ces委04 in G 十华人民共和国国家标准 GB/T 43365一2023 增材制造 金属铸件用砂型性能检测方法 Additive manufacturing一Test method of sand mold properties for metal casting 2023-11-27 发布 2024-06-01 实施 GB/T 43365一2023 目 次 2 规范性引用文件pe 4 检测项目及条件 ee 2 4.1 高温性能 pp 4.2 常温力学性能2 4.3 理化性能“eeeeeeseeeeeeee ee 5 试样制备 sseesosdeesaeeeesesooeoetroeosaeneaevasoeoosoastoeesey dataoatyoeaoeoedoaeroteeotooaleresociae 3 5.T 制作条伴 oeseseeeseeeeeeeeedeeeeeeeneeeeeeeeeeeeeeeoeeasoealeoeeeeoeooeoooedeotoeeeoooroaoootoreooeee 8 5.2 ”高温性能试样 ee ve ee eve 5.3 ”常温力学性能试样 3 5.4 理化性能试样 6检测方法5 6.1 高温性能ppp 5 6.2 常温强庆 eve 7 荷济报关ee] 靖考文献 图1 “8?”字形试样 3 图2? 长条形试样 图4 抗压强度试样装置示意图 Ne 6 图5 抗前强度试样装置示意图 oseeeeeooeeeeeeeeeeeeoooeeoeoeeeeeeeeey 6 图6 抗拉强度试样装置示意图 oevogoeeeeeeeavoyeesedeeosrereestsseerhoereteseoseeeendoooeoeeeeeoseeeeqetoreoeeroee 6 图7 抗弯强度试样装置示意图 ee 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盖pp 0 T GB/T 43365一2023 前 言 本文件按照 GB/T 1.1一2020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/TC 562)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。 本文件主要起草人:薛蕊莉、金机、白晋成.薛莲、何戈宁 .庄百亮,.冯强、刘品琳、林讲、杨国梁、朱政、 开 GB/T 43365一2023 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/T 5611一2017 ”铸造术语 GB/T 10297一2015 非金属固体材料导热系数的测定”热线法 GB/T 19466.4一2016 塑料 差示扫描量热法(DSC) 第4部分:比热容的测定 GB/T 35351 增材制造”术语 3 术语和定义 GB/工 5611一2017 和 GB/T 35351 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 发气量 gas evolution 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CmL/g) 。 [来源:GB/T 5611-一2017,4.6.32,有修改] 3.2 灼烧减量 loss on ignition 灼减 经 105 人一110 烘干 ,排除游离水的砂样在 950 吧一1 000 它烧灼至恒重时的失重占烘干砂样总 重量的百分率。 [来源:GB/T 5611-一2017,4.6.46] 3.3 透气性 ”permeability 表示紧实砂样孔隙度的指标。 注: 用在标准温度和 98 Pa 气压下,1 min 内通过 1 cm? 截面和1 cm 高紧实砂样的空气体积量表示 。 [来源:GB/T 5611-一2017,4.6.31] 1 GB/T 43365一2023 3.4 高温抗压强度 high temperature compressive strength CS 在1000 的温度下 ,型砂试样单位面积承受的压力。 注: 单位为兆由(MPay) 。 [来源:JB/T 13037一2017,2.1,有修改] 3.5 高温耐热时间 “high temperature heat tolerance time 8 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) 。 [来源:JB/T 13037一2017,2.2,有修改] 3.6 高温膨胀率 high temperature expansion ratio ER， 在10005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。 注: 用%%表示。 [来源:JB/T 13037一2017,2.3,有修改] 3.7 比热容 。 specific heat capacity 在恒定的压力下 ,单位质量的物体温度升高 1 它所需的热量。 注: 单位为焦耳每千克摄氏度[J/(kg。'C)]。 4 检测项目及条件 4.1 高温性能 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。 4.2 ”常温力学性能 金属铸件砂型常温力学性能有抗拉强度 .抗压强度 .抗弯强度和抗剪强度 。 4.3 理化性能 金属铸件用砂型理化性能有密度 .发气量 ,灼烧减量.透气性 、热传导和比热容。 4.4 检测环境条件 除另有规定外,检测实验室宜具有下述环境条件: a) 温度:15 一35 "CC b) 相对湿度:委80%%; c) 大气压力:75 kPa一106 kPa。 2 GB/T 43365一2023 5 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 &%12 mmX20 mm,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琶加方向。 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 : a) 常温抗拉强度为“8字形试样,如图 1 “8字形试样的厚度方向为打印方向; b) 常温抗压强度和抗剪强度为 %&40 mmX40 mm 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 RE 巡 Te 人 NT23. 3 R48.2 人 引导虑蕊名， es 区 L_ 36 打印方向 [sa | 一| 图 1 “8”字形试样 3 GB/T 43365一2023 单位为毫米 打印方向 二 日 | 151 生生维款 0 图2 长条形试样 5.4 理化性能试样 5.4.1 密度试样 密度试验用圆柱形试样(%40 mmX40 mmy) 。 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 10 g左右的粉末,将粉 末在恒温(105士5)和电烘箱中烘 2 h,取出放和人干燥器中冷却至室温备用。 5.4.3 ”透气性试样 利用增材制造方式制成高度为(50士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 24 h。 5.4.4 热传导试样 5.4.4.1 ，试样为两块尺寸不小于 40 mmX80 mmX1ll4 mm 的互相县合的长方体(见图 3)或为两块横 断面直径不小于 80 mm ,长度不小于 114 mm 的半圆柱体县合成的圆柱体,试样的结合面应与增材制 造设备的 XY 面平行。 5.4.4.2”试样互相县合的平面应平整 ,其不平度应小于 0.2% ,且不大于 0.3 mm。以保证热线与试样及 试样的两平面贴合良好。 5.4.4.3 ”在其释合面上磨出沟槽,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 ,将测量探头秋粘 在沟梭内,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 一人、人、 了马汪 sw 局 了六 入 ] 入 <。 2 图3 试样尺寸示意图 4 GB/T 43365一2023 5.4.5 ”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 5 mg。 6 检测方法 6.1 高温性能 6.1.1 装置 型砂高温强度仪吉。 注: 见 JB/T 13037一2017 。 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 1 000 。将夹装调节好的试样放入炉套 中,开始保温计时,1 min 后,仪器测力机构以1 mmys 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 CS 按公式(1)计算。 CS 一 S (1) 式中: CS 一一高温抗压强度 ,单位为兆由(MPay) ; 下ws一一试样承受的最大载荷,单位为牛(N); S ”一一试样的截面积,单位为平方毫米(mm ) 。 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 1 000 Y 。 6.1.3.2 ”将试样放入炉膛中间 ,施加 0.2 MPa 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 条。 6.1.4 高温膨胀率 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 1000C。 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需显示的最大变形量。 6.1.4.3 ”试样的高温膨胀率 ERT ,按公式(2)计算。 式中 : ERr ”一一试样定负荷下的高温膨胀率; AL ，一一试样自由膨胀后的最大变形量,单位为毫米(mmy); 20.00 一一试样原始尺寸,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 GB/T 43365一2023 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 6.2.1 装置 型砂强度试验机。 6.2.2 ”试验步骤 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。 RS -一 srt二机 -一/ 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。 聘S人和信-线 AH | 下 | 昌 人 上-虞 | 攻直 3 入 GZ | 大 f叶) 图6 抗拉强度试样装置示意图 6.2.2.4 测定抗膏强度时(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 ,使三角叉 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。 6 GB/T 43365一2023 站 外 ， WO -全 L 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 6.3.1 密度 6.3.1.1 测试步骤 测量圆柱形试样(440 mmX40 mm)的体积(w)和质量(xz ) ,按照公式(3)计算得出砂型的密度。 772 式中 : po 一一砂型的密度 ,单位为克每立方厘米(g/cmns ) ; V一一圆柱形试样的体积,单位为立方厘米(cms ) ; 7一一圆柱形试样的质量,单位为克(g) 。 6.3.1.2 ”数据处理 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 6.3.2.1 装置 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 0.01 g 的称量设备; c) 加热温度不小于1 000 的加热设备; d) 试样舟。 7 GB/T 43365一2023 6.3.2.2 ”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 1.00 g 置于试样舟中(使用前 试样舟需经 1 000 人灼烧 30 min 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,迅速用塞子将管昌封闭,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 履膜砂 哮喃树脂砂及其他 测定温度/人C 1 000 850 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 6.3.3.1 装置 灼烧减量测量所需的装置包括: a) 马弗炉; b) 资寺塌; c) 分析天平 ,精度 0.000 1 g。 6.3.3.2 ”试验步骤 称取约 1 g 试样 ,精确到 0.000 1 g,置于已恒重(两次灼烧称量的差值乏0.000 2 g)的卉塌中,放入 高温炉中,从低温开始逐渐升温至 950 一1 000 ,保温1 h,取出稍冷,立即放人干燥器中 ,冷却至室 温并称重。重复灼烧(每次 15 min)称重,直至恒重(两次灼烧称量的差值乏0.000 2 g 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 X。计,数值以%表示 ,按公式(4)计算 ; X， -二 X100叫 joinsinsesastseoooriiieao( 丰] 式中， Gi一一灼烧前试样和埋塌的质量,单位为克(g); G;一一灼烧后试样和卉塌的质量,单位为克(g); G;:一一试样的质量 ,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。 8 GB/T 43365一2023 表2 实验室之间不同灼烧减量条件下的允许差 听 灼烧减量(质量分数) 的 委0.50听 0.07听 盖0.50%%一1.00昕 0.15听 二1.00站一5.00听 0.20听 之5.00昕 0.50听 6.3.4 ”透气性 6.3.4.1 装置 检测透气性的装置 ; a) 圆柱形标准试样简; b) 智能透气性测定仪或直读式透气性测定仪; c) 带有王透气性测定的附件。 6.3.4.2 ”快速法 6.3.4.2.1 试验步骤 快速法测干透气性按如下步又: 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简内,用打气简使试样简内的橡 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 1.5 mm 的阻流孔;当试样透气性小于 50 时,应采用 0.5 mam 的阻流孔。 6.3.4.2.2 ”结果的表述 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。 6.3.4.3 ”标准法 6.3.4.3.1 试验步骤 将透气性测定仪试样座上的阻流孔部件代下,然后将气钟提至钟内空气容积为 2 000 cms 的标高 处 ,将内有试样的试样简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 2 000 cms 空气通过试样的时间 ,并由微压表中读出试样前的压力。 6.3.4.3.2 ”结果的表述 透气量 民 按公式(5)、公式(6)计算 : 9 GB/T 43365一2023 _工 et V=K 方 (5) 民_YH _509.29 ee 节思 力t 式中， VY 一一通过试样的空气的体积,V王2 000,单位为立方厘米(cms ) ; 下 一一试样断面面积,下王19.635 ,单位为平方厘米(cm2 ) ; 六 一一试样前的压力,单位为由(Pa) ; 1 一一2 000 cms 空气通过试样的时间 ,单位为分(min) ; 互一一试样高度,瓦5 ,单位为厘米(cmy) 。 6.3.5 ”热传导 6.3.5.1 装置 热传导试验所需的装置应符合 GB/T 10297一2015 中第 5 章的要求。 6.3.5.2 ”试验步骤 试验数据按照 GB/T 10297一2015 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/T 10297一2015 中第 8 章的规定执行。 6.3.6 ”比热容 6.3.6.1 装置 比热容测定包括以下装置。 一一DSC 仪器 ,主要性能如下 : e@ 能以50%/min~200 /min 的速率,等速升温或降温; e 能保持试验温度恒定在士0.5 CC内至少 60 min; e 能够进行分段程序升温或其他模式的升温; e@ 气体流动速率范围在 10 mL/min~50 mLy/min,偏差控制在士10%范围内; e 温度信号分辨能力在 0.1C内,噪声低于0.5 5C; e@ 为便于校准和使用,试样量最小应为 1 mg(特殊情况下 ,试样量可以更小); e 仪器能够自动记录 DSC 曲线,并能对曲线和准基线间的面积进行积分,依差小于 2%%; e 配有一个或多个样品支持器的样品架组件。 一一寺塌,主要性能如下 : e@ 用来装试样和参比样,由相同质量的同种材料制成,在测量条件下 ,不与试样和气氛发生 物理或化学变化; e@ 应具有良好的导热性能,能够加盖和密封,并能承受在测量过程中产生的过压; e@ 试样地塌和参比物(校准物质)卉塌应具有相同的形状和材质,质量尽可能接近,相差不超 过 0.1 mg。 一一分析天平:称量准确度为士0.01 mg。 10 GB/T 43365一2023 6.3.6.2 ”试验步骤 试验步骤按照 GB/T 19466.4一2016 中第 8 章的规定执行。 6.3.6.3 ”数据处理 试验数据处理按照 GB/T 19466.4一2016 中第 9 章、第 10 章的规定执行。 7 检测报告 试验报告应包含但不限于以下内容， a) 委托单位及产品名称; b) 试样材料的规格型号; c) 检测项目名称; d) 检测仪器的型号和编号; e) “执行标准编号; f) 检测日期.报告编号; g) 试样编号和结果。 11 GB/T 43365一2023 参考 文 献 [1] JBMT 13037一2017”覆膜砂高温性能试验方法 12