六西格玛分析工具在型砂抗压检测中的应用 / 四六文摘

一、理论基础

在铸造中，通常注重的应该是砂子的抗压强度，因为型砂在铸件浇注和凝固过程中主要会受到压力，在图1a中铸型受到压力。在图1b中砂芯受到弯曲力，图1c的情况芯子受到的依然是压力。

1.在浇注过程中的受力

悬空在铁液中的砂芯会受到铁液的浮力，其大小与金属材料有关，也与砂芯的重量成正比关系，见公式（1）。悬空在铁液中的砂芯要通过芯头定位才不至于在浮力下运动，在这个过程中作用在砂芯上的浮力就转化为芯头受到的压力，而且这个压力不能超过砂芯所承受的最大压力。如果这个压力太大的话，可通过增大芯头面积或使用芯撑来解决。

F芯=fxW

（公式1）

式中：F芯为砂芯受铁液的浮力；f为与材料类别有关的系数；W为砂芯重量，kg。

浇注过程中铸型受到的压力来自于静压力和浇注过程中的冲击力，静压力可以进行准确的计算，但是浇注过程中的冲击力很难计算，一般情况下铸型压力计算是静压力再加上50%的静压力，见公式（2），受到的压力过程见图2。

F=(1.5×A×H×d)/1 000

(公式2)

式中：F为铸型受到的压力；A为面积，cm2；H为静压高度，cm；d为金属液密度，g/cm3。

2.在凝固过程中的受力

铸铁在凝固阶段析出石墨的过程即是膨胀过程，石墨化膨胀对铸型产生较大的压力，尤其是球墨铸铁对铸型刚度、强度要求非常高。图3是铸铁石墨化膨胀对铸型产生的压力情况。

从前面的理论分析得出：铸型（芯）无论在浇注过程中，还是在金属凝固过程中，所承受的力均以压力为主，所以铸型（芯）抵抗压力的能力是铸造中关注的重点。

二、试验的开展

抗压强度是在单向受压力作用破坏时，单向面积上所承受的极限强度载荷。为使受力更加稳定，抗压试块以等径高最为理想。目前国内树脂砂的型砂检测大多采用“抗拉检测”，粘土砂采用“抗压检测”，检测粘土砂抗压强度的标准试块尺寸是p50mmx50mm。粘土砂的抗压强度在1MPa以内。在开展试验之前笔者用现场生产用树脂砂制好标准尺寸(p50mm×50mm)的抗压试块发给型砂检测仪生产厂家进行试验，目前市场上的型砂仪都压不碎p50mmx50mm的树脂砂抗压试块，经过与厂家多次核算并试验，最终确定的适合本企业呋喃树脂砂的型砂抗压检测试块为p40mm×40mm，并专门制作SAZ标准制样机使用的p40mm×40 mm模具。

试验制样用三锤紧实的方法制成标准砂样，然后将制好的砂样装夹于XQY-Ⅱ智能型砂试验机检测系统的夹头间，加压直至试样破裂时显示的数据即为抗压强度。

试验在同一台混砂机上同时取抗拉试样和抗压试样，共测得80组数据。