实验二、铸造工艺实验

（一）实验目的：

铸造生产中应用最广泛的是湿型铸造，特别是近代机械化生产，大量采用湿型砂，生产中合理的控制型砂的性能是保证铸件质量的关键。本实验为使同学掌握型砂性能的检验方法，熟悉影响型砂性能的主要因素，学会调整和控制型砂的性能。 （二）实验内容

1．测定型砂的透气性，湿压强度 2．测定型砂的紧实率 3. 测定型砂的流动性 3．测定砂型的表面硬度 （三）实验

1．测定型砂的透气性，湿压强度 （1）实验原理

标准工艺试样的制作：测定造型材料的透气性及强度时，应采用标准工艺试样，各种标准工艺试样的尺寸规格如表1所示。

表1 型砂试样规格

试样名称 抗压、抗剪、抗裂

抗拉 抗弯

试样形状 圆柱形 8字形 方柱形

试样尺寸（mm） Φ50=0.2×50±0.1 中截面25×25 25×25×166.7

（2）实验步骤：

① 在混砂机上混碾不同水分加入量和活化膨润土的湿型砂，每碾为2公斤，碾好后放入塑料袋中盖好，准备试验。型砂配方如表2。

② 用天平称取约170克型砂倒入冲样筒中，在冲样机上击三下，制成标准试样。

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表2 测透气性及湿压强度的型砂的配方

样号 1 2 3 4 5 6

原砂 百分含量 94% 94% 94% 94% 94% 94%

原砂 重量 1880g 1880g 1880g 1880g 1880g 1880g

膨润土 百分含量 6% 6% 6% 6% 6% 6%

膨润土 重量 120g 120g 120g 120g 120g 120g

水 百分含量 0.75% 1.5% 2.5% 3.5% 7.5% 7.5%

水 重量 15g 30g 50g 70g 150g 150g

NaCO3 重量 4.8g

③ 将标准试样连同冲样筒一起倒叩在透气率测定仪的实验座上，测出透气率，并记下数值。

④ 将标准砂样用顶柱从冲样筒中顶出，放于万能强度实验机上。测出它的湿压强度并记下数值（单位ka/cm2），每种型砂做三个标准试样，对所测数据取平均值。

⑤ 将所测数据列表填好，并根据表上的平均值分别绘出水分不同的加入量与湿强度和透气性的关系曲线。 2．测定型砂的紧实率 （1）实验原理

型砂紧实率是指型砂在被紧实前后的体积变化就绪。型砂被紧实前松态密度越小，紧实后的体积减小越多，则紧实率越高。 （2）实验步骤：

将型砂通过筛孔直径为4.8～6.4毫米的筛子松散地装入试样筒中，刮去顶端多余的型砂，用筛击制样机打三个，然后测量出打下的深度。

型砂配方如表3所示。

表3 测紧实率及流动性的型砂配方

试样号 1 2 3

原砂 100% 100% 100%

2

膨润土 6% 6% 6%

水 0.75% 1.0% 1.5%

用下式计算紧实率：

KB100 A其中：K — 紧实率（%）；

B — 紧实距离（毫米）； A — 砂样筒高（毫米）。

按以上方法分别测出含水量不同的三种型砂的紧实率，并比较其结果。 3．测定型砂的流动性 （1）实验原理

型砂流动性是指型砂颗粒间在自重或一定外力作用下，发生相对运动的能力，对于流动性较好的型砂。容易获得紧实度均匀的铸型，并且要获得一定的紧实度，所需要的功能比较小。

由于目前测定型砂流动性的方法没有统一，因而我们这里选择一种简单的阶梯法来测定粘土砂的流动性，并比较其结果。 （2）实验步骤：

将120克型砂置于试样筒中，筒内先放凸台，如图1示，在捶击制样机上打三下，翻转试样筒测出A面的硬度值来，再顶出少许，沿凸台把余砂刮去，测出B点的硬度，如图1所示：

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图1 用阶梯式试样侧流动性

KSHA100 HB其中：KS — 型砂流动性（%）； HA — A处硬度值； HB — B处硬度值。

按以上方法测定出含水量相同，加与不加机油的粘土砂的区别。 配方如下表4所示。

表4 测流动性的型砂的配方

试样号 1 2

原砂 100% 100%

膨润土 6% 6%

水 3% 3%

机油 1%

4．测定砂型的表面硬度 （1）实验原理

在生产中，常用型砂表面硬度来评定型砂的紧实质量。因为硬度随紧实度的增加而增加，并且硬度检验不损坏砂型，测量方便。现在得到广泛的应用，砂型的表面硬度，用砂型硬度计测量。

目前，砂型硬度计有干型和湿型两种，共有A、B、C、D四种型号。我们实验所用的为B型硬度计。 （2）实验步骤：

将硬度计底部的平面紧压在所试验的砂型表面，然后根据小钢球压入试样的深度，直接从硬度计表盘的刻度中读出该试样或砂型的硬度值。

测定湿态试样的硬度时，应该试验三个试样，采取所得结果的算术平均值为该试样

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的湿态硬度值，也可以用在几个不同点所测出的结果计算其平均数。 （四）实验设备、测试仪器及所用工具

碾轮式混砂机、捶击式制样机（液压制样机）、万能强度试验机、直读式透器性测定仪、B型硬度计、筛子、钢板尺等。 （五）报告要求

实验报告是实验后要完成的一份书面材料。实验报告的内容一般包括实验名称、班级、实验人姓名、实验时间、实验目的、实验步骤、实验数据记录及处理、结论与讨论等多项内容。实验报告一律用实验报告用纸书写。 （六）讨论题

（1）粒形对型砂性能的影响？（紧实率、透气性、强度）为什么？ （2）粘土砂的湿态粘结机理？

（3）绘出水分不同加入量型砂的强度、透气性曲线，并标出最佳配方。

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