（1）适用性的禁忌

1）不宜用湿型砂来生产大型或厚重的铸件。由于湿砂型的湿态强度不高，又不经烘干，在浇注时，砂型表面必然会出现水分汽化和水分迁移，使铸件容易产生气孔、夹砂以及砂眼、胀砂、粘砂等缺陷，特别是用来生产大型或厚重的铸件，问题就会更加严重、突出，不能保证铸件的质量。因此不宜用湿型来生产大型或厚重铸件。湿型主要用于生产中小型铸件，特别是用于大批量机械化造型生产汽车、拖拉机、柴油机、轻纺机械等铸件。但采用湿型（不刷涂料）也可生产重达几百公斤的较薄壁铸铁件。

2）不可忽视湿型铸造所具有的独特优点和不足之处。湿型铸造之所以经久不衰，是因为它有许多优点。主要有：

①砂型不需烘干，无硬化过程，生产周期短，效率高，便于组织流水生产，易于实现生产过程的机械化和自动化。

②材料来源广，成本较低，且有良好的复用性。

③型砂具有一定的湿强度及高温强度，可满足起模、搬运、合箱及浇注的需要；其退让性较好，而且便于落砂。

④砂型不需烘干，节省了烘干设备、燃料、电力和车间生产面积。

⑤延长了砂箱的使用寿命。

⑥湿型铸造铸铁件冷却速度快，结晶致密，熔化配料中可减少废钢。

采用湿型铸造的不足之处，是容易使铸件产生一些铸造缺陷，例如气孔、夹砂、砂眼、胀砂、粘砂及铸件尺寸精度较差等。为了充分发挥湿型铸造优点，提高铸件质量，在生产过程中必须保持湿型砂性能稳定、砂型紧实均匀及铸造工艺合理。因此，湿型工艺的发展一直是和现代化砂处理设备、型砂质量的在线检测和控制、造型机械及造型工艺的发展紧密相联的。目前湿型机械化造型已从普通的机器造型发展到高密度机器造型（包括射压、气冲、高压和静压等造型），造型的生产率、砂型的紧实度、铸件的尺寸精度不断提高，铸件表面粗糙度值则不断降低。各种造型方法的特点及所生产的铸件尺寸精度和表面粗糙度值见表1-13。

表1-13 不同造型方法获得的铸件的尺寸精度（GB/T6414—1999）和表面粗糙度值（GB/T6060.1—1997）

（2）湿型砂质量控制中的禁忌

1）不能只依据实际检测和控制含水量来评定湿型砂的干、湿程度是否适合造型：

①只检测和控制湿型砂的含水量，并不能说明该湿型砂的干、湿程度适合造型。粘土砂的含水量是指在105～110℃烘干能去除的水分的质量分数。这一参数只能说明湿型砂中所含自由水的绝对数量，并不反映该湿型砂的干、湿程度是否适合造型。生产经验表明，湿型砂各组分的含量并不是非常稳定。如果湿型砂中含有大量的粉尘类和其他吸水性材料，虽然含水量已相当高，该湿型砂仍然会显得过分干而脆；如果湿型砂是由纯净的新砂和优质膨润土混制而成，不含有其他附加物，虽然含水量相当低，该湿型砂也可能会显得又湿又粘。这说明湿型砂组分不同，达到最适宜干湿程度的含水量也不同。单凭测定和控制含水量，并不能说明该湿型砂的干湿程度是否适合造型。

②用手捏判断湿型砂干湿程度，会因人而异，且缺乏可控制的科学数据。有实际操作经验的混砂工或造型工常用手捏湿型砂，根据是否容易成团和是否沾手来判断湿型砂的干湿程度；根据捏紧动作中湿型砂是否柔软和变形情况来判断湿型砂的可塑性；根据手指掐碎砂团时用力大小来判断湿型砂的强度是否合适。如果用手捏湿型砂时，只有潮湿的感觉，但不感觉沾手，且手感柔和，印在砂团上的手指痕迹清晰，那么这样的湿型砂的干湿就比较合适。但手捏的感觉会因人而异，容易受主观因素制约，并且没有统一标准，也不能用数值表示出来，无法比较和记录。

③不可忽视可采用测定和控制湿型砂的紧实率来指明该湿型砂的干、湿程度是否适合造型。紧实率是指将松散的湿型砂填入圆柱形试样筒（通常有效高度为120mm）中（参见图1-15），刮去试样筒上部多余砂子，再将它放在锤击式制样机上冲击三次，试样紧实前后高度变化的百分数作为其紧实率，即紧实率=[（120-紧实距离）×100%]╱120该测定方法的依据是：较干（含水量太少）的湿型砂自由流入试样筒中时，砂粒堆得比较密实，就是松散密度较高，紧实后湿型砂体积减小较少，紧实率低（见图1-16）。这种湿型砂湿压强度高，但发脆、韧性差、起模时容易损坏，砂型转角处容易破碎，铸件容易产生冲砂、砂眼等缺陷；而较湿（含水量过高）的湿型砂，韧性较好，但流动性差、松散密度较小，紧实后型砂体积减小较多，紧实率较高。使用这种湿型砂，浇注时急速产生大量气体，容易引起铸件产生气孔、胀砂、表面粗糙等缺陷。而湿型砂的松散密度既与含水量密切相关，也与紧实率的高低有极好的对应关系（见图1-16）。图中各种不同的点就是五种不同湿型砂测得的数据。因此，根据湿型砂被紧实前后体积变化多少，也就是根据紧实率大小的变化，就可以查出湿型砂水分是否合适，并能较好地反映湿型砂的造型性能。表1-14列出的是不同造型方法对紧实率的具体要求。一般情况下，混砂时的加水量应按表上所列的紧实率范围来控制；不管湿型砂中膨润土、煤粉和灰分的含量有多少，只要将紧实率控制在表列范围內，手捏感觉的干湿程度就处于最适宜状态。也可以说，这时湿型砂的含水量可称为最适宜的含水量。因此，生产中用紧实率控制湿型砂的性能是最重要又简单有效的测试方法之一。

图1-15 紧实率测定示意图

H₀—试样筒高度 H₁—紧实距离

1—筛网 2—砂试样漏斗 3—试样筒 4—刮砂板 5—冲头

图1-16 湿型砂的松散密度和紧实率的关系

表1-14 不同造型方法对湿型砂紧实率的具体要求

2）为确保湿型砂使用质量，不可不制定检测制度。湿型砂的检测制度是根据铸造厂或车间的生产实际情况制定的。机械化流水生产的工厂或车间，其湿型砂的检测制度应不同于单件、小批生产的工厂或车间，因为机械化流水生产的湿型砂周转快，湿型砂的成分和性能变动时，如不能及时发现就会引起大量铸件报废。所以型砂性能的检测次数或检测频率应高一些，这样才能保证湿型砂性能稳定，表1-15列举了某些铸铁件机械化生产车间型砂检测项目、检测频率和取样地点的建议。选定取样地点在混砂机出口或卸砂输送带上，是因为取样较方便。另外，湿型砂经过运输、松砂和储存后，其性能将有变化，因此也有必要对进入砂箱的湿型砂性能进行核查。而对单件、小批生产的铸造工厂或车间，其所采用湿型砂的成分和性能变化比较缓慢，因此湿型砂性能检测次数可少一些，例如有些工厂每天只检测一次型砂性能。旧砂性能对型砂质量的影响极为关键，应当每周从旧砂斗取样一次，检验其含泥量、有效膨润土含量、有效煤粉含量及颗粒组成和团块量。上述湿型砂的性能检测，主要依靠实验室定时测定，对传统铸造工厂或车间的湿型砂的质量可起到一定的监控作用，但这种检测方法并不能及时、准确地反映型砂的实际性能，更无法实现生产过程中对型砂质量的及时控制和对铸件缺陷的预防，因为实验室的检测周期长，操作者不能及时地监视到物料的变化。或者即使得到反馈信息，也只能调节以后的型砂组分，属于“事后”控制，因此迫切需要能及时了解型砂性能变化的在线检测，以达到可及时调整砂组分和混制工艺，使型砂能始终保持稳定、良好的性能。这方面，随着控制型砂主要性能的先进检测技术和可靠的执行元器件不断被开发出来，不同型号和规格的型砂性能在线检测仪已逐步在一些铸造厂成功应用，并有效地提高了铸件的质量。例如丹麦DISA/GF公司近些年开发的型砂性能在线检测仪的工作程序（见图1-17），是由螺旋取样器从混砂机的侧孔取样并送入加砂漏斗中，然后仪器自动测试型砂的紧实率和抗压强度。这种仪器带有计算机进行数据通信的接口，可用计算机进行数据存储处理。工作时，混砂机内型砂由螺旋取样器取出经松散后进入样筒（见图1-17b），通过光栅测量到样筒砂满信号后，由下面一个换位气缸将样筒反应板移至图1-17c位置，与此同时，样筒上口经砂样刮平板将多余砂刮去。随后紧实率测试气缸测试紧实率。气缸复位后，由上面一个换位气缸将样筒移至图1-17d位置，强度测试气缸前的强度测试探针在同一试样上进行强度测试，同时将试样由底板上开孔处推出，经另一小型松砂机松砂后废弃。复位后进行下一个循环。SMC型砂性能在线检测仪的循环周期可根据需要自行设定，一般设定在20～40s内。这种仪器工作的基本原理，是通过测定紧实率与输入可编程序控制器的给定紧实率的比较，计算出加水量，通过电子加水系统调整加水量。同样，通过测定强度与给定强度的比较，调整辅料的加入量。由于型砂的紧实率、强度、水分三者密切相关，紧实率和强度在首次设定时，必须将测量结果通过型砂实验室的手工测量进行比较、调整后确认。紧实率上下值的波动量约为4%，强度上下值的波动量约为2kPa。值得注意的是近十多年来，由于计算机技术的迅速发展，型砂性能在线检测仪除了用可编程序控制器（PLC）来实现自动运行外，当前一般都直接与计算机连接，实现数据的自动采集、存储、处理和传输，而且还与砂处理系统的其他控制部分连接，配以SPC（统计工艺控制）和专家系统软件，实现整个砂处理系统的智能化控制（见图1-18）。这不但可以提高铸件质量，也可提高铸造工厂的管理水平。可以预期，型砂性能在线检测仪必将在我国和世界范围内得到推广和应用。

表1-15 湿型砂性能检测项目、频率及取样地点(www.daowen.com)

图1-17 SMC的工作程序图

1—混砂机 2—螺旋取样器 3—紧实率测试气缸 4—强度测试气缸

5、6—砂样换位气缸 7—强度测试探针 8—底座板 9—砂样刮平板

图1-18 砂处理系统的计算机集成控制（CIMS）

1—水箱 2—煤粉斗 3—膨润土斗 4—新砂斗 5—旧砂斗 6—温度传感器 7—湿度传感器 8—混砂机 9—型砂性能在线检测仪 10—精加水阀 11—粗加水阀 12—称量斗 13—打印机 14—控制柜

（3）湿型砂组成中的禁忌

1）面砂、背砂、单一砂的作用不同，性能要求也应不同，其配方也不宜完全一样。面砂是指造型时专门配制出来的、用以铺覆在模样表面上构成型腔表面层（其厚度约15～30mm）的型砂，它的主要作用是确保铸件质量；背砂是指面砂层背后只在砂型中起加固、填充和排气作用的其余型砂；而单一砂是不分面砂和背砂，在整个砂型中都只采用一种型砂。面砂在砂型浇注时直接与高温金属液接触，对铸件质量有决定性的影响，应具有良好的强度、韧性、流动性、抗粘砂性和抗夹砂性。配制面砂时，常全部或大部分采用新砂、膨润土和煤粉；混砂时要充分混匀，并应测试有关性能。背砂一般由回用旧砂加适量水配成，必要时可加少量膨润土；混砂时间较短。背砂的强度可低些，只要在翻箱和搬运时不塌箱即可，但透气性应比面砂好，以利气体的排出。采用面砂和背砂对保证铸件质量有利，而且可减少原材料的消耗量，提高混砂效率，降低铸件成本。因此，在手工造型车间广泛采用。中、小型铸件采用机器造型时，常采用单一砂，能提高机器造型效率，但使型砂的制备工作量和原材料的消耗量增加。单一砂的性能应接近面砂。表1-16及表1-17分别是铸铁件用湿型砂的一般配比及其性能，供参考。

2）湿型用原砂的粒度不宜太粗。湿型的型腔表面大都不涂敷涂料，浇注的金属液直接与砂型接触。为获得尺寸精度较高、表面粗糙度值较低的优质铸件，所用原砂一般较细，粒度主要有50/100、70/140和100/200，并且要求粒度不宜过于集中，一般采用三筛砂或四筛砂，必要时可将两种粒度的原砂混合使用，以达到合适的粒度级配要求。

表1-16 湿型砂的配比

表1-17 湿型砂的性能

3）用湿型砂生产出的铸铁件表面不应呈深蓝色。若铸件表面呈深蓝色，表明湿型砂中煤粉加入量已过量，应核对湿型砂的发气量，并适当减少煤粉加入量。一般铸铁件所用湿型砂中煤粉的含量常在3%～8%范围内，根据铸件大小和厚薄而异。厚大铸件用湿型砂中煤粉要多一些，薄小件可少些。生产中，为判断煤粉用量是否适当，可根据铸态铸件表面情况来决定：如果铸件表面有粘砂，可能是砂型透气性太高或煤粉不足；如果铸件表面光洁且呈深蓝色或铸件产生气孔、缺肉等缺陷，则表明煤粉已过量。

4）在配制铸钢件用湿型砂时，不可忽视铸钢件生产特点。铸钢件生产用湿型砂特点：

①不宜加煤粉，以防止铸钢件增碳。通常宜加入少量渣油液和α淀粉或糊精，以提高湿型砂的韧性和表面风干强度，防止冲砂和砂孔。

②铸钢的浇注温度高达1500℃左右，原砂的SiO₂应＞97%（小型铸钢件可低些），粒度宜为40/70或50/100，小型铸钢件也可采用70/140，而且粒度不宜只集中在1～2个筛号上，粒形最好呈圆形或椭圆形，以提高耐火度和流动性。

③应尽量选用复用性好的钠基膨润土，以提高湿型砂的热湿拉强度和抗夹砂的能力。

④在型腔内易发生粘砂、冲砂的部位喷涂快干涂料，通常采用以酚醛树脂为粘结剂的石英粉或锆石粉醇基涂料。

⑤湿型砂的含水量最好控制在4%～5%或更低些。

另外，由于铸钢件湿型砂中不含煤粉和含泥量低，单一砂和面砂的透气性容易偏高。单一砂的透气性最好不超过120，面砂应更低些，才能生产出表面光洁、无机械粘砂的铸钢件。生产中为解决这个问题，一般砂型采用粒度偏细的硅砂并喷涂醇基涂料。

5）非铁合金用湿型砂的禁忌：

①不宜用粗砂铸造铜、铝、镁合金。非铁合金铸件对原砂的耐火度要求不高，为了得到表面光洁、轮廓清晰、尺寸精度较高的铸件，铸造铜、铝、镁合金铸件常采用颗粒较细的原砂，例如粒度为70/140、100/200的硅砂或天然粘土砂，包括江苏六合红砂、河北唐山红砂等。有的工厂在红砂里加入一定量的硅砂，混合使用。

②镁、铝镁合金用砂型浇注时，不得使镁产生氧化燃烧。镁合金和铝镁合金在浇注时，由于镁合金的化学性能很活泼，极易与空气中的氧和氮化合；与湿型中水分相遇时，还会分解水分，导致镁氧化、燃烧，并放出大量的热，为镁与砂型中的SiO₂发生氧化还原反应提供了条件，而这一反应也是放热反应，更进一步加快了上述各反应的速度，最后导致铸件可能被氧化烧掉，有时甚至发生爆炸。而且，镁与砂型中的SiO₂化合还会大大降低镁合金和铝镁合金的耐蚀性和力学性能。为了防止燃烧，湿型砂中的含水量应尽可能低。在湿型砂中，通常还要加入氟化物（主要成分为酸性氟化铵NH₄HF、中性氟化铵NH₄F和氟硼酸铵NH₄BF₄的混合物）、硫磺或硼酸或尿素作保护剂，以形成保护性气体和保护膜，防止镁被氧化和燃烧。现在国内工厂也有改用含有硼酸、菱镁矿和烷基磺酸钠等毒性小、烟气少的附加物，即所谓“无毒型砂”，对镁合金也有良好的保护效果。