(1)濕型砂的性能要求

1、濕型砂的性能 為了保證濕型鑄件具有良好的表面質(zhì)量，必須使用良好性能的型砂。本文將介紹高質(zhì)量濕型砂的性能要求、工廠實際應用實例，并分析型砂性能與鑄件品質(zhì)之間的關(guān)系。一般認為使用造型緊實壓力150400kPa的普通震壓式造型機，砂型平面硬度才只有7080度，垂直面下端硬度可能只有5060度，鑄件局部極易產(chǎn)生縮孔、縮松、脹砂和粘砂缺陷。由于砂型平均密度僅1.21.3 g/cm3，稱為低密度造型或低壓造型。為了克服上述缺點，出現(xiàn)了氣動微震造型機，在壓實的同時增添了震動作用，改善了砂型緊實時型砂的流動性能，使壓實比壓幾乎相當于提高了一倍，達到400700kPa左右，砂型平面硬度大約為8090度，平均密度

2、可能在1.41.5g/cm3范圍內(nèi)。密度比較均勻，減少了局部縮松、脹砂和粘砂缺陷。近代化造型機的壓實比壓有可能提高到700kPa或稍高，所得到砂型表面硬度大約為9095度，平均密度可達1.51.6g/cm3，稱為高密度造型方法。高密度造型的生產(chǎn)效率高、鑄件尺寸精度高，機械加工余量少。應用多觸頭高壓、氣沖、擠壓（即垂直分型無箱射壓造型）、射壓、靜壓等造型機制成砂型都可能達到上述的緊實密度，因而國內(nèi)外應用日益普遍。為了具體說明濕型砂的性能和控制范圍，本文數(shù)據(jù)搜集大部分取自上世紀90年代中外公開發(fā)行刊物。還有一部分數(shù)據(jù)是由國內(nèi)各工廠的工程師提供的，凡屬未正式發(fā)表過的都不注明工廠名稱，所列舉數(shù)據(jù)只是當

3、時情況，并不代表目前實際狀況。本文中各種性能排列順序基本上按照日常檢驗的順序和常用性。有關(guān)型砂檢測方法另有專門文章中介紹。1 緊實率和含水量 型砂的手感干濕程度是極為重要的性能，它反映型砂是否處于最適宜的造型狀態(tài)。直到1969年才找到如何用數(shù)值衡量型砂干濕程度的方法，即測定型砂的緊實率。濕型砂不可太干，緊實率不可過低，因為型砂中膨潤土未被充分潤濕，性能較為干脆，起模困難，砂型易碎，表面的耐磨強度低，鑄件容易生成砂孔和沖蝕缺陷。型砂也不可太濕，緊實率不可過高，否則型砂太粘，造型時型砂容易在砂斗中搭橋和降低造型流動性，還易使鑄件產(chǎn)生針孔、氣孔、嗆火、水爆炸、夾砂、粘砂等缺陷。根據(jù)造型方法、操作習慣

4、不同，對型砂的干濕程度要求也不相同。手工造型要求起模性好，希望型砂較濕一些。高密度造型要求型砂具有較高流動性，以便砂型各處緊實均勻，希望型砂稍干一些。型砂緊實率控制應以造型處取樣測定為準。從混砂機運送到造型機時緊實率下降幅度因氣候溫度和濕度狀況、運輸距離、型砂溫度等因素而異。工廠實測經(jīng)驗表明，一般情況下造型機處緊實率可能比混砂機中低2以上。南方潮濕陰冷季節(jié)，緊實率下降可能不足1%。以前的論點是手工造型和震壓式機器造型用型砂要求起模性好，最適宜干濕狀態(tài)下的緊實率大約在50%；高壓造型和氣沖造型時為45%；射壓和擠壓造型要求較高的流動性好，緊實率為40%。近年來各國鑄造工廠的型砂緊實率都有降低趨勢

5、。這是因為高密度造型設(shè)備的起模精度提高，而且砂型各部位硬度均勻分布的要求使型砂的流動性成為更重要的考慮因素。工廠的控制原則大多是只要不影響起模，就盡量壓低緊實率。DISA公司擠壓造型和HWS公司靜壓造型都建議用402；AGM公司要求水平無箱吸壓造型用405；GF、BMD和FA公司推薦氣沖造型用型砂緊實率分別為3540、3842和3639。加拿大礦業(yè)能源技術(shù)中心1988年調(diào)查76家各種造型方法的鑄鐵工廠中鑄件品質(zhì)優(yōu)良的高密度造型型砂緊實率為3545。日本土芳公司19791985年調(diào)查125種濕型（包括中、高密度造型）鑄鐵生產(chǎn)線的緊實率平均值為38.0%；1998年再一次調(diào)查94種型砂緊實率平均值

6、降為35.8%。GF、BMD和FA公司推薦氣沖造型用型砂緊實率分別為3540%、3842%和3639%。目前鑄件品質(zhì)較好的高密度造型的工廠中，造型機處取樣型砂緊實率通常都在3438%之間，比起當年有明顯的降低趨勢。震壓造型和氣動微震造型的的起模精度稍差，型砂緊實率可能在3645%。手工造型需要型砂更濕一些，緊實率約在4555%。 型砂含水量指含有水分的絕對量，它是緊實率的從變數(shù)。當型砂的干濕程度（緊實率）要求確定后，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。不過，在正常生產(chǎn)條件下，型砂含水量與緊實率仍然具有一個比率關(guān)系。從混砂機運送到造型機時含水量也會下降，大約降低0.10.

7、2%左右，控制型砂性能應以造型處為準。由資料上可以看到國外用高壓造型、氣沖造型方法生產(chǎn)汽車、拖拉機等鑄件的灰鐵和球鐵鑄造工廠高密度砂型的型砂含水量大多數(shù)在2.63.8之間(集中在3.2左右)。例如美國通用汽車公司Pontiac鑄造廠生產(chǎn)缸體、缸蓋的型砂3.03.3，Chevolet鑄造廠2.83.4。福特汽車廠Cleveland鑄造廠汽缸體高壓造型線3.20.2，生產(chǎn)進排氣管2.83.4。美國John Deere公司缸體型砂含水3.03.4，缸蓋3.53.8，泵閥2.73.1。德國大眾汽車公司生產(chǎn)缸體3.43.6。奔馳汽車廠生產(chǎn)剎車鼓3.2。意大利FA公司推薦氣沖造型機用型砂3.03.4。瑞士

8、GF公司調(diào)查五家歐洲氣沖造型鑄造廠的型砂含水量分別為2.9、3.64、4.1、4.3和4.4。德國Berndt調(diào)查四家氣沖和高壓鑄造廠平均為3.48、3.82、3.87和4.2。日本土芳公司調(diào)查八家靜壓和氣沖造型鑄造工廠的型砂含水量在2.54.0范圍內(nèi)，平均為3.1。歐美各國的鑄鋼型砂的含水量和擠壓造型的鑄鐵型砂含水量也在上述范圍內(nèi)。凡是生產(chǎn)大量樹脂砂芯鑄件（如發(fā)動機鑄件）的型砂含水量大多偏于下限。生產(chǎn)少砂芯鑄件的型砂可能接近上限。這是因為大量樹脂砂芯潰散后混入型砂使含泥量下降，型砂吸水量降低。國外工廠經(jīng)驗認為濕型砂的含水量也不可過低，假如含水量不足 2.5，只要有0.2%的波動就會對型砂的各

9、種性能造成巨大影響。使用震壓和氣動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3.44.0%，手工造型含水量更高，通常在4.05.5%。型砂的（緊實率）/（含水量）比值是個重要的控制參數(shù)，可表示每1型砂含水量能夠形成多少緊實率。高密度造型的型砂最好在1012。由國內(nèi)幾家外商獨資或合資企業(yè)的檢驗結(jié)果計算比值都大致在此范圍內(nèi)。三家鄉(xiāng)鎮(zhèn)鑄造廠的比值在5.08.5之間，說明型砂中吸水物質(zhì)過多。2 透氣性砂型的排氣能力除了靠冒口和排氣孔來提高以外，更要靠型砂的透氣性。因此砂型的透氣性不可過低，以免澆注過程中發(fā)生嗆火和鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷。但是絕不可理解為型砂的透氣性能越“高”越“好”。因為透氣性過高

10、表明砂粒間孔隙較大，金屬液易于滲透入砂粒間孔隙中造成鑄件表面粗糙，還可能發(fā)生機械粘砂。所以濕型用面砂和單一砂的透氣性能是否“好”，指的是透氣性是否在一個適當?shù)姆秶鷥?nèi)。型砂工藝規(guī)程應當同時規(guī)定透氣性的下限和上限。對濕型砂透氣性的要求需根據(jù)澆注金屬的種類和溫度、鑄件的大小和厚薄、造型方法、是否分面砂與背砂、型砂的發(fā)氣量大小、有無排氣孔和排氣冒口、是否上涂料和是否表面烘干等等各種因素而異。用單一砂生產(chǎn)中小鑄件時，型砂透氣性能的選擇必須兼顧防止氣孔與防止表面粗糙或機械粘砂兩個方面。高密度造型的砂型排氣較為困難，要求型砂的透氣性比起低、中密度機器造型(如震壓造型、震擊造型等)的型砂稍高些。BMD公司推薦

11、氣沖造型用型砂的透氣率為為120140；新東公司要求水平無箱射壓造型為120。國際密烘鑄鐵公司認為高壓造型最好用100200。B&P公司的水平無箱射壓造型要求60120。AGM水平無箱吸壓造型要求80120。國外一些鑄造工廠實際應用的高密度砂型的型砂（單一砂、型腔表面無涂料、鑄鐵及鑄鋼件）透氣率舉例如下：德國生產(chǎn)大眾汽車缸體的Luitpold鑄造廠型砂為90110。Hofmann調(diào)查歐州五家鑄造廠氣沖型砂分別為67、78、89、110和164。Berndt調(diào)查兩條氣沖線透氣率平均值分別為75和141.8。加拿大礦業(yè)能源技術(shù)中心調(diào)查76家各種造型方法的球鐵和灰鐵鑄造工廠中，鑄件品質(zhì)優(yōu)良的透氣率在

12、120180范圍內(nèi)。德國Rexroth要求高壓造型為110135。美國使用SPO高壓造型線生產(chǎn)缸體和缸蓋的John Deere鑄造廠為7590，通用汽車廠Pontiac鑄造廠為100130。福特汽車廠生產(chǎn)排氣管用型砂為150。日本土芳公司1998年對5條高壓線調(diào)查結(jié)果平均為148，26條擠壓線平均為108。宮本潤調(diào)查6條水平分型無箱射壓線為60115。三菱自動車的2070擠壓線作業(yè)標準為14020。以上數(shù)據(jù)可以看出有些透氣率數(shù)值160，其原因可能是由于有大量粗粒潰碎芯砂混入回用的舊砂中使型砂粒度變粗，或者是由于除塵系統(tǒng)風力過強使舊砂中微細顆粒被吸掉。如果已經(jīng)影響到鑄件表面光潔程度，應當及時向型

13、砂中摻入細粒原砂，或者調(diào)整除塵風力和將全部旋風分離器中細粒和布袋除塵器中部分的粉料返回舊砂回送系統(tǒng)中。較為適當?shù)母呙芏仍煨托蜕巴笟庑源蠖嘣?00140之間。如果型砂透氣性在160以上或更高，除非在砂型表面噴涂料，否則鑄件表面會出現(xiàn)粗糙甚至有局部機械粘砂。一般機器造型的緊實密度稍低，型砂透氣性可以為70100。手工造型便于在砂型上扎排氣孔，型砂透氣性可以更低，例如5080。應當注意型砂標準試樣測得的透氣性與砂型的排氣能力并非同一概念，因為砂型的排氣除了靠型砂的透氣性以外，取決于砂型的實際緊實程度：砂型的緊實程度與型砂標準試樣有極大區(qū)別。同一砂箱中各個部位的差別也會很大。例如氣沖造型砂型的工作表面

14、密度較高，而砂型背面就較松軟，有利于排氣。由于型砂的流動性和可緊實性有限，型腔的棱角、凸緣、深坑等處不易緊實到要求的密度。手工造型和普通機器造型時操作工人可以用手指或用尖頭砂沖專門塞緊，而高密度造型機不允許人工操作，這些部位砂型松散最容易造成嚴重粘砂。生產(chǎn)厚大鑄件、金屬液壓頭較高、金屬保持液態(tài)時間較長、表面被熱透的深度較大，機械粘砂更為嚴重。必要時砂型局部或下砂型需噴涂醇基涂料。對于有砂芯鑄件，必須保證砂芯所發(fā)氣體能通暢地從芯頭排出。也還需要各種類型的排氣渠道將散發(fā)入型腔和侵入金屬液的氣體排出。生產(chǎn)汽缸體鑄件的模樣上密布短通氣針以及溢流槽、溢流冒口，其目的除了可將混雜氣體、渣、砂的臟鐵水排出鑄

15、件以外，更重要的是保證排氣通暢。通氣針形成的盲孔即使只扎穿砂型厚度的一半，也會使局部的透氣能力提高一倍。有些生產(chǎn)中小鑄件的高密度造型方法，如擠壓、射壓造型等，砂型上不能扎出氣孔，可以靠溢流冒口和薄片狀排氣槽排出氣體。3 常溫濕態(tài)強度濕型砂必須具備一定強度以承受各種外力的作用。如果常溫濕態(tài)強度不足，在起模、搬運砂型、下芯、合型等過程中，砂型有可能破損和塌落；澆注時可能承受不住金屬液的沖刷和沖擊，沖壞砂型而造成砂孔缺陷甚至跑火(漏鐵水)；澆注鐵液后石墨析出會造成型壁移動而導致鑄件疏松和脹砂缺陷。大鑄件的金屬液壓頭高，澆注沖刷力強和時間長，更是要求砂型強度高。高密度砂型所用大型砂箱沒有箱帶，高強度型

16、砂可以避免塌箱、脹箱和漏箱。無箱造型的砂型在造型后缺少砂箱支撐也需要具有一定的強度克服金屬液壓力，更對型砂的強度提出較高要求。但是，型砂強度也不宜過高，因為高強度的型砂需要加入更多的膨潤土，不但影響型砂的水分和透氣性，還會使鑄件生產(chǎn)成本增加，而且給混砂、緊實和落砂等工序帶來困難。對于容易產(chǎn)生熱裂缺陷的鑄件也要求強度低些。此外，工廠的操作習慣和經(jīng)驗也對型砂強度高低的要求起極為重要的作用。濕型砂經(jīng)常檢測的常溫濕態(tài)強度有多種，以下將分別進行討論。型砂的強度用標準試樣在受外力作用破壞時的應力值來表示。我國法定計量單位為兆帕(MPa)和千帕(kPa)。以前常用的kgf / cm2 或kg / cm2（千

17、克力/平方厘米，或千克/平方厘米）可按以下等式折算成法定單位：1 kgf / cm2 = 98.1 kPa 100 kPa 0.1 MPa。歐洲鑄造行業(yè)常用力的單位為N（牛），應力計量單位為N / cm2。1 N / cm2 = 10 kPa = 0.01 MPa。本文所列舉各種型砂強度的計量單位均為kPa，以下列舉的強度數(shù)值姑且忽略單位符號以節(jié)省占用篇幅面積。3.1濕壓強度一般而言，歐洲鑄造行業(yè)對鑄鐵用高密度造型型砂的的濕壓強度值要求較高。歐洲造型機供應商推薦的濕壓強度值如下：德國BMD公司和瑞士GF公司氣沖型砂以及德國HWS公司靜壓型砂要求180220；AGM公司推薦130180；意大利F

18、A公司氣沖型砂170200；丹麥DISA公司擠壓型砂180250；IKO公司調(diào)查德國射壓造型的型砂 200。有些日本鑄造工廠對型砂濕壓強度的要求偏低。東久公司推薦無箱射壓型砂的濕壓強度只是110140。豐和公司推薦Hunter造型機無箱水平分型的型砂用140160。土芳公司調(diào)查八家氣沖型砂都在113180范圍內(nèi)，平均為138。三菱重工的高壓型砂為105120。五十鈴高壓線80100。也有個別日本工廠的型砂濕壓強度較高。例如三菱自動車川崎工廠2070擠壓線20010，豐田上鄉(xiāng)工廠靜壓線180220。北美鑄造行業(yè)的型砂強度似乎介于歐洲于日本之間。加拿大礦業(yè)于能源中心調(diào)查76家鑄鐵工廠中品質(zhì)較好的濕

19、壓強度在124207。福特汽車廠Cleveland鑄造廠排氣管高壓型砂為172，萬國收割機公司Loisville鑄造廠生產(chǎn)拖拉機缸體高壓型砂為134156。有人解釋歐洲鑄造工廠的型砂濕壓強度比美、日兩國工廠高的原因是歐洲鑄鐵用原砂含SiO2高達99%左右，型砂中必須加入大量膨潤土才能避免鑄件產(chǎn)生夾砂結(jié)疤缺陷，形成了型砂強度偏高的習慣。我國工廠的高密度造型的型砂濕壓強度大多接近美洲和日本工廠。對于鑄鐵件而言，除個別鑄造廠以外，高密度造型的型砂濕壓強度大多在120200范圍內(nèi)，比較集中在140180。我國有些工廠濕壓強度控制值較低的原因之一是所使用的國產(chǎn)振動落砂機破碎效果不好，大砂塊會隨鑄件跑掉。

20、而且很多鑄造工廠所選用膨潤土的品質(zhì)較差，也寧愿型砂的濕壓強度稍低些，就無需加入大量膨潤土，型砂含水量也可低些。我國工廠震壓造型的型砂濕壓強度大多在80120上下，手工造型多在6080。濕型鑄鋼需要防止鑄件生成熱裂缺陷，因而所用型砂的濕壓強度通常比鑄鐵用砂低些。德國KnorrBremse公司用氣沖造型，每箱鑄鋼件重250kg，濕壓強度為180kPa。美國CICERO車輛廠生產(chǎn)搖枕和側(cè)架型砂為90105。日本小松公司的多觸頭型砂為100120；福島制鋼高壓型砂為100130；秋木制鋼為3550。我國齊齊哈爾機車車輛廠氣沖型砂的工藝規(guī)定為70；韶關(guān)鑄鍛廠靜壓造型為7080。3.2濕拉強度和濕劈強度從

21、材料力學角度來看，抗壓強度只是在一定程度上代表型砂中膨潤土膏的粘結(jié)力，同時又反映受壓應力時砂粒之間的摩擦阻力，因而不能用濕壓強度值直接說明型砂的粘結(jié)強度的好壞，而抗拉強度就無此缺點。BMD公司建議上海機床鑄造三廠氣沖型砂濕拉強度為2636；DISA公司要求擠壓型砂為2025；AGM公司要求真空吸壓造型為20。但是測定型砂的濕態(tài)抗拉強度必須使用特制的試樣筒制作試樣，需用專門的試驗機來測定常溫濕拉強度。所以很多中小鑄造工廠都不測型砂的抗拉強度。有人建議按照混凝土試驗中曾使用過的辦法將圓柱形標準試樣橫放，使它在直徑方向受壓應力，就可以得出近似抗拉強度的劈裂強度值。但是，劈裂強度讀數(shù)誤差稍大，測試塑性

22、較高的型砂時讀數(shù)不夠準確。DISA公司推薦的濕劈強度是3034。DISA公司還給出了用劈裂強度估算抗拉強度的近似公式：濕拉強度 濕劈強度0.65。鎮(zhèn)江銀峰規(guī)定濕劈強度3050；天津兩家臺資鑄造廠實測為40和3840；江蘇某柴油機廠實測3150。3.3濕剪強度濕剪強度比濕壓強度較能表明型砂的粘結(jié)力而且容易測定，將普通的標準試樣放置在強度試驗機的兩塊具有半面凸臺的壓頭之間，沿中心軸方向施加剪切力，即可測定出剪切強度。GF公司建議我國第二汽車廠的高壓造型線采用濕剪強度值為455；BMD公司推薦上海機床鑄造三廠的氣沖型砂為3236，F(xiàn)A公司提出氣沖型砂應為3050。美國Grede調(diào)查19891996擠

23、壓造型型砂平均為3649。天津某臺資廠實測為52，山西一家美資廠實測為3855。另一種較新的濕態(tài)抗剪強度測試方法是沿直徑方向剪切方法，使用特制的試樣筒，在專門試驗機上進行測試，剪切斷裂平面與試樣軸線垂直。這種儀器可以同時測出抗剪強度和剪切斷裂時的變形量。所得出的徑向濕剪強度數(shù)值與軸向剪切強度是一致的。通常生產(chǎn)用濕型砂所測得的徑向剪切強度大約有3060kPa，變形量多在0.40mm0.70mm范圍內(nèi)。例如天津某臺資廠測得擠壓造型型砂徑向剪切強度約為60kPa，變形量約在0.50mm。試驗工作表明，在型砂中加入糊精、重油等附加物或提高緊實率都可以使剪切變形量大為提高。3.4表面強度（表面耐磨性）濕

24、砂型應當具有足夠高的表面強度，能夠經(jīng)受起模、清吹、下芯、澆注金屬液等過程的擦磨作用。否則型腔表面砂粒受外力作用下容易脫落，不僅直接影響鑄件的表面粗糙度，而且還會造成許多鑄造缺陷，例如砂孔、粘砂等。特別是在有些鑄造工廠中，從造型起模到合箱澆注之間砂型敞開放置一段時間。在這期間中鑄型表面水分不斷蒸發(fā)，即“風干現(xiàn)象”，可能導致表面耐磨性和表面強度急劇下降。合箱以前的間隔時間長，天氣干燥，型砂溫度較高時，風干現(xiàn)象尤其嚴重。因此，應當有型砂試樣的表面耐磨性的定量檢測方法。美國有人推薦利用測定型砂造型性的圓筒篩，將兩只圓柱標準試樣并列放置其中，轉(zhuǎn)動1min后稱量掉落的砂量，用來代表型砂表面耐磨性。日本較多

25、使用的方法是將標準試樣放置在6目篩上，在Rotap震擺式篩砂機上震擺60s，以震擺前、后試樣重量的比率稱做為“表面安定度(SSI)”。例如東久公司推薦水平分型無箱射壓線的型砂試樣濕態(tài)即時表面安定度為88，所調(diào)查6家鑄造廠的表面安定度都在88.991.0范圍內(nèi)。土芳公司調(diào)查8家靜壓和氣沖線在77.686.6范圍內(nèi)，平均82.5%。三菱重工公司三原鑄造廠的高壓造型線的表面安定度要求88%。福島制鋼公司的鑄鋼面砂中加有淀粉0.81.3，要求表面安定度93%；秋木制鋼公司生產(chǎn)大型閥門鑄鋼件，要求9698%。我國江蘇某日資廠實測結(jié)果在7089范圍內(nèi)；天津一家臺資廠實測結(jié)果是89.990.6%。在型砂中加

26、入淀粉材料或在砂型表面噴防粘砂涂料都起提高耐沖蝕性作用。有些工廠在天氣干燥季節(jié)中發(fā)現(xiàn)砂型表面有風干現(xiàn)象時，用噴霧器向砂型的型腔少量噴水能使砂型表面的強度得到恢復。天津某日資廠原來在濕砂型表面噴涂表面穩(wěn)定劑商品提高砂型表面的耐沖蝕性，據(jù)了解現(xiàn)也改為噴水。圖1 表面耐磨性測定儀實際試驗中觀察到表面安定度（SSI）試驗的試樣在篩上出現(xiàn)不規(guī)則的顛簸翻滾，使掉落砂量波動。清華大學研制出一種使用鋼絲針布對試樣表面刷磨表面的耐磨性測定裝置（圖1），稱量1min的磨下量即可代表濕型砂試樣的表面耐磨性。用內(nèi)蒙精選砂100，天然鈉基膨潤土或鈣基膨潤土8，a淀粉量01配制型砂，可明顯看出加a淀粉的即時磨損量和風干2

27、h后磨損量都大為降低。鈣基膨潤土試樣即時磨損量也同樣降低。即時磨下量（g）2 h放置后磨下量（g）緊實率（%）35404545鈉土8%空白840-淀粉1%0.372糊精1%120.10.1鈣土8%空白16-淀粉1%1.84濕型砂韌性型砂不可太脆，應當具有一定的韌性。否則在起模、下芯、合型和運搬時砂型的棱角和吊砂受到?jīng)_擊和震動容易碰碎或掉落。但型砂韌性也不應太高，以免其流動性下降而影響砂型的緊實程度。型砂的韌性與濕強度是兩種不同的特性。材料力學認為強度代表將物體破壞所需施加的力大?。欢g性反映的是將物體破壞所需做的功大小，它包含了強度和變形量兩種參數(shù)。測定強度時，在強度和變形量的應力-應變曲線所

28、覆蓋的面積表明使試樣破壞做功的的大小。圖2中型砂A的強度比型砂B高，但是曲線覆蓋面積較小，說明使型砂試樣A破碎所做功比B小，即型砂A比B的韌性小。圖2 型砂強度-變形量曲線4.1 變形量金屬材料通常使用擺錘式試驗機測得沖擊值代表韌性，也從抗拉強度的試棒受拉力前與拉斷后的尺寸變化測得變形量（延伸率）。然而為了測定出使型砂破壞所需做的功，不能用沖擊值試驗。因為型砂試樣受沖擊時，斬斷型砂試樣需做的功相對有限，而使碎斷試樣高速度飛逸需做的功極大，測試結(jié)果的靈敏性很低。另一個可能的方案是測定出型砂試樣破壞時的變形量。早年有人曾經(jīng)試圖用型砂強度試驗機和附帶的千分表同時測得濕壓強度值和達到最高濕壓強度值時的

29、變形量，近似計算出使試樣破碎所需做的功當做韌性。計算式如下： 型砂韌性 濕壓強度變形量1000式中的濕壓強度單位為磅/平方英寸，變形量單位為英寸。型砂的抗壓強度值容易用強度試驗機測出。但是進行試驗時，千分表的指針開始緩慢轉(zhuǎn)動，到試件破壞時指針猛然旋轉(zhuǎn)到底，是不可能靠眼睛準確讀出達到強度最大值時的變形量。因此，這種試驗方法沒有得到推廣。圖3 SJB型型剪切強度及變形量儀器工作原理圖1固定支架 2試樣筒 3測試環(huán)4壓力傳感器 5鎖緊螺釘6位移傳感器 7螺旋測微計 8搖柄 9微型計算機系統(tǒng)變形量是一項重要的型砂性能，其含義可以理解為：型砂試樣受到外力作用直到破裂以前，各砂粒之間的相對位置有一定程度的

30、錯動，但仍然被粘土膜彼此粘連而未脫離的性能。所謂型砂的“可塑性”就是變形量的表現(xiàn)。手捏型砂感覺是否“柔軟”和“扎手”也是變形量大與小的不同。清華大學研制出的剪切強度及變形量儀器（圖3）能夠方便地從螺旋測微計的標尺刻度上讀出型砂試樣斷落時的變形量。除此以外，氣動型砂多功能試驗機內(nèi)置有位移傳感器（圖4），微機處理系統(tǒng)可以同時測定并顯示出試樣強度值以及開始出現(xiàn)斷裂時的變形量。如果將測定得出的應力應變曲線所覆蓋的面積進行積分，就可以計算得出型砂試樣的韌性。同時測得的變形量也使型砂的“可塑性”、“柔軟與否”等性能數(shù)值化。4.2 破碎指數(shù)圖4 SMT型氣動型砂多功能試驗機結(jié)構(gòu)簡圖 1-立柱式框架結(jié)構(gòu) 2-

31、加載氣缸 3-試樣加載夾具 4-測力傳感器 5-位移傳感器 6-控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)破碎指數(shù)是一種簡便的韌性測定方法。英國鑄鐵研究所采取的辦法是將圓柱形標準試樣自6英尺(1828.8mm)高處自由落下到f50mm的鐵砧上，然后濺落到鐵砧周圍的f300mm每英寸2目的篩網(wǎng)上。小砂塊通過篩網(wǎng)漏到網(wǎng)下的底盤中，大砂塊則停留在篩網(wǎng)上面。大砂塊越多表明韌性越高。這種試驗方法在歐洲應用較多。破碎指數(shù)的計算如下式： 圖5落球破碎指數(shù)測定原理 英國Schofield建議根據(jù)砂型的造型緊實壓力不同，型砂采用不同的破碎指數(shù)。低壓、中壓和高壓造型適用的型砂破碎指數(shù)分別為7075、7580和8085。國際密烘公司則推薦

32、生產(chǎn)汽車件的高壓型砂破碎指數(shù)應控制在7580。這種試驗儀器的缺點是結(jié)構(gòu)比較高大，操作不方便；而且測試高韌性型砂時，試樣掉落后大部分呈圓錐形堆積在鐵砧上，而不是停留在篩網(wǎng)上。上世紀60年代末期美國Dietert等人又改為將圓柱形標準型砂試樣放置在鐵砧上，用一個鋼球（重510g）從1 m高度砸下，砸在試樣上使它碎開，并向直徑為f200mm的篩圈碰撞而破碎。大塊停留在篩網(wǎng)上面，小塊通過10mm篩網(wǎng)漏到底盤中（圖5）。按照上式計算出型砂的破碎指數(shù)，型砂的破碎指數(shù)越大，表示它的韌性越高。從而將儀器外形尺寸縮小和容易操作，也消除了鐵砧上的錐形殘余堆積型砂。我國仿制的SRQ型落球式破碎指數(shù)測定儀存在問題是鋼

33、球落下后并不停置在鐵砧上，它將繼續(xù)從鐵砧臺上滾落到篩網(wǎng)上，使一部分本來停留在網(wǎng)上的砂塊受振擊和碾壓而通過篩網(wǎng)，從而影響測試結(jié)果。后來儀器工廠為了防止鋼球滾落，將具有三根直立細鋼絲的鋼環(huán)套在鐵砧上，用來防止落在鐵砧上的鋼球滾動。我國有幾家高密度造型鑄造工廠測得破碎指數(shù)7580%，此儀器的另一缺點是篩網(wǎng)嫌稍密，常用型砂的試樣破碎后留在篩上的砂塊較多。在合理范圍內(nèi)變動膨潤土量、緊實率等參數(shù)時，破碎指數(shù)的數(shù)值展開不夠?qū)?，表明其測試靈敏度差。清華大學的研究工作表明，如將儀器采用網(wǎng)孔中心距3/8英寸（9.53mm）的篩網(wǎng)改換為中心距12.7mm（1/2英寸），則可使破碎指數(shù)的變化范圍擴大。從下表可以看出用

34、標準砂及國產(chǎn)天然鈉土混砂，固定緊實率改變膨潤土量，固定膨潤土量改變緊實率，用中心距1/2英寸篩網(wǎng)測定破碎指數(shù)都比用3/8英寸篩網(wǎng)測得結(jié)果范圍加寬。膨潤土量和緊實率不變，加糊精02%，測得緊實率的數(shù)值范圍展開更加明顯。鈉基膨潤土（%）581085緊實率（%）403040506050糊精（%）00.512破碎指數(shù)（%）3/8英寸篩網(wǎng)77818578818892808589921/2英寸篩網(wǎng)65748370748591687880905 起模性 型砂的起模性是一個極其復雜的綜合特性，它指的是起模時砂型的棱角、邊緣和砂臺不破碎的性能。模樣的材質(zhì)、起模斜度、表面粗糙度、清潔度、與型砂的溫度差異、脫模劑有

35、無和種類、是否形成真空、砂型緊實松緊程度等因素都直接影響起模難易。有幾種型砂性能也是影響起模難易的關(guān)鍵。起模時模樣側(cè)面對所接觸的砂型形成剪切作用力，砂型的吊砂和凸臺受到拉拔作用力，所以型砂的抗剪和抗拉強度對起模性能有密切關(guān)系。但是緊實程度越高，型砂的破碎指數(shù)隨之提高，而砂型就越難起模，所以不能以破碎指數(shù)代表起模性。值得注意的是型砂變形量和頂出阻力兩種參數(shù)。 變形量：型砂較干，強度雖然提高，但變形量小，起模時就最易破碎。手工造型的起模前在圍繞模樣的砂型棱角上刷水，雖然使局部的砂型強度劇烈下降，但刷水提高了局部砂型的變形能力，起模時受模樣水平方向振擊和碰撞能夠退讓變形，就能避免砂型棱角剪切破損。振

36、動起模機器造型也是形成適量的變形量以保證起模順利。除了使型砂干濕程度合適以外，加入a-淀粉、糊精、重油等附加物都會使變形量顯著提高。通常生產(chǎn)用濕型砂所測得的變形量多在0.40mm0.70mm范圍內(nèi)。圖6 起模阻力測定裝置(2) 試樣頂出阻力：瑞士Hofmann在液壓式強度儀上安裝一個附加裝置，對試樣筒中型砂試樣的一端施加壓力，測定出使試樣在筒中開始移動所需的力，稱為頂出阻力（圖6）。頂出阻力可以認為是起模時砂型與模樣之間的摩擦阻力和粘附力的綜合表現(xiàn)。清華大學對型砂成分與試樣頂出阻力關(guān)系的研究所用型砂配方為大林標準砂100%和天然鈉基膨潤土315%，緊實率3060%，試樣沖擊次數(shù)112。糊精、a

37、-淀粉、重油液加入量01%。結(jié)果如下表，表中的型砂試樣摩擦阻力單位為“牛(N)”，與千克力(kgf)的換算式為：1kgf = 9.81N。結(jié)果表明型砂的膨潤土含量對試樣頂出阻力僅有不大的影響。而提高緊實率和減少試樣沖擊次數(shù)都能降低試樣的頂出阻力。值得注意的是提高緊實率不僅如上段所述的增大型砂變形能力，而且還能降低型砂與模樣間的摩擦力，二者都有利于起模。研究結(jié)果還表明，型砂中加入糊精或a-淀粉1%可使型砂對模樣的摩擦阻力約減為1/31/2，對起模尤其有利。膨潤土%831588緊實率%306045453548試樣沖擊次數(shù)331121123附加物1%0糊精a-淀粉重油液試樣頂出力N375125135

38、1547920117563518758771656 型砂流動性和可緊實性圖7 階梯試樣硬度差法測流動性 1金屬塊2試樣筒3沖頭型砂的顆粒在外力作用下可以緊密靠近的性能稱為可緊實性。具有良好可緊實性的型砂能夠保證砂型表面密實。型砂在外力作用下質(zhì)點可以自由地豎向和橫向移動，越過模樣的邊角，通過狹窄縫隙和孔洞的性能稱為流動性。具有良好可緊實性和流動性的型砂能保證砂型的硬度分布均勻，棱角、凸臺清晰無疏松，鑄件表面光潔和無局部機械粘砂缺陷。可緊實性和流動性兩者之間的關(guān)系極為密切，而且難以嚴格區(qū)分。通常流動性好的型砂可緊實性也好。手工造型時依靠工人的操作技術(shù)，型砂可緊實性和流動性的好壞似乎并不重要。但是對

39、于機器造型生產(chǎn)的鑄件表面品質(zhì)而言，型砂具有良好的可緊實性和流動性是極其關(guān)鍵的。然而型砂的充填緊實方法種類繁多，射砂壓實、吸砂壓實、震擊壓實、微震壓實、氣流沖擊、動力沖擊和單純壓實等造型方法所要求的可緊實性和流動性都可能有一些區(qū)別。因而至今沒有適用于上述造型方法的統(tǒng)一測試方法。本文僅介紹幾種使用稍多的測試方法如下：(1) 試樣硬度差法: Kyle提出將型砂過篩使它均勻分散，稱取170g置入圓柱形標準試樣筒中。用錘擊式制樣機沖擊一次后，頂出試樣，用濕型硬度計測量試樣兩端的硬度。硬度差別越小，說明其可緊實性越好。(2) 將沖擊f5050mm標準試樣所需型砂量置入試樣筒中，放到制樣機下先用重錘沖擊兩次

40、，記下試樣高度，再用重錘沖擊第三次和記下的最后高度。用第三次沖擊前后的試樣高度的改變（mm）表示沖擊阻力。這就是日本系統(tǒng)的鑄造工廠所測定的型砂“抗縮值”。江蘇一家日資鑄造廠要求面砂抗縮值為1.300.15mm；另一家外資鑄造廠實測為1.11.2mm。圖8 漏孔法測流動性 1標準試樣筒 2型砂3制樣機沖頭 4漏孔柱(3) 階梯試樣硬度差法: Orlov提出的試驗方法為在圓柱形標準試樣筒中放置一塊高度為25mm 的半圓形金屬塊（圖7）。將110 120g型砂放入試樣筒中，用制樣機沖擊三次，或用壓力為1 Mpa的液壓制樣機壓實。將試樣筒翻轉(zhuǎn)后先測定試樣筒底蓋端面的硬度，將試樣頂出一半距離后再測定金屬

41、塊端面的試樣硬度。二者的硬度值差別越小，說明型砂向空隙中移動的流動性越好。 漏孔法：稱取170g型砂放入標準試樣筒中，先在制樣機上沖1次，而后將試樣筒放在一個有f25mm漏孔的圓柱上再沖2次。將從漏孔中落下的型砂進行稱量（圖8），通過漏孔落下的型砂越多，說明型砂通過孔洞的流動性越好。圖9 環(huán)形孔腔法測流動性1 試樣筒 2環(huán)形空腔 3型砂 4制樣機沖頭(5) 環(huán)形空腔法：為GF公司型砂儀器中一種測定型砂流動性的附件（圖9）。先將型砂沖制成圓柱形標準試樣，并稱量其重量。再按此重量稱取型砂，置入專門的環(huán)形空腔試樣筒中，在制樣機上沖擊3次。測量試樣的高度，高度越小，表示型砂向側(cè)面空腔的流動性越好。此法

42、反映型砂受力后向各個方向的移動能力，比較接近在沖擊緊實時型砂的實際運動情況。(6) 試樣重量法:更為簡單的實驗方法是稱量試樣重量方法來對比不同型砂的流動性和可緊實性。稱量測定型砂緊實率后的試樣重量，可反映不同型砂在松散狀態(tài)下流動的性能，可稱為松散流動性。將型砂標準試樣重除以容積235.62cm3可得型砂的堆密度，德國Rexroth要求堆密度為0.860.94g/cm3。稱量f5050mm 標準圓柱試樣的重量，可反映不同型砂在緊實過程中的可緊實性。德國IKO公司調(diào)查工廠的平均值為145155g。Rexroth公司規(guī)定為148150g。江蘇一家日資企業(yè)實測為144145g；山西山西美資鑄造廠實測1

43、47148g；天津臺資廠規(guī)定為145155。如果標準試樣重量較低，估計其原因是型砂中灰分過多。 濕型砂中原砂的顆粒形狀對型砂流動性和可緊實性有明顯影響，尖角形原砂的型砂可緊實性和流動性比圓形砂低。如果濕型砂的膨潤土含量和緊實率不變，用橢圓形內(nèi)蒙砂混制型砂的圓柱形標準試樣重量比用方角形新會砂大約重10g以上。江蘇某外資鑄造廠用內(nèi)蒙圓形砂替代福建砂后發(fā)現(xiàn)不但型砂流動性提高，而且型砂含水量也有下降。型砂經(jīng)過松砂處理可以減少團塊和提高可緊實性。一般情況下，型砂的韌性較高，則其流動性和可緊實性就可能降低。提高型砂的膨潤土量或加入糊精能夠提高型砂韌性，但都會使流動性和可緊實性下降。型砂的緊實率較高時，鈉基

44、膨潤土型砂流動性和可緊實性明顯低于鈣基膨潤土型砂。在鑄造工廠的日常生產(chǎn)中，只是當型砂的組分的比例有較大變化或者添加某些新的附加物時，才有可能顯著影響可緊實性和流動性。7 型砂含泥量型砂和舊砂的泥分是由兩部分組成。第一部分為活性組分，包括有效的膨潤土和有效的煤粉。其數(shù)量主要取決于材料的品質(zhì)、鑄件的厚薄和大小、如果使用的膨潤土屬于優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，高密度造型用型砂中有效膨潤土量67%已然足夠使?jié)駢簭姸冗_到160200kPa。如果使用的是高效煤粉，有拋丸機清理鑄件，有效煤粉量大約只需34%即可。因此高密度造型的型砂中活性組分總量約為911%。第二部分為惰性組分，即灰分，包括失效的膨潤土和煤粉、被混砂加入的膨

45、潤土和煤粉帶入的雜質(zhì)、以及所加入新砂的泥分組成的。德國Mettman鑄造廠要求型砂泥分中灰分不超過3.0%，國外也有人主張應當不超過3.25%。在保證型砂的緊實率、強度等性能處于適宜狀況條件下，型砂的含泥量不可過高。個別鑄造廠的型砂含泥量過高的原因可能是所使用的原砂、膨潤土和煤粉品質(zhì)不良，舊砂缺乏有效地除塵處理造成的。含泥量過高會導致型砂透氣率下降，含水量上升，鑄件氣孔缺陷增多。如果是由于灰分增多而形成的含泥量過高，除了強烈影響透氣率低和含水量高以外，還會引起型砂韌性變差，造型時起模困難，砂型棱角易碎，吊砂易斷，鑄件砂孔廢品率提高。含泥量也不可過低。有些多砂芯發(fā)動機鑄造工廠的型砂出現(xiàn)含泥量過低

46、現(xiàn)象，這是舊砂中混入大量潰碎樹脂砂芯造成的，不僅型砂透氣率過高，而且導致處于最適宜干濕狀態(tài)的型砂含水量太低，型砂性能對水的影響更加敏感。型砂含水量變化0.2%，強度等性能就會顯著波動，使得混砂難以控制。 在使用單一砂的砂系統(tǒng)中，型砂與舊砂的含泥量是不同的。一般單一型砂比舊砂的泥分含量多0.51.5左右，個別工廠中可能相差1.53.0。只有根據(jù)型砂的含泥量才能較準確地說明對型砂性能的影響。我國很多工廠只控制舊砂含泥量的原因是舊砂含泥量比型砂少，測試比較方便。但是舊砂和型砂含泥量的測定都大約需要一天，并未節(jié)省時間。一些國外生產(chǎn)鑄鐵件工廠型砂含泥量的情況舉例如下：美國的汽車制造廠型砂含泥量大多較低，

47、例如John Deere生產(chǎn)球墨鑄鐵的高壓造型型砂含泥量為7.58.8%。International Harvester生產(chǎn)拖拉機缸體的型砂含泥量為910%。GMC生產(chǎn)雪佛蘭缸體型砂為911%；德國Meinheim的John Deere 工廠的三種型砂含泥量的控制指標分別為10.012.5、11.013.0和11.013.5%；Luitpold鑄造廠生產(chǎn)大眾汽缸體用型砂為1213.5%。日本三菱自動車的SPO線型砂管理標準規(guī)定含泥量為1214%，五十鈴汽車廠型砂含泥量為9.6%。DISA公司推薦一般擠壓造型機用型砂含泥量為1113%，而較大的2070型造型機用型砂的含泥量為1214%。BMD公

48、司要求上海機床鑄造三廠氣沖線1013%。大發(fā)汽車廠要求天津內(nèi)燃機總廠的汽車鑄鐵件靜壓造型的型砂含泥量為1011%。B&P公司對大連機床廠的射壓造型線要求型砂含泥量10.513.5%。GF公司對常州柴油機廠氣沖線提出的型砂含泥量要求是12%。歸納以上數(shù)據(jù)可以得出：高密度造型最理想的鑄鐵用型砂（含煤粉）含泥量為1213%，不應14%，也最好不11%。如果含泥量過高，應當加強各種原材料的選用和檢驗，改善舊砂除塵裝置的工作效果。如果含泥量過低，就應該將除塵系統(tǒng)的排出物部分地返回舊砂系統(tǒng)中。8 型砂粒度型砂粒度粗細直接影響透氣性、鑄件表面粗糙程度和抗機械粘砂性能。原砂的粒度并不能代表型砂粒度，因為在鑄造

49、過程中部分砂粒可能破碎成細粉，另一部分可能燒結(jié)成粗粒。而且粗粒的砂芯潰碎后也會混入舊砂。經(jīng)過多次鑄造過程的積累就使型砂的粗細逐漸改變。因此需將洗滌過泥分的型砂用篩分法測定粒度。GB/T 9442-1998鑄造用硅砂規(guī)定原砂粒度有兩種表示方法:首尾篩號法：以主要粒度組成的三篩或四篩的首尾篩號表示法，如50/100或50/140。平均細度法：首先計算出篩上停留的砂粒質(zhì)量占砂樣總量的百分數(shù)，再乘以下表所列的相應的細度因數(shù)，然后將各乘積相加，用乘積總和除以各篩號停留砂粒質(zhì)量百分數(shù)的總和，并將算得數(shù)值取整，其結(jié)果即為平均細度。篩號6122030405070100140200270底盤細度因數(shù)351020

50、30405070100140200300 式中：Pn 仼一篩號上停留砂粒質(zhì)量占總量的百分數(shù)； Xn 細度因數(shù)； n 篩號。8.1 對型砂粒度的要求美國等國采用AFS細度表示砂粒的粗細，AFS細度與我國GB/T 9442-1998規(guī)定的平均細度相同。國外鑄造工廠的高密度造型型砂粒度舉例如下：美國B&P公司要求射壓型砂粒度為AFS細度6090（大體相當200/7050/140目）；Buhr調(diào)查加拿大鑄造廠鑄件品質(zhì)較好的型砂粒度為5065（大體相當50/100140/50目），四篩分布。德國IKO公司調(diào)查多家鑄鐵件工廠的型砂粒度平均值為德國標準的中值粒徑0.25mm（大約相當50/100目）；BMD

51、公司推薦氣沖型砂為0.220.28mm（大約相當50/100100/50目）；另一德國活塞環(huán)廠要求0.13mm（折合AFS細度110，大約相當100/200目）；DISA公司推薦擠壓型砂為0.150.28mm（AFS10460大約相當100/200100/50目）。日本土芳公司調(diào)查高密度造型型砂粒度為JIS標準104.7115.1（即比表面積cm2/g，大約相當50/14070/140目）；新東公司要求射壓型砂粒度目標值為AFS細度5060（大約箱當50/10050/140目）；川崎三菱自動車作業(yè)標準為AFS細度582（大約相當50/140140/50目）；大發(fā)工廠要求4853（大約相當50/

52、100目）。加拿大有人訪問76家鑄造工廠，其中鑄件品質(zhì)最好的型砂粒度都在AFS細度5065之間，相當我國習慣符號的50/100、50/140、140/50。另一人測定46種砂樣，AFS細度平均為60.15（大體相當于100/50、50/140）。Booth則指出在三、四十年代鑄鋼濕型砂粒度多為3545，后來鑄鋼和鑄鐵件的型砂粒度都改為AFS細度6065（大致相當100/50和50/140）。瑞士Hofmann調(diào)查五家鑄鐵工廠氣沖造型的細度在5463。最近日本有人調(diào)查了8家使用靜壓造型機的鑄造工廠，所用型砂的AFS細度在52.161.4范圍內(nèi)，平均56.4。如果回用舊砂中摻入了相當多的粗粒潰散芯

53、砂使其粒度偏粗，可以在混砂時加入細粒原砂來保證型砂的粒度在適宜的粗細范圍內(nèi)。美國Minnesota一灰鐵鑄造工廠由于型砂中摻入了大量樹脂砂芯(原砂AFS細度5255，大致相當50/100)，使型砂的透氣率過高，濕強度降低，鑄件表面粗糙。采取的糾正措施是在混砂時加入5集中在100和140目的兩篩分布細砂來改善型砂的粒度分布。國外資料都強調(diào)型砂粒度分布不可過分集中，最好是4篩分布，主要分布在50、70、100和140等篩上（即50/140或140/50目），停留量10算作一篩。希望單篩上不超過40，相鄰兩篩的差值15%?？刂茲裥蜕傲６鹊囊c是使型砂透氣性在合適范圍內(nèi)，不過低，也不過高。生產(chǎn)表面要求

54、極為光潔的紡織機、縫紉機鑄件，型砂粒度要盡可能細些，型砂粒度可能為100/200。使用高密度造型機時，砂型緊實程度高，型砂粒度可以適當粗些，有的工廠可能為50/140。8.2 型砂中微粒含量微粒是指直徑20mm，分布在200、270和底盤上的微細砂粒的總量而言。有人提出濕砂型中希望保持有35的微粒，目的是靠型砂中的微粒來防止型砂的透氣性過高，以防止鑄件表面粗糙或表面生成機械粘砂；而且可以降低型砂對水分的敏感性，但底盤停留量應小于1.0。在一些機械化程度較高的鑄造車間中，落砂、運輸、冷卻降溫、混制等過程中對舊砂的通風除塵可能風力過猛，不僅將粉塵去除，而且大量微粒也被吸掉。大多數(shù)機械化鑄造工廠都將

55、旋風分離器中的微粒自動返回到回用砂中。布袋除塵器所收集的粉塵中除了含有已失效的死粘土和死煤粉以外，還含有不少有效的膨潤土和煤粉，因而有些工廠也部分地返回型砂中加以利用。8.3 魚卵石化砂粒由顯微鏡觀看回用舊砂的剖面經(jīng)?？梢园l(fā)現(xiàn)在砂粒表面牢固地包覆著一層硬質(zhì)死燒膨潤土層，稱為“魚卵石化”。瑞士Hofmann原先主張測定型砂的砂粒表面魚卵石化程度，即燒結(jié)到砂粒表面上惰性膜所占百分比。魚卵石化程度高的型砂含水量高，熔點降低(約僅有1150)，容易產(chǎn)生氣孔和粘砂缺陷，在回用舊砂時需要加入新砂以沖淡舊砂。，容易產(chǎn)生夾砂缺陷， Hofmann后來的文章又認為歐洲生產(chǎn)鑄鐵件工廠大多使用SiO2含量較高的原砂

56、，砂粒表面包覆有一層死粘土膜可以降低其熱膨脹性，減少鑄件生成夾砂缺陷傾向。Hofmann測得3條造型線的魚卵石化程度分別為3、16和33。日本1998年測定125條各種造型線鑄鐵型砂的魚卵石化程度平均為15.924.3。我國僅極少數(shù)外資鑄造廠曾委托國外單位進行檢驗。但是我國絕大多數(shù)鑄鐵工廠并不進行此項檢驗。其原因可能是魚卵石層的吸水作用遠不及型砂泥分顯著。鑄鐵件常用硅砂的 SiO2 含量都不很高，不必靠砂粒魚卵石化來防止夾砂缺陷，而且測定魚卵石化程度需要用磷酸浸煮法檢驗，比較繁瑣。9. 有效膨潤土量 型砂的有效膨潤土含量（又稱活性膨潤土量）是指在型砂中具有粘結(jié)能力的膨潤土量而言。一般濕型鑄造生產(chǎn)中，都是根據(jù)型砂的濕態(tài)抗壓強度高低決定混砂時的膨潤土補加量。如果型砂中灰分（包括死粘土）含量多而含有效膨潤土量少，也仍會顯得濕壓強度較高。但是，型砂性能變脆