液態(tài)金屬鑄造成形（第3章）第7講 砂型性能

1、材料科學(xué)與工程學(xué)院華中科技大學(xué)HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY1授課教師：董選普教授 呂書林博士教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容液態(tài)金屬鑄造成形液態(tài)金屬鑄造成形1鍛壓鍛壓XXXX2焊接焊接XXXX3注塑注塑XXXX4第3章 砂型鑄造3.1 3.1 砂型（芯）制造方法砂型（芯）制造方法3.2 3.2 粘土濕型粘土濕型3.3 砂型性能控制3.4 3.4 水玻璃砂型（芯）水玻璃砂型（芯）3.5 3.5 樹脂砂型（芯）樹脂砂型（芯）3.6 3.6 砂型烘干、合箱、澆注清理（自學(xué)）砂型烘干、合箱、澆注清理（自學(xué)）3.3 砂型性能控制l舉例：江鈴汽車鑄造二分廠

2、 2002、2003兩年，鑄造質(zhì)量不穩(wěn)定，鑄件廢品率有些月份達(dá)到30%，主要原因是2001年為了支援地方鑄造廠，從生產(chǎn)線上取走了80噸型砂，從此一闋不正。2003年BMD線型砂性能統(tǒng)計(jì)及廢品分析項(xiàng)目1月份2月份3月份4月份5月份6月份7月份8月份9月份10月份11月份12月份最大424342434444434343434243最小363835363738383838393838平均4040.339.940.140.840.84141.441.14140.740.8標(biāo)準(zhǔn)偏差1.331.161.261.461.111.151.140.90.98111.03最大3.23.253.23.153.052

3、.952.85332.852.92.9最小2.82.92.82.72.62.62.552.62.052.652.652.65平均33.132.92.92.82.72.82.82.82.82.8標(biāo)準(zhǔn)偏差0.070.070.080.10.10.070.060.090.110.50.050.05最大128130130125120116117115130127128128最小10810510410210510310290105112115118平均118.5114.9115.5114.6109.9107.6107.1106.4115.5118.4121.7123.8標(biāo)準(zhǔn)偏差4.616.815.714.

4、323.622.862.636.156.433.132.932.39最大210220220206200200200220220215220217最小117188180178180185182190190185195195平均198.9204.4199.6192.9191.6194.5191.8199.7200.4199.6206.1207.2標(biāo)準(zhǔn)偏差11.295.098.625.994.463.523.277.947.346.174.944.98最大434342424343424246434443最小353834353638373738363839平均40.140.838.637.839.33

5、9.938.739.440.439.441.240.7標(biāo)準(zhǔn)偏差1.861.321.541.081.331.181.041.262.271.361.221.17最大3.93.93.93.93.983.93.9443.93.93.9最小3.63.83.73.73.753.753.753.83.753.753.83.8平均3.883.883.83.83.83.83.83.93.93.83.883.88標(biāo)準(zhǔn)偏差0.050.020.050.050.040.030.030.050.050.040.030.02廢品率（%）日最大7.6432.2934.9320.6917.510.4712.131516.21

6、0.4421.733.8日最小0.854.516.435.113.151.282.114.151.476.13.8月平均68.262311.046.754.834.785.596.5512.410廢品率的前三位（%）第一氣孔2.0氣孔4.38砂孔10.86砂孔5.01砂孔3.3砂孔2.61漏箱1.51砂孔2.72垮砂4.3氣孔2.18砂孔8.05氣孔2.95第二砂孔1.77砂孔1.87氣孔6.1氣孔4.99氣孔2.4氣孔1.39損傷1.4氣孔1.18砂孔2.5漏箱2.09氣孔2.26砂孔4.71第三損傷0.55縮裂0.72漏箱0.55損傷0.5損傷0.4磨損0.27氣孔1.26磨損0.35氣孔

7、0.7損傷0.96垮砂0.78芯損0.713.3 砂型性能控制緊實(shí)率水分透氣性濕壓強(qiáng)度劈裂強(qiáng)度熱濕拉強(qiáng)度垮砂砂孔漏箱氣孔3.3 砂型性能控制3.3.1 水分、最適宜干濕程度和緊實(shí)率 （1）水分：表示型砂中所含水分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)； 測(cè)定方法：采用烘干法 （2）緊實(shí)率：濕型砂用1MPa的壓力或者在錘擊制樣機(jī)上打擊三次，其試樣體積在緊實(shí)前后的變化百分率。最適宜的緊實(shí)率手工造型：50高壓造型：3545擠壓造型：3540筒高筒高緊實(shí)距離緊實(shí)率100緊實(shí)率作為最適宜水分指標(biāo)的依據(jù)：1、干砂自由流入到試樣筒中，砂粒堆積比較緊密（松散密度高），在相同的緊實(shí)力的作用下體積減小較少。型砂脆、韌性差、易產(chǎn)生沖砂、型砂

8、脆、韌性差、易產(chǎn)生沖砂、砂眼缺陷。砂眼缺陷。2、水分高的型砂流入到試樣筒中，流動(dòng)性差，砂粒的堆積密度低，緊實(shí)后體積減少較大。澆注時(shí)產(chǎn)生大量氣體，易出現(xiàn)氣孔、脹砂、夾砂缺氣孔、脹砂、夾砂缺陷陷。3.3.1 水分、最適宜干濕程度和緊實(shí)率 （1）水分：表示型砂中所含水分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)； 測(cè)定方法：采用烘干法 （2）緊實(shí)率：濕型砂用1MPa的壓力或者在錘擊制樣機(jī)上打擊三次，其試樣體積在緊實(shí)前后的變化百分率。3.3.1 水分、最適宜干濕程度和緊實(shí)率 高緊實(shí)度造型高緊實(shí)度造型是指造型過程中是指造型過程中對(duì)鑄型表面單位面積施加的壓力大于對(duì)鑄型表面單位面積施加的壓力大于70 70 N/cm2 (7 kgf/cm

9、2), N/cm2 (7 kgf/cm2), 高密度鑄型的定高密度鑄型的定義為用義為用B B型硬度計(jì)測(cè)得硬度在型硬度計(jì)測(cè)得硬度在8585 以上以上，并且具有良好的一致性。，并且具有良好的一致性。 透氣性是指型砂能讓氣體通過而溢出的能力透氣性好透氣性好透氣性差透氣性差透氣性過高透氣性過高鑄件表面質(zhì)量好，內(nèi)部無氣孔鑄件表面出現(xiàn)脈紋，內(nèi)部出現(xiàn)氣孔鑄件表面出現(xiàn)機(jī)械粘砂3.3.2 3.3.2 透氣性3.3.2 3.3.2 透氣性智能化智能化測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)法：在水封鐘罩內(nèi)吸入2000cm3空氣，造成10g/cm2的壓力條件，用秒表測(cè)出在該壓力下2000cm3空氣通過試樣流出的時(shí)間t，并記下氣壓計(jì)讀數(shù)（p）透

10、氣率透氣率 k=VH/Sptk=VH/Spt式中: V-通過式樣的空氣體積，2000cm3； p-試樣前壓力（mmH2O）； H-試樣高度； S-式樣截面積； t-2000cm3空氣通過式樣的時(shí)間。(1) (1) 原砂的顆粒特性：原砂的顆粒特性：3.3.2 3.3.2 透氣性3.3.3 濕態(tài)強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度濕強(qiáng)度作用：滿足型砂搬運(yùn)、起模、合箱，承受金屬液的沖擊濕強(qiáng)度作用：滿足型砂搬運(yùn)、起模、合箱，承受金屬液的沖擊可能的缺陷：鑄型破損、塌落；鑄件砂眼、跑火、脹砂可能的缺陷：鑄型破損、塌落；鑄件砂眼、跑火、脹砂濕型造型時(shí)，型砂不經(jīng)過烘干而具有的強(qiáng)度。l測(cè)量：用標(biāo)準(zhǔn)式樣在外力作用下遭到破壞時(shí)的應(yīng)力值表示,MPa、KPa。l指標(biāo)：濕態(tài)抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度3.3.3 濕態(tài)強(qiáng)度3.3.3 濕態(tài)強(qiáng)度l濕型砂的調(diào)勻點(diǎn)l比最高濕強(qiáng)度時(shí)的水分含量高或者緊實(shí)率在40%2%左右；l型砂水分測(cè)量非常重要，精度要求0.25%。多余的多余的1020%干什么用？3.3.4 熱濕拉強(qiáng)度l夾砂缺陷l熱濕拉強(qiáng)度l模擬金屬澆入鑄型后型砂的受熱模擬金屬澆入鑄型后型砂的受熱情況。濕型砂試樣情況。濕型砂試樣50mm50mm50mm50mm，加熱板溫度加熱板溫度3203201010，緊貼，緊貼20-20-30s30s，形成，形成5m