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欧美造型线湿型砂强度标准是多少?和国内有什么区别?

2022-09-26 15:35:25

如果型砂湿态强度不足,在起模、搬运砂型、下芯、合型等过程中,砂型有可能破损和塌落;浇注时砂型可能承受不住金属液的冲刷和冲击,而造成砂孔缺陷甚至跑火(漏铁水);浇注铁水后石墨析出会造成型壁移动而导致铸件出现疏松和胀砂缺陷。生产较大铸件的高密度砂型所用砂箱没有箱带,高强度型砂可以避免塌箱、胀箱和漏箱。无箱造型的砂型在造型后缺少砂箱支撑也需要具有一定的强度。挤压造型时顶出的砂型要推动其它造好砂型向前移动,更对型砂的强度提出了较高要求。但是,强度也不宜过高。因为高强度的型砂需要加入更多的膨润土,不但影响型砂的水分和透气性能,还会使铸件生产成本增加,而且给混砂、紧实和落砂等工序带来困难。

1.湿压强度

一般而言,欧洲铸造行业对铸铁用高密度造型型砂的的湿压强度值要求较高。欧洲造型机供应商推荐的湿压强度值范围在130~250kPa之间,集中于180~220kPa。有些日本铸造工厂对型砂湿压强度的要求偏低。除丰田上乡和三菱川崎强度较高以外,很多工厂只有80~180kPa。北美铸造行业的型砂强度似乎介于欧洲于日本之间。例如福特汽车厂Cleveland铸造厂排气管高压造型型砂为172kPa,万国收割机公司Loisville铸造厂生产拖拉机缸体高压型砂为134~156kPa。有人认为欧洲铸造工厂的型砂湿压强度比美、日两国工厂高的原因之一是由于欧洲铸铁用原砂含SiO2较高,型砂中必须加入大量膨润土才能避免铸件产生夹砂结疤缺陷。

我国工厂高密度造型的型砂湿压强度比较接近美洲和日本工厂,对于铸铁件而言,除个别铸造厂以外,高密度造型的湿压强度大多在120~200kPa范围内,比较集中在140~180kPa。湿压强度控制值较低的优点之一是即使所使用的振动落砂机破碎效果不好,也不致有大砂块随铸件跑掉。而且很多铸造工厂所选用膨润土的品质较差,宁愿型砂的湿压强度稍低些,就无需加入大量膨润土,型砂含水量也可低些。高密度湿型铸钢需要防止铸件生成热裂缺陷,因而所用型砂的湿压强度大多在70~130kPa之间,以降低对铸件收缩阻力。

2.湿拉强度和湿劈强度

从材料力学角度来看,抗压强度除代表型砂粘结强度以外,也还受砂粒之间摩擦阻力的影响,而抗拉强度无此缺点。通常要求湿拉强度>20kPa。但是测定型砂的湿态抗拉强度必须使用特制的试样筒和试验机,所以很多中小铸造工厂不测定型砂的抗拉强度。有人按照混凝土试验中曾使用过的办法将圆柱形标准试样横放,使它在直径方向受压应力,就可以得出近似抗拉强度的湿态劈裂强度值。我国几家工厂的要求在30~50kPa范围内。

DISA公司推荐的湿劈强度是30~34kPa,还给出了用劈裂强度估算抗拉强度的近似公式:湿拉强度=湿劈强度×0.65。

3.湿剪强度

湿剪强度比湿压强度较能表明型砂的粘结力并且容易测定。国外设备公司建议的高密度造型线型砂的湿剪强度值为30~50kPa(剪切力作用在标准试样的两端平面上)。另一种较新的测试方法是剪切力作用在试样圆周面上。这种仪器可以同时测出抗剪强度和剪切断裂时的变形量。两种湿剪强度数值是一致的。通常生产用型砂的变形量多在0.40~0.70mm。例如,测得挤压造型型砂的剪切强度约为60kPa,变形量约在0.50mm。

4.表面强度(表面耐磨性)

湿砂型应当具有足够高的表面强度,能够经受起模、清吹、下芯、浇注金属液等过程的擦磨作用。否则型腔表面砂粒受外力作用下容易脱落,可能造成铸件的表面粗糙、砂孔、粘砂等缺陷。在有些铸造工厂中,从起模到合箱之间砂型敞开放置较长时间,以致铸型表面水分不断蒸发,即“风干现象”,可能会导致表面耐磨性急剧下降。间隔时间长,天气干燥,型砂温度较高时,风干现象尤其严重。

美国Dietert公司推荐利用测定造型性的圆筒筛,将两只圆柱标准试样并列放置其中,转动1min后称量掉落的砂量,用来代表型砂表面耐磨性。日本较多使用的方法是将标准试样放置在6目筛上,在震摆式筛砂机上震动60s,以震摆前、后试样重量的比率称为“表面安定度(SSI)”。例如东久公司推荐水平分型无箱射压线的型砂试样湿态即时表面安定度为>88%。该公司调查6家铸造厂的表面安定度都在88.9%~91.0%范围内。土芳公司调查8家静压和气冲线在77.6%~86.6%范围内,平均82.5%。

在湿砂型喷涂表面稳定剂或涂料和在型砂中加入淀粉材料都能提高表面耐磨性。为了避免表面安定度试验的试样在筛上出现不规则的颠簸翻滚,而使掉落砂量波动。清华大学研制出的耐磨性测定装置使用钢丝针布对试样施加100g正压力刷磨表面,称量1min的磨下量即可代表湿型砂试样的表面耐磨性。用内蒙精选砂100%,天然钠基膨润土或钙基膨润土8%,α淀粉量0~1%配制型砂,紧实率按45%控制。不加α淀粉的钠基膨润土空白试样,即时磨损量约为8g,风干2h后磨损量即已增加到40g以上。加入α淀粉1%的钠基膨润土试样即时磨损量降为0.37g,风干2h后磨损量仅约为2g左右。钙基膨润土试样即时磨损量高达16g,加入α淀粉后即时磨损量降为1.8g。


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