液态成型工艺学试验指导书--造型材料-梁.docVIP

前 言 型砂（又称造型材料）泛指各种原沙、粘结剂和附加物等原材料，以及按一定比例，均匀配制而成的型砂、芯砂、涂料、胶合剂等，以用于造型和制芯。 在铸件形成过程中，液体合金会和型（芯）砂制成的铸型（包括涂料层）发生热的、机械的、物理化学的相互作用，易导致铸件产生“三砂两孔”（粘砂、夹砂、胀砂、气孔、砂孔）等缺陷。因此，所配制的型（芯）砂必须具备优良的工作性能和工艺性能。而这些性能，在很大程度上由组成型（芯）砂的原材料性能，其中尤以砂和粘结剂的性能所决定。如砂子的化学成分、矿物成分、含泥量、烧结点、耐火度，粘结剂的发气量、溃散性、退让性、吸湿性、保存性等等。 本书主要阐明部分原材料和型（芯）砂的实验技术，以便重点掌握其检测方法和仪器设备的使用规则，提高分析和独立工作的能力。为了加大实验研究的力度，以深化对实验内容的理解，特选编了一个综合实验，其一般步骤是：调查研究——实验设计——测试、分析及处理数据——实验报告。 实验一 原砂性能测定 一、概述： 铸造用砂（也称原砂）是型砂的骨干材料，一般使用石英制原砂（硅砂）。其含泥量、颗粒组成、耐火度、烧结点和化学成分为其最基本质量指标，直接影响着型砂性能和铸件的质量。因此，生产上按照一定的技术要求选用原砂，并把含泥量、颗粒组成（粒度、粒形、分布状态……）列为常规检验项目之一。 二、实验目的： 了解铸造用砂的基本性能的测定方法及原理。 熟悉有关仪器设备的操作方法和注意事项。 重点掌握铸造用砂含泥量的测定原理以及颗粒组成的表示方法。 三、实验内容： 原砂含泥量测定； 原砂颗粒组成测定； 原砂颗粒形状与表面状态的显微镜观察。 四、实验仪器、工具和材料： 仪器设备 天平（感量0.1g和0.01g）； SGH双盘红外线烘干器； SXW涡洗式洗砂机以及洗砂杯、虹吸管； 可调式电炉或烘箱； 筛砂机； SSD电磁微震筛砂机； SSZ震摆式筛砂机； SBS铸造用标准筛； MSL双目立体显微镜； 工具和材料 刷、牛角勺、吸液管、吸球、漏斗、大小瓷盘等； 造用砂若干种； 浓度5％的焦磷酸钠水溶液； 滤纸（快速）。 五、实验原理和步骤： 1．测定含泥量 含泥量（也称泥分），是指铸造用沙中，颗粒直径小于0.022mm（新标准规定为0.020mm）的细粉物质的质量分数。 测定原理 测定含泥量通常采用冲洗法，其原理是利用悬浮在水中的沙和泥，由于颗粒大小不同而將两者分开。固体颗粒在水中下沉速度符合Stokes公式 V=d2(γ-γ2)g/（18η） ① 式中：V－颗粒沉降速度（cm/s） d－颗粒直径（cm） η－水的动力粘滞系数（g/cm·s）；g=981cm/s2; γ－下沉颗粒密度（g/cm3），一般取γ＝2.62 g/cm3； γ2－水的密度（g/cm3）；可近似取γ2＝1 g/cm3， 其中η：4℃时为0.00157Pa·s 2℃时为0.001 Pa·s 3℃时为0.0008 Pa·s 將已知数据带入公式①可得 V=89.9d2/ η ② 由于水温的变化，导致水的粘滞系数η的明显变化，使测定结果造成较大的误差。水的温度越高，粘滞系数η越低。根据水温在4～30℃粘滞系数的变化，推算出直径0.020mm砂粒的沉降速度，见表1－1，由表可以查出水温18℃左右0.022mm颗粒的沉降速度是25mm/min。试验取砂粒下降深度H=125mm,则颗粒下沉时间t=H/V=125/25=5(min),故在原砂与水充分搅拌后，静置5min最小砂粒之沉降距离为125(min)。此时所有砂粒必沉降至距水面125mm之下，而125mm之上的水中悬浮物结为泥分，可用虹吸管将其吸出而达到泥沙分离的目的。 表1－1 各种水温下不同直径砂粒沉降速度 温度 ℃ 砂粒下降速度（mm/min） 温度 ℃ 砂粒下降速度（mm/min） 0.020mm 0.022mm 0.020mm 0.022mm 4 6 8 10 12 14 16 13.70 14.62 15.30 16.50 17.50 18.42 19.42 16.60 17.75 18.90 19.98 21.18 22.35 23.50 18 20 22 24 26 28 30 20.48 21.50 22.60 23.65 24.70 25.85 27.00 24.80 26.00 27.30 28.55 29.90 31.20 32.55 (2)测定步骤： 测定含泥量的方式有标准法、快速法两种。 快速法：适用于没有洗砂机时，测定步骤为： 称取烘干试料50±0.1