如何测量砂型的紧实度？

砂型上某处的紧实度可以用容重或者硬度、砂型强度来表示。

（一） 容重的测量方法

容重是指单位体积内所包含的砂型重量。在砂型上要测定紧实度的部位，用带刀口的薄壁钢管插入型中，取出一定长度的砂柱，称出砂柱的重量，再除以钢管穿入部分空腔的体积，即得出这一部位砂型的紧实度——容重的平均值。钢管的结构如图1-1所示，其外表面上沿全长刻有刻度，由此可以读出插入的深度。

图1-1　测定容重的取样钢管结构示意图

容重以δ表示，其单位为g/cm3。

这一量测方法的主要缺点是：为了测得砂型内某一点的容重，必须破坏砂型。此外，这种方法还必须称量和计算，不能直接得到读数。因此，不适合于在生产中应用。

（二） 砂型硬度计

砂型硬度计的测定原理类似于布氏硬度计。测量时将硬度计下端表面压在砂型的所测部位，测头陷入砂型的深度反映出砂型的硬度。砂型表面越软则陷入深度越大。美国开发的湿型硬度计有A、B、C三种型号。A型是过去通用的硬度计，测头半径为2.54mm，最大加压的力为2.32N （见图1-2）。B型测头半径为12.7mm，最大加压的力为9.67N （见图1-3、图1-4）。C型测头为圆锥形，最大加压的力为14.7N （见图1-3、图1-4）。

由于A型和C型硬度计的测头尺寸都较小，在测量时有可能插进砂粒间的孔隙，造成它们的测量值复验性（reproducibility）较差。因此美国铸造学会推荐采用B型硬度计。20世纪80年代美国已不再生产A型硬度计。但是，B型硬度计与A型硬度计有一共同的缺点，即在测量高密度砂型时敏感性较差。图1-5所示为B型硬度值与C型硬度值的关系曲线。由图1-5可见，在B型硬度计硬度值为85以下时两者的敏感性很相近，但B型硬度计硬度值超过85后C型硬度计具有更大敏感性。

图1-2　A型砂型硬度计

1—钢珠；2—齿条；3—小齿轮；4—大齿轮；5—小齿轮；6—弹簧片；7—调整螺钉

图1-3　砂型硬度计

（a）B型硬度计；（b）C型硬度计(www.xing528.com)

图1-4　砂型硬度计的测头

（注：我国生产的硬度计测头半径已经圆整）

20世纪70年代由于各种高密度砂型造型机的出现，在生产中越来越多地采用砂型强度计来测量砂型的紧实程度。

（三） 砂型强度计

砂型强度计（见图1-6）是一种针入式测力计，它是将直径为3.2mm的测头压入砂型9.2mm的深度所需的压力在其表盘上指示出来，并以此作为砂型强度值 （1N/cm2＝10k Pa）。

砂型强度与型砂性能及所用的紧实能有关。用砂型强度计在砂型上测得的强度值与在试验室中用内径为50mm的试样筒将砂样舂实到同样紧实程度后测得的湿压强度值相吻合 （见图1-7）。图1-7中所示为用同一自动造型线的型砂所造砂型的砂型强度随紧实程度增加的变化曲线。

在上述机械式砂型强度计的基础上，20世纪80年代瑞士Georg Fischer公司开发出了电子式砂型强度计 （见图1-8）。其结构紧凑、使用方便，因而在国际上得到广泛应用。

图1-5　B型硬度值与C型硬度值的关系

图1-6　砂型强度计

图1-7　湿压强度/砂型强度与撞击次数的关系

图1-8　电子砂型强度计