GB∕T 43365-2023 增材制造 金属铸件用砂型性能检测方法（正式版）

增材制造金属铸件用砂型性能检测方法2023-11-27发布国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会I l2规范性引用文件 13术语和定义 14检测项目及条件 24.1高温性能 24.2常温力学性能 24.3理化性能 24.4检测环境条件 25试样制备 35.1制作条件 35.2高温性能试样 35.3常温力学性能试样 35.4理化性能试样 46检测方法 56.1高温性能 56.2常温强度 66.3理化性能 77检测报告 参考文献 3图2长条形试样 4图3试样尺寸示意图 4图4抗压强度试样装置示意图 6图5抗剪强度试样装置示意图 6图6抗拉强度试样装置示意图 6图7抗弯强度试样装置示意图 7表1不同砂试样的测定温度 8表2实验室之间不同灼烧减量条件下的允许差 9ⅢGB/T43365—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国增材制造标准化技术委员会(SAC/TC562)归口。本文件起草单位：共享智能铸造产业创新中心有限公司、广东峰华卓立科技股份有限公司、中机生产力促进中心有限公司、中国核动力研究设计院、中国机械总院集团江苏分院有限公司、云南增材佳唯科技有限公司、无锡市检验检测认证研究院、西北工业大学、中国机械科学研究总院集团有限公司、北京交通大学。1增材制造金属铸件用砂型性能检测方法1范围本文件规定了增材制造金属铸件用砂型性能检测的检测项目及条件、试样制备和检测报告，描述了相应的检测方法。本文件适用于增材制造制备的金属铸件用砂型的性能检测。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T5611—2017铸造术语GB/T10297—2015非金属固体材料导热系数的测定热线法GB/T19466.4—2016塑料差示扫描量热法(DSC)第4部分：比热容的测定GB/T35351增材制造术语3术语和定义GB/T5611—2017和GB/T35351界定的以及下列术语和定义适用于本文件。发气量gasevolution发气性型(芯)砂加热时析出气体的能力。注：用单位质量型(芯)砂析出的气体体积量表示，单位为毫升每克(mL/g)。灼减经105℃~110℃烘干，排除游离水的砂样在950℃~1000℃烧灼至恒重时的失重占烘干砂样总重量的百分率。透气性permeability表示紧实砂样孔隙度的指标。注：用在标准温度和98Pa气压下，1min内通过1cm²截面和1cm高紧实砂样的空气体积量表示。2高温抗压强度hightemperaturecompressivestrength在1000℃的温度下，型砂试样单位面积承受的压力。在1000℃的温度下，型砂试样定负荷下不溃散的时间。注：单位为秒(s)。高温膨胀率hightemperatureexpansionratio在1000℃的温度下，型砂试样自由膨胀后的线性变化量与试样原尺寸的百分比率。在恒定的压力下，单位质量的物体温度升高1℃所需的热量。注：单位为焦耳每千克摄氏度[J/(kg·℃)]。4检测项目及条件金属铸件砂型的高温性能有高温抗压强度、高温耐热时间和高温膨胀率。金属铸件砂型常温力学性能有抗拉强度、抗除另有规定外，检测实验室宜具有下述环境条件：a)温度：15℃~35℃;b)相对湿度：≤80%;35试样制备5.1制作条件5.1.1检测试样和金属铸件用砂型宜用相同型号的设备、相同的工艺参数、相同的打印取向、相同规格和批次的材料打印成形，或有约定的另行规定。5.1.2试样成形后应做好标识并与砂型同等条件下保存，并记录环境相对湿度和温度值。5.2高温性能试样5.2.1每组试样的数量不应少于5个。5.2.2圆柱体试样，试样尺寸为φ12mm×20mm,受力面为圆柱体的两端面。5.2.3制备过程中高度方向为打印方向。注：打印方向为增材制造工艺材料叠加方向。5.3常温力学性能试样5.3.1每组试样的数量不应少于5个。5.3.2力学性能试样类型如下：b)常温抗压强度和抗剪强度为φ40mm×40mm圆柱形试样，圆柱体高度方向为打印方向；c)常温抗弯强度为长条形试样，如图2,长条形试样的厚度方向为打印方向。单位为毫米打印方向4单位为毫米 打印方向图2长条形试样5.4理化性能试样密度试验用圆柱形试样(φ40mm×40mm)。5.4.2发气量及灼烧减量试样选取力学性能试验后的断裂试样，用试样的断裂面相互之间进行研磨，磨出10g左右的粉末，将粉末在恒温(105±5)℃电烘箱中烘2h,取出放入干燥器中冷却至室温备用。利用增材制造方式制成高度为(50±1)mm的圆柱形标准试样，高度方向为打印方向，并在室温条件下硬化24h。5.4.4热传导试样5.4.4.1试样为两块尺寸不小于40mm×80mm×114mm的互相叠合的长方体(见图3)或为两块横断面直径不小于80mm,长度不小于114mm的半圆柱体叠合成的圆柱体，试样的结合面应与增材制造设备的XY面平行。5.4.4.2试样互相叠合的平面应平整，其不平度应小于0.2%,且不大于0.3mm。以保证热线与试样及试样的两平面贴合良好。5.4.4.3在其叠合面上磨出沟槽，用来安放测量探头。沟槽的宽度与深度应与测量探头的热线和热电偶丝直径相适应。用从被测量试样上取下的细粉末加少量的水调成砂型粉末混合物，将测量探头嵌粘在沟槽内，以保证良好的热接触。粘好测量探头的试样，需经干燥后，方能试验。单位为毫米图3试样尺寸示意图5GB/T43365—20235.4.5比热容试样从砂型上(不影响形状尺寸的部位)或其他性能试验的试样上取得的粉末颗粒，试样量不应小于6检测方法6.1高温性能型砂高温强度仪器。注：见JB/T13037—2017。6.1.2高温抗压强度检测6.1.2.1将型砂高温强度试验仪加热炉升温，到达设定温度1000℃。将夹装调节好的试样放入炉套中，开始保温计时，1min后，仪器测力机构以1mm/s的速率对试样加载，记录测量过程中的最大负荷。6.1.2.2试样的高温抗压强度CSr按公式(1)计算。式中：CSr——高温抗压强度，单位为兆帕(MPa);Fmx——试样承受的最大载荷，单位为牛(N);S——试样的截面积，单位为平方毫米(mm²)。6.1.3高温耐热时间6.1.3.1将型砂高温强度试验仪加热炉降到适当位置，使待测试样的位置位于炉子中间，将加热炉升温，到达设定温度1000℃。6.1.3.2将试样放入炉膛中间，施加0.2MPa的定负荷，开始记录直至试样溃散时持续的时间，即为定负荷下的高温耐热时间tr。6.1.4.1将型砂高温强度试验仪加热炉降到适当位置，使待测试样的位置位于炉子中间，将加热炉升温，到达设定温度1000℃。6.1.4.2将试样放入炉套中间，记录试样受热自由膨胀后变形传感器显示的最大变形量。6.1.4.3试样的高温膨胀率ERr,按公式(2)计算。式中：……………ERr——试样定负荷下的高温膨胀率；△L——试样自由膨胀后的最大变形量，单位为毫米(mm);20.00——试样原始尺寸，单位为毫米(mm)。6.1.5数据处理测定5个试样，去掉最大值和最小值，将剩下的三个数值取平均值，作为最终结果。如果三个数值6中任何一个数值与平均值相差超出10%,试验需要重新进行。6.2常温强度型砂强度试验机。6.2.2.1测定抗压强度时，将抗压试样置于预先装置在砂型强度试验机上的抗压夹具上(见图4),逐渐加载，直至试样破裂，其强度值可直接从仪器中读出。图4抗压强度试样装置示意图6.2.2.2测定抗剪强度时(见图5),将抗剪夹具置于仪器上，操作方法按6.2.2.1的规定执行。图5抗剪强度试样装置示意图6.2.2.3测定抗拉强度时(见图6),将抗拉夹具置于仪器上，然后将抗拉试样放入夹具中，逐渐加载，直至试样断裂，其抗拉强度值可直接从仪器中读出。图6抗拉强度试样装置示意图6.2.2.4测定抗弯强度时(见图7),将抗弯夹具置于仪器上，然后把长条形试样放在夹具上，使三角刃头对准试样中心位置，逐渐加载，直至试样破裂，读出或计算数据。7GB/T43365—2023图7抗弯强度试样装置示意图6.2.3数据处理将测得的数值去除1个最大值和1个最小值后，取剩余数值的算术平均值，作为所测砂型的常温强度。6.3理化性能测量圆柱形试样(φ40mm×40mm)的体积(V)和质量(m),按照公式(3)计算得出砂型的密度。式中：p——砂型的密度，单位为克每立方厘米(g/cm³);V——圆柱形试样的体积，单位为立方厘米(cm³);m——圆柱形试样的质量，单位为克(g)。测量并计算至少5个试样的密度值，将计算所得的数值去除1个最大值和1个最小值后，取剩余数值的算术平均值，作为所测砂型的密度。6.3.2发气量发气量测量所需的装置包括：a)造型材料用发气性测定仪；b)称量精度不小于0.01g的称量设备；c)加热温度不小于1000℃的加热设备；d)试样舟。843365—2023试验步骤造型材料用发气性测定仪升温至相应测定温度(见表1)后，称取试样1.00g置于试样舟中(使用前试样舟需经1000℃灼烧30min后，置于干燥器中冷却到室温),在监控状态下，将试样舟送入发气性测定仪的石英管红热部分，迅速用塞子将管口封闭，同时，发气性测定仪的记录部分开始工作，记录数据。表1不同砂试样的测定温度名称覆膜砂呋喃树脂砂及其他测定温度/℃6.3.2.3数据处理记录其发气速度和最大发气量。3次平行测定结果的平均值作为该试样的测定结果。其中任何一个试验结果与平均值相差超出10%时，试验应重新进行。注：平行测定指取几份同一试样，在相同的操作条件下对它们进行测定。能减少随机误差。6.3.3灼烧减量灼烧减量测量所需的装置包括：a)马弗炉；b)瓷坩埚；c)分析天平，精度0.0001g。6.3.3.2试验步骤称取约1g试样，精确到0.0001g,置于已恒重(两次灼烧称量的差值≤0.0002g)的坩埚中，放入高温炉中，从低温开始逐渐升温至950℃~1000℃,保温1h,取出稍冷，立即放入干燥器中，冷却至室温并称重。重复灼烧(每次15min)称重，直至恒重(两次灼烧称量的差值≤0.0002g为恒重)。6.3.3.3数据处理6.3.3.3.1灼烧减量以质量分数Xs计，数值以%表示，按公式(4)计算：………(4)式中：G₁——灼烧前试样和坩埚的质量，单位为克(g);G₂——灼烧后试样和坩埚的质量，单位为克(g);G₃——试样的质量，单位为克(g)。6.3.3.3.2实验室之间分析结果的差值应符合表2的规定。9表2实验室之间不同灼烧减量条件下的允许差%灼烧减量(质量分数)允许差检测透气性的装置：a)圆柱形标准试样筒；b)智能透气性测定仪或直读式透气性测定仪；c)带有干透气性测定的附件。快速法测干透气性按如下步骤：a)测定干透气性时，将室温下的标准试样放在测干透气性的试样筒内，用打气筒使试样筒内的橡皮圈充气密封。然后放到透气性测定仪的试样座上，使两者密合。再将按(旋)钮调至“测试”或“工作”位置，从数显屏或微压表上直接读出透气性的数值。b)当试样透气性大于或等于50时，应采用1.5mm的阻流孔；当试样透气性小于50时，应采用0.5mm的阻流孔。每种试样的透气性测定3次，其结果应取平均值，但其中任何一个试验结果与平均值相差超出10%时，试验应重新进行。将透气性测定仪试样座上的阻流孔部件卸下，然后将气钟提至钟内空气容积为2000cm³的标高处，将内有试样的试样筒放到透气性测定仪的试样座上，使两者密合。再将旋钮旋转至“工作”位置，同时用秒表测定气钟内2000cm³空气通过试样的时间，并由微压表中读出试样前的压力。透气量K按公式(5)、公式(6)计算：GB/T43365—2023式中：V——通过试样的空气的体积，V=2000,单位为立方厘米(cm³);F——试样断面面积，F=19.635,单位为平方厘米(cm²);p——试样前的压力，单位为帕(Pa);t——2000cm³空气通过试样的时间，单位为分(min);H——试样高度，H=5,单位为厘米(cm)。6.3.5热传导热传导试验所需的装置应符合GB/T10297—2015中第5章的要求。6.3.5.2试验步骤试验数据按照GB/T10297—2015中第7章的规定执行。6.3.5.3试验数据处理试验数据按照GB/T10297—2015中第8章的规定执行。6.3.6比热容比热容测定包括以下装置。——DSC仪器，主要性能如下：●能以