国内外精铸模料性能试验方法对比和评述

作者：信息来源:陈冰 2006-2-12

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摘要：简明扼要地介绍了国外流行最广的美国精铸协会标准ICI-B-7《模料标准试验方法》和国内当前流行的中国国家标准GB/T14235-93《熔模铸造模料性能测定方法》和同名的航空工业标准(HB5350-86)，并对以上标准进行了比较，在此基础上提出了一些意见和建议。关键词：熔模铸造模料试验方法标准1国内外模料性能试验方法对比目前熔...

摘　要：简明扼要地介绍了

外流行最广的美国精铸协会标准ICI-B-7《模料标准试验方法》和国内当前流行的中国国家标准GB/T14235-93《熔模铸造模料性能测定方法》和同名的航空工业标准(HB5350-86)，并对以上标准进行了比较，在此基础上提出了一些意见和建议。
关键词：熔模铸造　模料　试验方法　标准

1　国内外模料性能试验方法对比

目前熔模精铸模料性能试验方法国外最流行的

美国精密铸造协会标准(ICI-B-7),包括环球软化点、针入度、粘度、流动性、灰分、密度、表面缩陷倾向、尺寸稳定性等共8个项目，其中环球软化点、针入度、灰分等项基本上引用美国试验及材料协会标准(ASTM)，其余则是该协会自行制订的。我国比较流行的精铸模料性能试验方法标准有两套：一套是中国国家推荐标准(GB/T 14235-93),包括熔点(冷却曲线法)、强度、表面硬度、收缩率、热稳定性、灰分、流动性、粘度、酸值等9项。另一套是中国航空工业行业标准(HB 5350-86)，包括线收缩率、热变形量、抗弯强度、表面硬度、灰分、粘度、熔模—粘结剂接触角等7项，而熔点、滴点、环球软化点等项引用石油化工部和林业部有关标准，未列入

套标准中。表1对上述这些性能试验方法进行了简明的介绍和比较。

表1　国内外熔模铸造模料性能试验方法对比
试
验
项
目国外试验方法国内试验方法比　较试验方法标准
代号和名称方法原理或要点试验方法标准
代号和名称方法原理或要点熔
点ASTM D87《石蜡的熔点(冷却曲线法)》在试样凝固过程中，冷却曲线上第一次出现停滞期的温度GB/T 2539-81《石蜡熔点(冷却曲线)测定法》
GB/T 14235.1-93《熔模铸造模料熔点测定方法(冷却曲法线)》在试样凝固过程中，冷却曲线上第一次出现停滞期的温度方法原理和步骤基本相同，有可比性。但此法只适用于石蜡、硬脂酸之类的晶质材料，而不适合模料混合料，故国外不作为模料性能的测定方法滴
点ASTM D566《润滑脂的滴点》以设定速度升温，从脂杯中滴下第一滴试样液滴的温度SH/T 0115-92《润滑脂和固体烃滴点测定法》以设定速度升温，从脂杯中滴下第一滴试样液滴的温度方法原理和步骤基本相同，结果有可比性，国内精铸行业常用滴
熔
点ASTM D127《石蜡(包括软蜡)的滴熔点》以设定速度升温，从温度计上滴下第一滴试样液滴的温度GB/T 8026-87《石油蜡和石油脂滴熔点测定法》以设定速度升温，从温度计上滴下第一滴试样液滴的温度此方法比ASTM D566简单，国外精铸行业常用冻
凝
点ASTM D938《石蜡(包括软蜡)的凝点》在设定条件下冷却，试样在温度计上停止流动的温度SH/T 0132-92《石油蜡冻凝点测定法》在设定条件下冷却，试样在温度计上停止流动的温度方法原理和步骤基本相同，有可比性，但国内精铸行业一般不进行此项试验环化球点
软ASTM D36-86《石油沥青软化点试验方法(环球法)》以设定速度升温，放置在试样上的标准钢球下坠时的温度GB/T 4507-84《石油沥青软化点测定法》以设定速度升温，放置在试样上的标准钢球下坠时的温度方法原理和步骤基本相同，有可比性环球软化点ASTM E28《用环球仪测定软化点的试验方法》
ICI-B-7(3.0)《软化点的测定》以设定速度升温，放置在试样上的标准钢球下坠时的温度国内无相应的试验方法　与ASTM D36-86的区别是增加了搅拌器，国外应用普遍　耐热性国外一般不测　GB/T 14235.1-93《熔模铸造模料热稳定性测定方法》
HB 5350.2-86《熔模铸造模料热变形量测定方法》试样悬臂伸出端下垂2 mm时的温度

设定温度下保温2 h，试样悬臂伸出端的下垂量国外一般不进行此项试验，可能是由于国外制模间都有恒温条件线收缩率国外常用测定阶梯形试样不同厚度处收缩率的方法，但未形成标准　GB/T 14235.4-93《熔模铸造模料线收缩率测定方法》
HB 5350.1-86《熔模铸造模料线收缩率测定方法》试样尺寸：φ100 mm×6 mm
试样尺寸：φ100 mm×4 mm试样形状、尺寸相差悬殊，试验结果没有可比性体收缩国外常用热机械分析法测定模料的体膨胀率，但未形成标准试样从室温加热至预定温度时的体积变化率国内无相应的试验方法　　表面缩陷倾向ICI-B-7《凹陷或缩陷的测定》试样(φ50 mm×25
mm)压成后，试样边缘与中心厚度差Δh与边缘厚度h的百分比值(Δh/h)×100%国内无相应的试验方法　强度国外常用测定抗弯强度及其他力学性能的方法，但尚未形成标准试样尺寸90 mm×9 mm×9mmGB/T 14235.2-93《熔模铸造模料抗弯强度测定方法》
HB 5350.3-86《熔模铸造模料抗弯强度测定方法》试样尺寸40 mm×20 mm×6 mm国内外方法原理相同，但试样尺寸不同，试验结果有一定的可比性　硬度ASTM 1321
ICI-B-7(4.0)《坚硬度和稠度的测定(针入度方法)》在固定载荷(例如150 g)作用下5 s，标准针插入试样的深度GB/T 14235.5-93《熔模铸造模料表面硬度测定方法》
HB 5350.4-86《熔模铸造模料表面硬度测定方法》在固定载荷(100
g)作用下5 s，标准针插入试样的深度
在固定载荷(100 g)作用下5 s，标准针插入试样的深度方法原理和步骤类同，只要试验温度和载荷相同，试验结果有可比性粘度ICI-B-7《粘度的测定(带恒温器的Bookfield粘度计)》用粘度旋转计测定保持在设定温度下(如90 ℃)模料的绝对粘度GB/T 14235.8-93《熔模铸造模料粘度测定方法》
HB 5350.6-86《熔模铸造模料粘度测定方法》用旋转粘度计测定保持在设定温度下(如90 ℃)模料的绝对粘度
用旋转粘度计测定保持在设定温度下(如90 ℃)模料的绝对粘度国内方法虽未明确规定粘度计具体型号。但只要试验温度相同，试验结果仍有较大程度可比性流动性ICI-B-7《流动试验》将试样(φ10 mm×6 mm)加热至设定温度，在固定载荷(2 000 g)作用下10 min，试样被压缩的度与原长之比的百分数GB/T 14235.7-93《熔模铸造模料流动性测定方法》将试样放入毛细管流变仪并加热至预定温度，在一定载荷下将试样从毛细管挤出，测出此时的剪切应力和剪切速率以表征流动性国内方法更接近压注时的实际情况，但需专门仪器且方法较复杂；国外方法简便实用，也能在一定程度上反映模料的充型性能　灰分ICI-B-7(2.0)《总灰分的测定》将固体残渣灼烧至恒重
(1 000 ℃,30 min)GB/T 14235.3-93《熔模铸造模料灰分测定方法》
HB 5350.5-86《熔模铸造模料灰分测定方法》将固体残渣灼烧至恒重(850 ℃,60 min)
将固体残渣灼烧至恒重(850 ℃，60 min)方法原理和步骤类同，唯灼烧温度、时间有所不同，试验结果有相当程度可比性尺寸稳定性ICI-B-7《尺寸稳定性的测定》测定固定载荷(20 g)施于试样(152.4 mm×25.4 mm×12.7 mm)中央，经过不同时间之后(0.25 h、1 h、4 h、24 h)的变形量以表征模料在载荷作用下的抗变形能力。国内无相应的试验方法密度ICI-B-7《蜡和塑料的密度》称重法国外一般不测酸值国内一般不测　GB/T 14235.6-93《熔模铸造模料酸值测定方法》用化学分析法(滴定法)测定模料酸度

2　意见和建议

2.1　熔点

事实上测定熔点的方法有近10种之多(如冷却曲线法、毛细管法、显微镜法、滴点、滴熔点、冻凝点、环球软化点……)，但每一种方法都有自己特定的适用范围。国内将适用于石蜡、硬脂酸之类单纯晶态物质的GB/T 2539-81《石蜡熔点(冷却曲线)测定法》用来作为测定精铸模料熔点的标准试验方法GB/T 14235.1-93《熔模铸造模料熔点测定方法(冷却曲线法)》，这不能不认为是一个遗憾。

2.2　滴点

对于微晶质材料和蜡基模料通常应以滴点代表其熔化温度。国内过去不论蜡基还是树脂基模料都一律测定滴点。当模料液态粘度较大时，滴点的数值要比环球软化点高出10 ℃左右。容易造成熔点偏高的假象，所以美国ICI标准中没有测滴点的项目而只有测定环球软化点的试验项目，并常以此代表模料熔化温度。这对于以树脂基模料为主的美国来说无疑是正确的。测滴点的方法有二：一为ASTM D566《润滑脂的滴点》(SH/T 0115-92《润滑脂和固体烃滴点测定法》与之等效)，另一为ASTM D127《石蜡(包括软蜡)的滴熔点》。国内过去常用的是前者，其实后者操作更为简便且无需专门仪器设备，建议今后在国内推广使用。

2.3　冻凝点

所谓“冻凝点”是指试样停止流动的温度。可见这也是判断材料液-固转变，即熔化温度的一个临界点，在数值上往往只比上述几种方法的测定结果低几摄氏度，可见这里的“冻凝点”跟金属材料中的凝固点是有根本区别的。测定冻凝点的标准试验方法有ASTM D938《石蜡(包括软蜡)的凝点》(SH/T 0132-92《石油蜡冻凝点测定法》与之等效)。因为此法也比较方便实用，故国外较为流行，但以往国内精铸行业一般不测此项目。

2.4　环球软化点

这是判定树脂基模料熔化温度的主要指标，所以美国ICI将之列为有关模料性能的八个标准试验方法之一。测定环球软化点的标准方法多达3～4种(见表1)，主要差别在带搅拌和不带搅拌。二者测定结果可能相差2～3 ℃。目前国内标准都不带搅拌。显然带搅拌者加热温度更为均匀。所以ICI规定的测定模料软化点的标准方法ICI B-7《软化点的测定》是以带搅拌的方法为基础，同时将升温速度从5 ℃/min降为4 ℃/min。环球软化点这项指标国内过去不太重视。实际上滴点、滴熔点、凝点、环球软化点都是从不同侧面反映材料的熔化温度。一般来说试验结果的数值，从高到低就是按上述顺序排列的，即滴点最高而环球软化点最低。国外厂商的产品说明有的只列出一二项，也有的4项全部列出。笔者认为，作为入厂复验项目只要一二项即可，无需面面俱到。建议选择环球软化点或滴熔点。

2.5　线收缩率

国外流行采用阶梯形试样。国内则采用圆饼形试样。两种方法各有长短。国内方法简单，但未考虑熔模厚度对收缩率的影响；国外方法考虑到这种影响，对压型设计更有

考价值，但对于某一种模料却给不出一个准确的数据，各种不同模料之间也不便于比较。由于阶梯试样厚度大，所以试验结果跟国内方法相比总是偏大些。

2.6　体收缩

这对于判断蜡模表面的缩陷倾向来说无疑是一个很重要的指标。国外常用热机械分析法测定模料从室温加热到预定温度的体积膨胀率，国内则因受仪器设备等条件限制很少测定。但ICI标准ICI-B-7《收缩和缩陷的测定》，方法简便实用又无需精密昂贵仪器，建议国内推广使用。

2.7　流动性

国内外试验方法相比，国外方法ICI-B-7《流动试验》简便实用又无需精密昂贵仪器，建议国内推广使用。

2.8　其他

国内外模料性能试验方法中有一些是针对本国实际情况制订的，例如国内方法中酸值和耐热性的测定方法国外就没有，而国外方法中密度和尺寸稳定性的测定国内也没有，这些也就没有必要强求一律了。

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