砂型(芯)在金属液浇注及凝固冷却过程中的发气量和发气速度,对铸件生产成败是相当重要的。铸件产品的质量、废品率等无不与各种型砂的发气性能密切相关。因此,如何准确检测出树脂砂等造型材料的发气性能是十分必要的。但是目前国内外普遍使用的造型材料发气性测定仪都是在人为设定条件下去测定型砂的发气特性,而这种人为设定的条件与铸造时砂型(芯)所处的复杂环境比相差较大,所以,这种发气性测定仪的测定结果并不能真正反映型砂在铸件浇注及凝固过程中的发气规律。本文利用自行设计的型砂发气性测定装置对呋喃树脂砂、酚醛树脂砂以及水玻璃砂在铝合金液浇注及凝固冷却过程中型砂的发气性进行了测定,获得了三种型砂发气量和发气速度的特性曲线,并进一步研究了粘结剂的加入量、浇注温度以及型砂与铝合金液之间接触面积等因素对型砂发气性的影响规律。设计了一种模具,测定型砂-金属液界面气体背压,研究了呋喃树脂砂、酚醛树脂砂以及水玻璃砂与金属液界面上的气体背压。对型砂在铝合金液凝固过程中的温度场进行了模拟实验,研究了型砂温度场与发气性之间的关系。最后,根据型砂发气性数据对型砂发气性测定仪进行了改进,初步设计一种用单片机控制采集和检测型砂发气性的仪器,操作更加简便,实验结果的处理也更加方便。实验结果表明,在其他条件相同时,呋喃树脂砂的发气量和发气速度最大,酚醛树脂砂次之,水玻璃砂最小。型砂在铝合金液凝固过程中有两个时间段发气速度较大,相应地在发气速度曲线上有两个峰值,第一个峰出现在第5-7 s之间,第二峰出现在108-125s之间。粘结剂加入量、浇注温度以及接触面积越大,型砂的发气量和发气速度越大,其中粘结剂的加入量和接触面积对型砂的发气性影响最为显著,浇注温度的影响则较小。另外,粘结剂加入量对呋喃树脂砂的发气量影响较大,对酚醛树脂砂和水玻璃砂的影响较小。呋喃树脂砂-铝合金液界面气体背压最大,酚醛树脂砂次之,水玻璃砂最小。型砂试样中,距离型砂-铝合金液界面越近,型砂的温度越高,残留发气量越低,反之亦然。型砂-金属液界面附近型砂的残留发气量为10 ml/g左右,型砂试样中心附近型砂的残留发气量为24 ml/g左右。