图1：施力前后试样紧实率示意图
紧实率是铸造厂潮模砂最基本和最常见的测试之一。准确测量和控制紧实率能让铸造厂减少其他参数的变化，包括湿压强度、含水量、脆碎性、流动性、刚度、密度、透气性和湿拉强度。除了GFN和砂粒分布,基本上涵盖潮模砂的每项测试。
但紧实率究竟是什么呢？
紧实率测量松散堆积的砂样在外力的作用下被压缩的百分比，表示一定体积砂的高度减少量，如图1所示。潮模砂的紧实率通常在35-50%之间。该测试高度反应了含水量的变化。这些结果有助于监测水分含量，并指导在混砂搅拌过程中加水。外力施加到砂样的顶部时，砂被压实。紧实率越高，砂被压实的高度越大。
紧实率至关重要，如果太低，容易导致铸件边缘易碎、难以脱模和渗透挤压方面的缺陷。如果太高，可能会导致表面光洁度差、胀箱、气孔、缩孔、针孔，以及砂型壁移动，导致铸件膨胀和尺寸过大等缺陷。
多年来，铸造厂都在使用传统的3夯实法来测量紧实率。此3夯实仪器在混砂机平台和型砂实验室皆为常见。该测试有助于确定混砂机的加水量。紧实率自动控制器（造型单元）和数显紧实率测试仪（实验室）的开发已经取代了许多传统的3夯实仪器，如图2所示。
（a）型砂制样锤 （b） 数显紧实率测试仪（c） 紧实率自动控制器
图2 3夯实仪器示意图
传统的3夯实测试法
3夯实测试法可以追溯到20世纪20年代，是对手感测量法的一种显著改进。为什么是3夯实测量，不是4夯实测量呢？Ries和Nevin在铸钢厂证明了3夯实法是砂型承受外力的最理想方法。他们测量了压痕，回到实验室进行测试，发现3夯实制样锤才能复制出相同直径的压痕。14磅重2”塞头的3夯实法就由此而来。最近，越来越多的研究证明此方法可行。
传统的3夯实测试法
3夯实测试法可以追溯到20世纪20年代，是对手感测量法的一种显著改进。为什么是3夯实测量，不是4夯实测量呢？Ries和Nevin在铸钢厂证明了3夯实法是砂型承受外力的最理想方法。他们测量了压痕，回到实验室进行测试，发现3夯实制样锤才能复制出相同直径的压痕。14磅重2”塞头的3夯实法就由此而来。最近，越来越多的研究证明此方法可行。
数显紧实率测试仪
图3 数显紧实率测试仪
数显紧实率测试仪已被广泛应用于紧实率测试，好比自动造型机，比传统的制样锤仪器更优越。数字读数还消除了操作员的读取错误，因为读取数字比量标尺读数更简单。
此测试仪由一个气动调节器和一个控制气缸输送压力的阀门组成。气缸压缩砂试样后，测试仪会自动计算出紧实率、位移和挤压压力并以数字显示出来。
数显测试仪的试样重量体积密度与紧实率成反比。由于不同的型砂具有不同的密度和含水量，以及其他成分差异，制作标准砂试样的多少可能因铸造厂而异，也可能因日而异。如果您不清楚制作标准砂试样的所需量，建议开始可以用165g，将此数值输入至数显紧实率测试仪中，完成第一次测试后，测试仪就能自动确定准确的所需量。
不同测试方法的数据比较
作为美国铸造协会（AFS） 4M潮模砂委员会的成员，一群铸造厂对传统3夯实测试法和气动测试法进行了比较。这项研究结果发表于2022 AFS型砂铸造大会上。图3的总结图显示，测试结果呈现出一致的趋势，显示出强烈的关联性。相同砂试样上，气动测试法的数值略高于3夯实测试法。铸造厂普遍认为可以相应调整其实验室规格，用气动紧实率测试仪取代3夯实制样锤。
图4 气动数显紧实率测试仪和传统3夯实制样锤对6套潮模砂系统的同一砂试样的测量结果图
来源：Simpson Technologies Corporation
编辑：于浩
校对：刘冬梅
审核：曲学良
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