再生砂检测

再生砂检测：铸造循环经济的质量守护者

在追求绿色制造与可持续发展的浪潮中，再生砂技术已成为铸造行业降本增效、减少环境负担的关键环节。然而，回收处理后的再生砂能否稳定可靠地替代新砂，直接关系到铸件的品质和生产效率。一套科学、严谨的检测体系，正是确保再生砂性能达标的“火眼金睛”。

核心检测项目：再生砂性能的“体检表”

1. 含泥量：

   • 定义： 再生砂中粒径小于0.02mm（或0.020mm）的微细颗粒含量。
   • 重要性： 过高的含泥量会大幅增加粘结剂（如树脂、水玻璃）的消耗，严重削弱型砂强度，导致铸件产生气孔、粘砂等缺陷。
   • 检测意义： 评估再生砂的清洁度与再生处理效果的核心指标。

2. 灼烧减量：

   • 定义： 再生砂在高温（通常950-1000°C）灼烧后失去的质量百分比。
   • 重要性： 主要反映砂粒表面残留的有机物质（如未完全燃烧的树脂、碳化物）和无机挥发物（如结晶水）的含量。过高会导致铸件气孔、表面粗糙，影响金属液流动性。
   • 检测意义： 衡量再生砂“脱膜”程度和热稳定性的关键指标。

3. 粒度分布：

   • 定义： 再生砂中不同粒径砂粒的占比情况。
   • 重要性： 直接影响型砂的透气性、强度和铸件表面光洁度。再生过程中砂粒会破碎变细，需监控其变化。
   • 检测意义： 确保再生砂保持理想粒度组成，满足特定工艺要求。

4. 酸耗值：

   • 定义： 中和一定量再生砂中碱性物质所需标准酸溶液的体积（ml）。
   • 重要性： 反映砂中残留碱性氧化物（如CaO, MgO, Na₂O, K₂O）的含量。对使用酸性粘结剂（如呋喃树脂）的型砂体系至关重要，高酸耗值会中和固化剂，导致型砂强度不足、固化缓慢。
   • 检测意义： 判断再生砂对酸性粘结剂系统适用性的核心参数。

5. 含水量：

   • 定义： 再生砂中所含自由水的质量百分比。
   • 重要性： 影响粘结剂的加入量和混砂效果，对粘土湿型砂系统尤为关键。过高或过低都影响型砂强度和可塑性。
   • 检测意义： 控制混砂工艺参数的基础。

6. pH值：

   • 定义： 再生砂水溶液或悬浮液的酸碱度。
   • 重要性： 间接反映砂中可溶性盐类或残留物的性质，可能影响某些粘结剂系统的固化或铸件表面质量。
   • 检测意义： 辅助判断再生砂的化学状态。

7. 强度性能（根据需要）：

   • 定义： 使用标准方法将再生砂与特定粘结剂混合后，测试其抗压、抗拉、抗剪或抗弯强度。
   • 重要性： 最直接反映再生砂在实际应用中的粘结性能。
   • 检测意义： 评估再生砂复用价值的终极性能指标（通常需配合新粘结剂进行测试）。

检测标准：质量判定的统一“标尺”

再生砂检测遵循国内外通用的铸造用砂测试标准，确保结果的可比性和权威性。主要标准包括：

• 中国标准：
  • JB/T 9224 《铸造用砂 试验方法》系列标准： 这是国内最核心、最全面的标准，详细规定了含泥量、含水量、粒度、酸耗值、灼烧减量、强度等项目的具体测试方法。
• 国际/行业常用标准：
  • AFS（美国铸造学会）相关手册/标准： 在国际铸造业广泛应用，提供详细的测试流程和规范。
  • ISO 标准： 如ISO 10070（金属铸造用砂-粒度分析）等，提供国际化参考。
  • 其他国家标准： 如DIN（德国）、BS（英国）、JIS（日本）等也有相应的铸造用砂测试标准。

检测方法：科学严谨的“取证”过程

1. 含泥量检测 (依据JB/T 9224.2等)：

   • 原理： 淘洗分离法。
   • 方法： 称取定量砂样置于洗砂瓶中，加水搅拌后静置沉淀。利用虹吸原理反复冲洗、沉淀，去除悬浮的泥分。最后将剩余砂样烘干称重，计算失去的泥分质量百分比。

2. 灼烧减量检测 (依据JB/T 9224.7等)：

   • 原理： 高温灼烧损失法。
   • 方法： 称取定量砂样置于已恒重的坩埚中。放入高温炉（马弗炉）中，在950-1000°C下灼烧至恒重（通常30分钟以上）。冷却后称重，计算损失的质量百分比。

3. 粒度分布检测 (依据JB/T 9224.3, ISO 10070等)：

   • 原理： 筛分法（干筛或湿筛）。
   • 方法： 将定量砂样放入一套按孔径大小从上到下叠放的试验筛中（常用AFS标准筛或ISO标准筛）。机械振动或手工筛分一定时间。分别称量各筛上及底盘上的砂粒质量，计算累积分布或各粒级的百分比。常用指标包括平均细度（AFS细度数）、集中度等。

4. 酸耗值检测 (依据JB/T 9224.4等)：

   • 原理： 酸碱中和滴定法。
   • 方法： 称取定量砂样，加入一定量的标准盐酸溶液（如0.1N HCl）。在特定条件下（如加热煮沸一定时间）充分反应。冷却后，用标准氢氧化钠溶液（如0.1N NaOH）滴定过量的酸至中性终点（常用酚酞指示剂）。计算消耗的标准盐酸溶液的毫升数（通常表示为中和50g砂所需的0.1N HCl的ml数）。

5. 含水量检测 (依据JB/T 9224.1等)：

   • 原理： 烘干失重法。
   • 方法： 称取定量砂样（湿态），在105-110°C烘箱中烘干至恒重。冷却后称重，计算失去的水分质量百分比。

6. pH值检测：

   • 方法： 通常将定量砂样与一定比例的蒸馏水混合（如1:1或1:5），搅拌或振荡后静置澄清。用校准好的pH计直接测量上层清液的pH值。

7. 强度性能检测 (依据JB/T 9224.8等)：

   • 方法： 严格按照标准规定的配比（砂、粘结剂、固化剂等）和混砂工艺制备标准试样（如“8”字形抗拉试样或圆柱形抗压试样）。在规定的温湿度条件下硬化。使用专用的型砂强度试验机（如液压式万能强度试验机）在规定时间点测试其抗压、抗拉或抗剪强度。

结语

再生砂并非简单“废物利用”，而是铸造循环经济链条上的关键一环。系统、精准的检测是保障其性能稳定、实现高价值循环应用的基石。通过科学监测含泥量、灼烧减量、粒度、酸耗值等核心指标，并严格遵循标准化的检测方法，铸造企业能够有效把控再生砂质量，优化再生工艺，在降低新砂消耗与废砂排放的同时，稳定铸件品质，提升经济效益，为铸造行业的绿色低碳转型铺就坚实的道路。每一次严谨的检测，都是对资源效率与产品质量的双重承诺。