路，試驗(yàn)機(jī)采用氣動(dòng)垂直方向加載系統(tǒng)，從而減少了手動(dòng)操作。按動(dòng)電鈕后，試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)接通氣路，下夾頭開始舉升加載，開始時(shí)為快速，到試樣接近上夾頭時(shí)自動(dòng)改為慢速。試樣破碎時(shí)試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)停車，

52、下夾頭自動(dòng)返回到原來位置，測定結(jié)果由液晶屏幕自動(dòng)顯示。試驗(yàn)機(jī)的強(qiáng)度示值精度較高，可達(dá)到 ±1.0%。試驗(yàn)機(jī)還具有內(nèi)置位移傳感器，可以測定和顯示出試樣達(dá)到最高強(qiáng)度值的變形量。補(bǔ)充說明： 我國生產(chǎn)的SWY型液壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)是仿照瑞士GF公司老式產(chǎn)品制成的，有兩種壓力表。低壓表適用于早年濕態(tài)型砂不高的濕壓強(qiáng)度，測定范圍最高為130 kPa。高壓表用來測定芯砂強(qiáng)度，測定范圍01300kPa。由于如今濕型砂的強(qiáng)度已經(jīng)大為提高，抗壓強(qiáng)度可能處于低壓表的頂端或高壓表的低端。測定時(shí)必須根據(jù)所測試樣的不同強(qiáng)度值經(jīng)常更換壓力表。壓力表的示值精度只有±2.5，直接用高壓表測定濕壓強(qiáng)度的精度為

53、77;32.5 kPa，對(duì)濕型砂而言測試精度顯然過低。因此GF公司早已將低壓表的測定范圍更改為0320kPa，使它適合測定高密度濕砂型的型砂強(qiáng)度測定。我國儀器制造工廠也應(yīng)當(dāng)將低壓表的測定范圍擴(kuò)大到接近GF公司新儀器。 國產(chǎn)SWY型液壓萬能強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)有的出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，而且使用和維修都不方便。個(gè)別工廠愿使用以前購得的杠桿式強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)，認(rèn)為這種儀器的結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、不易損壞。但杠桿式儀器精度相當(dāng)?shù)?，靠手?dòng)旋轉(zhuǎn)絲杠來移動(dòng)杠桿的支點(diǎn)很難精確讀出強(qiáng)度的峰值。如果型砂的韌性較高，試樣碎裂前的變形量較大，更難判斷支點(diǎn)停留位置。儀器廠圖8 多功能型砂試驗(yàn)機(jī)現(xiàn)已停止生產(chǎn)供應(yīng)杠桿式儀器。 高密度型砂較干，試樣頂

54、出極為費(fèi)力。使用內(nèi)壁光滑的試樣筒并經(jīng)常涂油，頂出前套在頂樣柱上輕輕磕動(dòng)都有利于將試樣頂出。有些國外儀器公司的試樣筒產(chǎn)品外形的直徑上下不變，不但重量較為沉重，而且頂出試樣時(shí)手掌不易把持，容易在試樣筒突然下落時(shí)擠傷手。如果試樣筒的上下兩端保持外徑不變，中間部分減小直徑而在兩端形成發(fā)蘭盤，就可減輕重量和易于保護(hù)手掌。強(qiáng)度測定方法：圖17 抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)示意圖 圖16 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)示意圖 濕態(tài)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)：型砂濕態(tài)強(qiáng)度中抗壓強(qiáng)度的測定最為頻繁，它是型砂性能檢測項(xiàng)目中必不可少的項(xiàng)目。使用SWY型萬能強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)時(shí)，將左壓托架和右壓托架分別安裝在試驗(yàn)機(jī)的夾具孔和工作活塞中。將制備好的圓柱形標(biāo)準(zhǔn)試樣放在左、右托架之間（圖16）。轉(zhuǎn)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)的手輪，使試樣受力，逐漸加載至試樣破裂為止。試樣的抗壓強(qiáng)度從壓力表上讀出。使用SMT型多功能試驗(yàn)機(jī)時(shí)，試樣垂直放置在下夾頭上，無需手扶即可開始試驗(yàn)。濕態(tài)抗壓強(qiáng)度應(yīng)由三個(gè)測試的試樣強(qiáng)度平均值計(jì)算得出。其中任何一個(gè)試樣的強(qiáng)度值與平均值相差超出10時(shí)試驗(yàn)應(yīng)重新進(jìn)行。圖18 SJB型抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)1固定支架，2試樣筒，3測試環(huán)，4連接件，5壓力傳感器，6螺旋測微計(jì)，7微處理計(jì)算機(jī)，8搖柄，9軸，10軸承，11位移傳感器，12鎖緊螺釘 濕剪強(qiáng)度試驗(yàn)方法：與抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)基本相同。使用SWY型試驗(yàn)機(jī)時(shí)，試驗(yàn)前