GB/T 14235.2-2018 熔模铸造低温模料 第2部分：使用性能试验方法

　　ICS 7 1 . 040 . 50 J 3 1

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 14235. 2—2018

　　代替 GB/T 14235 . 2—1993, GB/T 14235 . 5—1993, GB/T 14235 . 9—1993

　　熔模铸造低温模料

　　第 2 部分：使用性能试验方法

　　Low temperaturepatternwaxmaterialsforinvestmentcasting—

　　part2：Testingmethodsforusabilityproperties

　　2018-12-28 发布 2019-05-01 实施

　　国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 14235 . 2—2018

　　GB/T 14235 . 2—2018

　　前 言

　　GB/T 14235《熔模铸造低温模料》分为 2 个部分：

　　— 第 1 部分：物理性能试验方法;

　　— 第 2 部分：使用性能试验方法。

　　本部分为 GB/T 14235 的第 2 部分。

　　本部分按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本部分代替 GB/T 14235 . 2—1993《熔模铸造模料 抗弯强度测定方法》，GB/T 14235 . 5—1993《熔模铸造模料 表面硬度测定方法》，GB/T 14235 . 9—1993《熔模铸造模料 热稳定性测定方法》3 项标准;本部分是将 GB/T 14235 . 2—1993, GB/T 14235 . 5—1993 和 GB/T 14235 . 9—1993 3 项标准整合修订 。本部分与被代替的 3 项标准相比，主要技术内容变化如下：

　　— 修改了标准的适用范围(见第 1 章);

　　— 增加了熔模铸造模料黏结剂润湿角的测定方法(见第 6 章);

　　— 增加了试验报告(见第 7 章);

　　— 附录 A 给出了本部分与被代替的 3 项标准的差异对照表。

　　本部分由全国铸造标准化技术委员会(SAC/TC 54)提出并归口 。

　　本部分负责起草单位：宁波吉威熔模铸造有限公司。

　　本部分参加起草单位：东营嘉扬精密金属有限公司、东风精密铸造有限公司、苏州泰尔航空材料有限公司、南京优耐特精密机械制造有限公司、青岛新诺科铸造材料科技有限公司。

　　本部分主要起草人：罗绍康、许罗东、魏智育、陈亚辉、段继东、马波、蓝勇、李毅、张晓、宋珊珊、朱顺锋、李华、邵斌、武超。

　　本部分所代替标准的历次版本发布情况为：

　　—GB/T 14235 . 2—1993 ;

　　—GB/T 14235 . 5—1993 ;

　　—GB/T 14235 . 9—1993 。

　　GB/T 14235 . 2—2018

　　熔模铸造低温模料

　　第 2 部分：使用性能试验方法

　　1 范围

　　GB/T 14235 的本部分规定了熔模铸造低温模料的抗弯强度、表面硬度、热稳定性和熔模-黏结剂润湿角等使用性能的试验方法。

　　本部分适用于熔模铸造低温模料的抗弯强度、表面硬度、热稳定性和熔模-黏结剂润湿角等使用性能的测定。

　　2 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　2.1

　　低温模料的室温抗弯强度 bendingstrength atambienttemperatureoflow temperaturepattern waxmaterials

　　一定加载速度下静态弯曲至脆断时的载荷所求得的强度。

　　3 抗弯强度的测定

　　3 . 1 室温抗弯强度的测定方法概述

　　用制备好的膏状或液态模料，压制成规定尺寸的强度试样，试样在一定温度下放置 24 h后，用弯曲性能测试仪测出其静态弯曲脆性断裂的载荷峰值，并用力学公式计算出试样的抗弯强度。

　　3 . 2 仪器与设备

　　测定抗弯强度所用的器具：

　　— 弯曲性能测试仪：弯曲性能测试仪上安装的试样夹具见图 1,支点间距 30 mm。

　　— 水银温度计：测温范围为 0 ℃ ~200 ℃ ,精度为 1 ℃ 。

　　— 表面温度计：测温范围为 0 ℃ ~100 ℃ ,精度为 1 ℃ 。

　　— 恒温水浴：温度控制精度 ±1 ℃ 。

　　— 游标卡尺：量程为 0 mm~150 mm,精度为 0.02 mm。

　　— 压注机：气动或液压活塞式压注机或射蜡机。

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　　单位为毫米

　　图 1 试样夹具示意图

　　3 . 3 试样的制备

　　3 . 3 . 1 压型型腔及模口，尺寸形状见图 2 。

　　3.3.2 试块尺寸：20 mm×40 mm×6 mm。

　　单位为毫米

　　图 2 试样压型示意图

　　3 . 3 . 3 压注温度选用实际生产中认定的最佳温度值、压注温度波动范围控制在 ±1 ℃内。

　　3 . 3 . 4 压注压力为(1 . 18±0 . 02) MPa,选用其他压注压力时要在试验报告中注明。

　　3.3.5 压型温度为(28±1) ℃ ,保压时间为(100±10) s。

　　3 . 3 . 6 将模料装入预热至压注温度的模料筒内进行压注，每次装料只能压注一次，压注完毕，蜡筒内的余料厚度不得小于 20 mm。

　　3 . 3 . 7 模料试样不得有裂纹、气孔、机械损伤、冷隔等缺陷。 迎光透视检查试样，内部不应有孔洞。

　　3 . 3 . 8 重复压制合格试样 9 个以上。

　　3 . 3 . 9 试样放入(20±0 . 5) ℃的恒温水浴中保温 4 h,取出擦干待测，存放期内试样不得弯曲变形。

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　　3 . 4 试验步骤

　　3 . 4 . 1 用游标卡尺测量试样尺寸。

　　3 . 4 . 2 将试样存放在试验机装制夹具支架上，不得歪斜或倾斜。 压头固定在加载杆上，其刃 口应与支架上的两个刃口相平行，且处于中间位置。

　　3 . 4 . 3 开动试验机加载，加载速率为 1 . 5 N/s~2 N/ s。

　　3 . 4 . 4 记录试样断裂时的载荷。

　　3 . 4 . 5 断口有缺陷时，试验无效。

　　3 . 5 试验结果的计算

　　3 . 5 . 1 将测试结果代入式(1),求出模料的抗弯强度。

　　…………………………( 1 )

　　式中：

　　σw —抗弯强度，单位为兆帕(MPa) ;

　　F — 试样断裂时的载荷，单位为牛顿(N) ;

　　L —试样两支点间距，单位为毫米(mm) ;

　　b —试样宽度，单位为毫米(mm) ;

　　h —试样厚度，单位为毫米(mm) 。

　　3 . 5 . 2 计算出模料抗弯强度试验结果的标准偏差(σ),剔除 3σ 以外数据后计算出算术平均值，即为该模料的抗弯强度值。 用于计算算术平均值的试样数量不得少于 9 个 。

　　3 . 6 测量精度与误差

　　3 . 6 . 1 重复性

　　同一操作者在同一实验室重复测定同一模料试样，两个结果差值不得大于 0 . 6 MPa。

　　3 . 6 . 2 再现性

　　不同操作者在不同实验室测定同一模料试样，两个结果之差值不得大于 1 MPa。

　　4 表面硬度的测定

　　4 . 1 表面硬度的测定方法提要

　　低温模料的表面硬度以针入度表示，系指在温度 20 ℃ 、100 g 载荷下，在 5 s 内标准针沿垂直方向插入模料的深度，以 10 - 1 mm计。

　　4 . 2 仪器与设备

　　测定表面硬度所用仪器：

　　— 采用针入度测定仪或自动针入度测定仪及其附件。

　　— 表面温度计：测温范围为 0 ℃ ~100 ℃ ,精度为 1 ℃ 。

　　— 水银温度计：测温范围为 0 ℃ ~200 ℃ ,精度为 1 ℃ 。

　　— 恒温水浴：温度控制精度 ±1 ℃ 。

　　— 平底保温皿：容量不小于 1 L,深度不小于 50 mm。

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　　4 . 3 试样

　　4 . 3 . 1 试样盛样环

　　试样盛样环用不锈钢制成，形状和尺寸如图 3 所示。

　　单位为毫米

　　图 3 盛样环示意图

　　4 . 3 . 2 试样制备

　　4 . 3 . 2 . 1 将盛样环平放在涂有脱模油的平板玻璃上，加热待试模料至熔点以上约 30 ℃ ,并在此温度下保持足够的时间以使模料温度均匀，然后小心注入盛样环中，注满为止。

　　4 . 3 . 2 . 2 试样冷却后刮平，带环取下，以模料与玻璃板形成的试验表面为待测面。 待测面应光滑平整，不应有缩陷、气泡和冷隔等缺陷。

　　4 . 3 . 2 . 3 试样在室温下冷却不少于 1 h,再浸入(20±1) ℃的恒温水浴中保温不少于 1 h,浴内水面应比试样表面高出不小于 25 mm。

　　4 . 3 . 3 试验步骤

　　4 . 3 . 3 . 1 调整针入度测定仪使成水平。 按规定安装好标准针。

　　4 . 3 . 3 . 2 将试样从恒温水浴中取出，立即放入水温(20±1) ℃的平底保温皿中，试样表面以上水层高度应不小于 10 mm。

　　4 . 3 . 3 . 3 将放有试样的保温皿放在针入度测定仪的圆形平台上，调节标准针使针尖与试样表面刚好接触，按下活杆，使之与连接标准针的连杆接触，并将刻度指针调至零点。

　　4 . 3 . 3 . 4 用手压紧按钮，同时启动秒表，自 由地穿入试样中，5 s后松开按钮，使标准针停止穿入试样。

　　4 . 3 . 3 . 5 按下活杆使之再次与连杆顶端接触。 记下刻度盘上指针的读数，即试样的针入度。

　　4 . 3 . 3 . 6 同一试样至少测定 3 次 。每次穿入点距盛样环边缘及其相互间距均不应小于 10 mm。

　　4 . 3 . 3 . 7 每次测定后，应将标准针取下，用浸有酒精或汽油的棉花擦净，再用干净棉丝擦干。 若标准针弯曲或针尖发毛应及时更换。

　　4 . 3 . 4 试验结果及处理

　　4 . 3 . 4 . 1 同一试样表面硬度测定的最大值与最小值之差，不应超过表 1 的规定。

　　表 1 表面硬度测定的允许偏差

　　GB/T 14235 . 2—2018

　　4 . 3 . 4 . 2 试样表面硬度的有效测量值应不少于 3 个，取其算术平均值作为该模料的表面硬度，取至0 . 1 mm 。

　　4 . 3 . 4 . 3 同一实验室同一操作者两次试验结果之差不应大于 0 . 1 mm。

　　5 热稳定性的测定

　　5 . 1 热稳定性的测定方法提要

　　将模料试样一端固定在热变形量测定仪支架上，在给定温度下保温 2 h,测量试样悬臂伸出端的下垂量，用以衡量模料受热时抗软化变形的能力。

　　测定模料试样下垂量不大于 2 mm 时的最高温度，即热稳定性温度，用以表示模料的热稳定性。

　　5 . 2 热变形量测定仪

　　热变形量测定仪主要由压板、支架和定位块组成，其示意图见图 4 。

　　说明：

　　1 — 压板;

　　2 — 支架;

　　3 — 试样;

　　4 — 定位块。

　　图 4 热变形量测定仪示意图

　　5 . 3 其他试验仪器和设备

　　测定热稳定性所用的其他器具：

　　— 水银温度计：测温范围为 0 ℃ ~200 ℃ ,精度为 1 ℃ 。

　　— 表面温度计：测温范围为 0 ℃ ~100 ℃ ,精度为 1 ℃ 。

　　— 压注机：气动或液压活塞式压注机或射蜡机。

　　— 游标卡尺：量程为 0 mm~150 mm,精度为 0.02 mm。

　　— 鼓风恒温干燥箱：温度控制精度为 ±1 ℃ 。有效容积为不小于 300 mm×300 mm×300 mm。

　　— 游标高度尺或读数显微镜：游标高度尺量程为 150 mm, 精度 0 . 02 mm。 读数显微镜量程100 mm,精度 0.01 mm,物镜焦距 30 mm 以上。

　　5 . 4 试样制备

　　5 . 4 . 1 试样带注蜡口的形状、尺寸应符合图 5 规定。

　　GB/T 14235 . 2—2018

　　单位为毫米

　　图 5 试样形状、尺寸

　　5 . 4 . 2 压制试样时，模料温度按实际生产中的最佳压注温度控制，压注时的温度范围应控制在± 1 ℃ ,压注压力为(1 . 18±0 . 20) MPa,压型温度为(28±2) ℃ , 保压时间为(25±5)s,将模料装入预热至约 40 ℃并涂有脱模油的注蜡筒中压注。 每次装料只能压注一次，不应连续压注。 压注完毕，蜡筒内余料厚度不得小于 10 mm。

　　5 . 4 . 3 对光透视试样，内部不应有气泡，检查试样外形，试样应平直，不应弯曲和翘曲，用小刀修去多余毛刺及注蜡口，逐个测量试样厚度，厚度超过(2±0 . 1)mm 者作废;有效试样数量应不少于 9 个 。

　　5 . 5 试验步骤

　　5 . 5 . 1 将检查合格的试样仔细安装在热变形量测定仪的支架上，试样上无毛刺的一面朝下作为测量基准面。 试样相互间应留有间隙，不应粘连。 用固定块保证试样悬臂长 60 mm。 然后压板压紧，试样不应松动(如图 6 所示)。

　　5 . 5 . 2 小心移去定位块，使试样悬臂伸出端呈自由状态。 用高度尺或读数显微镜逐一测出其高度 H1 。单位为毫米

　　图 6 热变形量测定示意图

　　5 . 5 . 3 将装好试样的热变形量测定仪放入预先已升温至预定温度的恒温箱中。 温度以试样所在位置的温度为准。 几套测定仪同时加热时其相互间距离及其与炉门/炉壁之间的距离均应大于 50 mm,加热时温度偏差应控制在 ±1 ℃范围内。

　　5 . 5 . 4 从试样入炉开始计时，保温 2 h后取出试样，在室温(20±2) ℃下停放 2 h 后逐个测量试样悬臂伸出端高度 H2 。

　　5 . 6 试验结果及处理

　　5 . 6 . 1 热变形量的计算

　　5 . 6 . 1 . 1 按式(2)计算试样热变形量：

　　GB/T 14235 . 2—2018

　　ΔHt-2 = H1 - H2 …………………………( 2 )

　　式中：

　　ΔHt-2 —试样在设定温度 t下保温 2 h后的热变形量，单位为毫米(mm) ;

　　H1 —试样在加热前悬臂伸出端高度，单位为毫米(mm) ;

　　H2 —试样在设定温度下加热后悬臂伸出端高度，单位为毫米(mm) 。

　　5 . 6 . 1 . 2 计算每个试样热变形量 ΔHt-2 的单值，为方便公式表示，用 X1 , X2 ,……Xn，表示每个试样热变形量的单值。

　　5 . 6 . 1 . 3 按式(3)计算热变形量的平均值 ：

　　n

　　…………………………( 3 )

　　式中：

　　—一组试样热变形量的算术平均值，单位为毫米(mm) ;

　　Xi—测定的试样热变形量的单值，单位为毫米(mm) 。

　　5 . 6 . 1 . 4 按式(4)计算每组试样热变形量的标准差 σ:

　　…………………………( 4 )

　　式中：

　　σ —标准差，单位为毫米(mm) ;

　　n—试样个数。

　　5 . 6 . 1 . 5 按式(5)计算离散系数 Cv :

　　C …………………………( 5 )

　　式中：

　　Cv — 离散系数。

　　5 . 6 . 1 . 6 与算术平均值之差超过 ±0 . 4 mm 的测量值应剔除，有效测量值应不少于 9 个，取其算术平均值作为该模料的热变形量，精确至± 0 . 01 mm;同一实验室同一操作者两次试验结果之差应不大于0 . 3 mm 。

　　5 . 6 . 2 热稳定性温度

　　5 . 6 . 2 . 1 如果在给定试验温度下，试样的下垂量 ΔH<2 mm,则应更换新试样，每次将试验温度提高2 ℃再测，直至获得 ΔH 为 2 mm 的试验温度，则此试验温度 t 即为模料热稳定性温度。

　　若将试验温度提高 2 ℃后，即(t+2) ℃时的试样 ΔH>2 mm,则再测(t+1) ℃时下垂量：

　　a) 若 ΔH≤2 mm,则(t+1) ℃为热稳定性温度;

　　b ) 若 ΔH>2 mm,则 t ℃为热稳定性温度。

　　5 . 6 . 2 . 2 如果在给定试验温度下，试样的下垂量 ΔH>2 mm,则更换新试样，每次将试验温度降低 2 ℃再测，直至获得 ΔH 为 2 mm 的试验温度，则此试验温度 t 即为模料热稳定性温度。

　　若将试验温度降低 2 ℃后，即(t-2) ℃时的试样 ΔH<2 mm,则再测(t-1) ℃时下垂量：

　　a) 若 ΔH≤2 mm,则(t-1) ℃为热稳定性温度;

　　b ) 若 ΔH>2 mm,则(t-2) ℃为热稳定性温度。

　　6 熔模-黏结剂润湿角的测定

　　6 . 1 熔模铸造熔模-黏结剂润湿角的测定

　　根据黏结剂在熔模试样表面形成的液滴，测量其外形弧线与熔模试样表面产生的弦切角，用以度量

　　GB/T 14235 . 2—2018

　　黏结剂对熔模表面的润湿程度。 图 7 为接触润湿角测定示意图。

　　说明：

　　1 — 黏结剂液滴;

　　2 — 熔模试样。

　　图 7 接触润湿角测定示意图

　　6 . 2 试验仪器与设备

　　测定熔模-黏结剂润湿角所用的器具：

　　— 水银温度计：测温范围为 0 ℃ ~200 ℃ ,精度为 1 ℃ 。

　　— 表面温度计：测温范围为 0 ℃ ~100 ℃ ,精度为 1 ℃ 。

　　— 游标卡尺：量程为(0~150) mm,精度为 0.02 mm。

　　— 测量显微镜：精度 0 . 01 mm。

　　— 注射器：容量 1 mL。

　　— 注射针头：4Y2号。

　　6 . 3 试样尺寸

　　试样推荐尺寸为 2 mm×25 mm×60 mm。

　　6 . 4 试样制备

　　熔模试样按实际生产中的制模工艺制成，试样表面应平整，无流痕、气泡、缩陷、裂纹等缺陷。

　　6 . 5 试样数量

　　有效试样数量不少于 8 个 。

　　6 . 6 试验步骤

　　6 . 6 . 1 试验前用中性清洗剂将试样表面清洗干净，再用清水冲洗，擦干。 试样表面应无油污、灰尘或脱模剂存在。

　　6 . 6 . 2 将测量显微镜水平安放在支架上，并调整水平。

　　6 . 6 . 3 将试样放在载物台的小试架上，调整光路，对准焦距。

　　6 . 6 . 4 将待测水玻璃黏结剂小心吸入注射器，排除空气，装上针头，用纱布擦净针头上的余液。

　　6 . 6 . 5 稍加微力，使针头露出一液滴，待其欲滴时，令黏结剂液滴接触被测试样表面，并使液滴滴落于试样表面上。 保持环境温度(20±2)℃ 。

　　6 . 6 . 6 调整焦距，按图 3 测量液滴高度，液滴直径，精确至 0 . 01 mm。

　　6.6.7 测量、读数应在 20 s~30 s 内完成。

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　　6 . 7 试验结果及处理

　　6 . 7 . 1 润湿角按式(6)计算：

　　…………………………( 6 )

　　式中：

　　θ —润湿角，单位为度(°) ;

　　h —液滴高度，单位为毫米(mm) ;

　　D —液滴直径，单位为毫米(mm) 。

　　6 . 7 . 2 计算每个熔模试样润湿角θ 的单值，为了方便用公式表示，每个熔模试样润湿角θ 的单值分别用X1 , X2 , …… , Xn 表示。

　　6 . 7 . 3 按式(7)计算模料润湿角的算术平均值 ，取至 1 °。

　　n

　　…………………………( 7 )

　　式中：

　　—一组试样润湿角的算术平均值，单位为度(°) ;

　　Xi—试样润湿角测定的单值，单位为度(°) 。

　　6 . 7 . 4 按式(8)计算每组试样润湿角的标准差 σ:

　　…………………………( 8 )

　　式中：

　　n—试样个数。

　　6 . 7 . 5 按式(9)计算离散系数 Cv :

　　C …………………………( 9 )

　　式中：

　　σ —标准差，单位为度(°) ;

　　Cv — 离散系数。

　　6 . 7 . 6 同一实验室同一操作者两次试验结果之差应小于 5 °。

　　7 试验报告

　　试验报告应包括下列内容：

　　a) 模料名称、牌号、批号及试样来源;

　　b ) 本部分编号及名称;

　　c) 试验环境的温度、湿度;

　　d) 模料使用性能测试种类、数值等;

　　e) 试验人员、校对、审核、批准;

　　f) 试验日期。

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　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　新旧标准的差异对照表

　　表 A.1 新旧标准的差异对照表

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　　表 A.1(续)

　　GB/T 14235 . 2—2018

　　表 A.1(续)

　　GB/T 14235 . 2—2018

　　表 A.1(续)

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　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 514—2005 石油产品试验用玻璃液体温度计技术条件

　　[2] GB/T 1800 . 1—2009 产品几何技术规范(GPS) 极限与配合 第 1 部分：公差、偏差和配合的基础

　　[3] GB/T 4985 石油蜡针入度测定法