湿型砂检测技术

湿型砂检测技术

于震宗

目录

1引言1 2湿型砂取样方法1 3湿型砂基本组成物2 3.1含水量2 3.2含泥量3 3.3砂粒细度4 3.4有效膨润土量6 3.5有效煤粉量7 4湿型砂特性9 4.1标准工艺试样制备9 4.2紧实率的测定10 4.3透气性104.4型砂强度12 4.5破碎指数14 4.6可紧实姓和流动性15 4.7起模性16 4.8表面耐磨性17 4.9热湿拉强度17 4.10 激热开裂试验18 4.11抗机械粘砂性能18 4.12砂型硬度19 5型砂检测频率和结果整理19 5.1型砂检测频率19 5.2检测结果整理20

1 引言

为了保证湿型铸件具有良好的表面品质，必须使用经过检验证明的良好品质型砂。一个正规的铸造工厂型砂实验室中对型砂品质检测应当包括：①型砂组成物如砂粒、有效膨润土、有效煤粉、水、灰分、团块等；②型砂特性如紧实率、透气率、强度、韧性、流动性、温度、起模性、表面耐磨性、抗粘砂能力、抗夹砂能力等。上述的组成物含量和型砂特性统称为型砂性能，这两部分性能是密切联系在一起的。本文将介绍高品质湿型砂对性能的测试方法。旧砂的组成物与型砂基本相同，只是含量多少有一些区别

，将与型砂一并讨论。本文专供型砂实验室工作人员参考，有关湿型砂性能的具体要求另有专文介绍，不在本文范围之内。

2 湿型砂取样方法

根据GB/T 2684-1981《铸造用原砂及混合料试验方法》标准规定，选取型砂试样应避免从砂堆表层收集已失去部分水分的混合料。试验用试样必须取经过与铸造车间相同方法处理过的型砂，直接从铸造车间混砂处取样，以及从造型处取样。应当取3份样并混匀，一次不少于2 kg ，送往型砂实验室进行检验。

补充说明：

⑴应当由实验员亲自取样，不由混砂工或其他人代取代送，以保证试验结果严谨可靠。 ⑵型砂的取样地点应为混砂机和造型机两处。前者可以及时发现性能有无异常，以便立即采取纠正措施。由于湿型砂从混砂机运送到造型机时各种性能有变化，为了满足造型和浇注的要求，以及铸件表面品质的需要，应当以造型机处型砂性能为控制基准。

⑶从取样处将型砂拿回实验室的容器应当是有盖的塑料桶、盒，或者有盖的搪瓷盘。不可用旧报纸托回实验室。以免纸张吸水和在空气中水分蒸发而性能改变。

⑷将从现场取得的生产用型砂（旧砂），迅速用永久磁铁搅拌吸出混入的铁粒，然后立即装在密闭的容器中，或放入不透气的塑料袋中并札紧以保持水分不丢失。

⑸在没有混砂自动控制加水装置的机器造型工厂中，型砂性能的检测可分为以下几类：①型砂的紧实率、含水量、透气率、湿态强度(抗压及抗剪)、韧性(变形量或破碎指数)等性能每1～2h 从混砂机卸料口取样一次，每班从造型机砂斗下取样1～2次。②有效膨润土量、有效煤粉量、热湿拉强度、流动性等性能每日由造型机砂斗下取样一次。③型砂的含泥量每周取样2～3次。④型砂的砂温、颗粒组成、团块量等性能为不定期性检测。 ⑹如果一条生产线的铸件特征基本相似，具有效果良好的旧砂冷却装置，混砂机装有型砂湿度控制装置，每班只从造型机取样两次，检验紧实率、含水量、湿压强度、透气性、韧性和流动性。另外，每班一次检验有效膨润土量、有效煤粉量、热湿拉强度。

⑺旧砂从混砂机上面的旧砂斗取样，每周2～3次。检测项目为含泥量、有效膨润土量、有效煤粉量、粒度、团块量。

3 型砂的基本组成

3.1含水量

按照国家标准GB/T 2624—81《铸造用原砂及混合料试验方法》中规定用以下两种烘干法进行试验，以砂样烘干前后重量的减少量代表含水量。

⑴快速法：称取试样20±0.05g ，均匀铺在盛砂盘中。将盛砂盘置于SGH 型红外线烘干器內烘6~10min ，然后取出冷却和称量。按下式计算含水量：

()%1001

21⨯-m m m w ＝水 式中：w (水) — 试样含水量[%]；

m 1 — 烘干前试样质量[g]；

m 2 — 烘干后试样质量[g]。

⑵仲裁法：称取试样50±0.01g ，置于玻璃皿内，在温度为105~110℃的电烘箱內烘干至恒重（一般烘30min 后，称其质量，然后每烘15min 称量一次，直至相邻两次称量之间的差数不超过0.02g 时，就算恒重）。置于干燥器中冷却到室温，再进行称量和按上式计算含水量。

补充说明：

⑴湿型砂中经常掺杂有铁粒，为了保证测试准确，烘干前称量型砂试料时应先用磁铁将其中可能混杂的铁粒吸掉。用塑料勺向烘干用盛砂盘中加入试料时，应上、下层均匀取样和避开团块。并且尽量在盛砂盘中均匀摊开试料，避免局部堆积。以上的操作要快速完成，以免试料丢失水分。

⑵国内很多铸造工厂的型砂实验室称量试料所用天平是最大称量值50g或100g的药物托盘天平。天平的感量大约只有±0.1g，难以达到GB/T2684-1981规定的精度20±0.05g。在烘干前后使用这种托盘天平两次称重的结果可能形成最大绝对误差可能高达±0.2%。对于型砂含水量只有3~5%的计算误差是过高的。因此建议称量天平的感量最低限度应当为±0.01g。最好使用感量0.01g 或0.001g的电子天平。可以保证由于称量和试料不均匀所造成的含水量误差绝对值不超过0.02%。由于这种1/100g天平应用最为频繁，测定型砂含水量的操作应当迅速，以免在试料达到预期重量之前消耗过多时间和丢失水分。电子天平的重量立即自动显示，还可以自动去除容器重量，使用极为方便。售价分别仅有五百元和两千元左右。如果取样比较均匀，称取重量可以10g左右，不需要凑整数。根据烘干前后显示的重量数值可以很容易地用计算器得出含水量（%）。

⑶工厂日常检验型砂的含水量都只采用快速法。国产的SGH型双盘红外线烘干器的烘干温度是靠调节红外线灯泡高度，但是可调范围不大。曾用水银温度计测定盛砂盘的温度高达160~170℃。型砂内如果含有煤粉、重油等易挥发物质，可能会随水分烘掉一部分，使测得数值要比实际含水量偏高。如果出现冒烟现象应改用105～110℃电烘箱进行烘干。

⑷仲裁法要求将试料烘干至恒重，操作相当繁琐。对于型砂使用电热烘箱加热只要30min的精度要求已然足够，不需反复烘干和称量。

⑸国内有几家外资和合资铸造厂使用进口的附有加热装置的电子天平来测定型砂含水量。仪器用卤素灯等方法加热，盛砂盘的受热温度可以在50~200℃范围内任意设定（间隔1℃）。天平读数为0.001g，取样重量无须凑整数，也不用另外记录，仪器会自行记忆烘干前后重量并计算出测定结果。干燥时间的终点控制可以是定时的，也可以是达到恒重的自动终点控制（例如20s之间重量未改变即可认为是已达到恒重）。10g试料的含水量标准偏差只有±0.015%。如果设定温度为105℃，只需6～10min就可以烘干达到恒重。耗用时间并不比用SGH型双盘红外线烘干器长，不会损失煤粉、重油和其它附加物，而且操作极其简单和方便。

3.2 含泥量

GB/T 94421998《铸造用硅砂》规定型砂中大于等于20m的颗粒为砂粒，直径小于20m的微细颗粒为“泥分”。测定方法是采用冲洗法，根据悬浮在水中的砂和泥分的直径大小不同，其下降速度也不同的原理将泥分与砂粒分开，称量剩余砂粒的重量即可得泥分的含量。按照Stokes公式计算如水温为20℃，静置5min后，直径大于20m密度平均值2.62 g/cm3的砂粒应沉降到距离水面100mm以下。没有沉到100 mm 以下的细粉部分则属于泥分的一部分，可用虹吸管将这部分水和悬浮的泥分吸出。经过多次反复沉降和虹吸，直到水清为止，表明砂样中泥分已洗净。

GB/T 2684-1981规定：称取105~110℃烘干的型砂或旧砂50

±0.01g，放入容量为600mL的专用洗砂杯（见图1）中，再加入

390mL蒸馏水或去离子水和10mL5%浓度焦磷酸钠溶液。煮沸3~5min

后，将洗砂杯置于SXW型涡旋式洗砂机上搅拌15min。取下洗砂杯，

向杯中加入清水至标准高度125mm处，用玻璃棒搅拌30s，静置

10min，用虹吸管排除水面下