湿型砂-紧实率和含水量(学习笔记）

湿型砂-紧实率和含水量(学习笔记）

型砂的手感干湿程度是极为重要的性能，它反映型砂是否处于最适宜的造型状态。

直到 1969 年才找到用紧实率衡量型砂干湿程度的方法。湿型砂不可太干，紧实率不可过低，因为型砂中膨润土未被充分润湿，性能较为干脆，起模困难，砂型易碎，表面的耐磨强度低，铸件容易生成砂孔和冲蚀缺陷。型砂也不可太湿，紧实率不可过高，否则型砂太粘，造型时型砂容易在砂斗中搭桥和降低造型流动性，还易使铸件产生针孔、气孔、呛火、水爆炸、夹砂、粘砂等缺陷。根据造型方法、操作习惯不同，对型砂的干湿程度要求也不相同。手工造型要求起模性好，希望型砂较湿一些。高密度造型要求型砂具有较高流动性，以便砂型各处紧实均匀，希望型砂稍干一些。 型砂紧实率控制应以造型处取样测定为准。从混砂机运送到造型机时紧实率下降幅度因气候温度和湿度状况、运输距离、型砂温度等因素而异。工厂实测经验表明，一般情况下造型机处紧实率可能比混砂机中低 2%以上。南方潮湿阴冷季节，紧实率下降可能不足 1%。

以前的论点是手工造型和震压式机器造型用型砂要求起模性好，最适宜干湿状态下的紧实率大约在 50%；高压造型和气冲造型时为 45%；射压和挤压造型要求较高的流动性，紧实率为 40%。近年来各国铸造工厂的型砂紧实率都有降低趋势。这是因为高密度造型设备的起模精度提高，而且砂型对各部位硬度均匀分布的要求使型砂的流动性成为更重要的考虑因素。工厂的控制原则大多是只要不影响起模，就尽量压低紧实率。 DISA 公司挤压造型和 HWS 公司静压造型都建议用 40±2%； GF、 BMD 和 FA公司推荐气冲造型用型砂紧实率分别为35～40%、38～42%和36～39%。加拿大矿业能源技术中心1988年调查 76 家各种造型方法的铸铁工厂中铸件质量优良的高密度造型型砂紧实率为 35～45%。日本土芳公司 1979～1985 年调查 125 种湿型（包括中、高密度造型）铸铁生产线的紧实率平均值为 38.0%；

1998 年再一次调查 94 种型砂紧实率平均值降为 35.8%。 GF、 BMD 和 FA 公司推荐气冲造型用型砂紧实率分别为 35～40%、 38～42%和 36～39%。目前铸件品质较好的高密度造型的工厂中，造型机处取样型砂紧实率通常都在 34～38%之间，比起当年有明显的降低趋势。震压造型和气动微震造型的的起模精度稍差，型砂紧实率可能在 36～45%。手工造型需要型砂更湿一些，紧实率约在 45～55%。

型砂含水量指含有水分的绝对量，它是紧实率的从变数。当型砂的干湿程度（紧实率）要求确定后，如果型砂含泥量高，就需提高含水量；含泥量低，就要降低含水量。从混砂机运送到造型机时含水量也会下降，大约降低 0.1～0.2%左右，控制型砂性能应以造型处为准。

由资料上可以看到国外用高压造型、气冲造型方法生产汽车、拖拉机等铸件的灰铁和球铁铸造工厂高密度砂型的型砂含水量大多数在2.6～3.8%之间(集中在3.2%左右)。例如美国通用汽车公司Pontiac铸造厂生产缸体、缸盖的型砂 3.0～3.3%， Chevolet 铸造厂 2.8～3.4%。福特汽车厂 Cleveland 铸造厂汽缸体高压造型线 3.2±0.2%，生产进排气管2.8～3.4%。美国 John Deere 公司缸体型砂含水量3.0～3.4%，缸盖3.5～3.8%，泵阀2.7～3.1%。德国大众汽车公司生产缸体3.4～3.6%。奔驰汽车厂生产刹车鼓3.2%。意大利 FA 公司推荐气冲造型机用型砂 3.0～3.4%。瑞士 GF 公司调查五家欧洲气冲造型铸造厂的型砂含水量分别为 2.9%、3.64%、4.1%、4.3%和 4.4%。德国 Berndt 调查四家气冲和高压铸造厂平均为 3.48%、3.82%、 3.87%和 4.2%。日本土芳公司调查八家静压和气冲造型铸造工厂的型砂含水量在 2.5～4.0%范围内，平均为 3.1%。欧美各国的铸钢型砂的含水量和挤压造型的铸铁型砂含水量也在上述范围内。凡是生产大量树脂砂芯铸件（如发动机铸件）的湿型砂含水量大多偏于下限。生产少砂芯铸件的型砂可能接近上限。这是因为大量树脂砂芯溃散后混入型砂使含泥量下降，型砂吸水量降低。

国外工厂经验认为湿型砂的含水量也不可过低，假如含水量不足 2.5%，只要有±0.2%的波动就会对型砂的各种性能造成巨大影响。使用震压和气动微震造型的型砂含水量比高密度造型的型砂高一些，可能在 3.4～4.0%，手工造型含水量更高，通常在 4.0～5.5%。

型砂的(紧实率)/(含水量)比值是个重要的控制参数，可表示每 1%型砂含水量能够形成多少紧实率。高密度造型的型砂最好在 10～12。由国内几家外商独资或合资企业的检验结果计算比值都大致在此范围内。三家乡镇铸造厂的比值在 5.0～8.5 之间，说明型砂中吸水物质过多。

--魔君BYL-20230416-Wuhan