覆膜砂铸造在铸造领（lǐng）域已有相当（dāng）长的历史，铸（zhù）件的产量也相当大；但采用（yòng）覆膜砂铸造生产精（jīng）密铸钢件时面临很多难题（tí）：粘（zhān）砂（shā）（结疤）、冷隔、气孔（kǒng）。如何解决这些问题有待于我们去进一步探讨。

一（yī）、对覆膜砂（shā）的（de）认识（shí）与了解（覆膜砂（shā）属于有（yǒu）机粘结剂型、芯砂）

（1）覆膜（mó）砂的特点（diǎn）：具有（yǒu）适宜的强度性（xìng）能；流（liú）动性好，制出（chū）的（de）砂型、砂芯轮廓清晰，组织致密，能（néng）够制造（zào）出复杂的砂（shā）芯；砂型（芯）表（biǎo）面（miàn）质量好，表面粗糙度可达Ra=6.3～12.5μm，尺（chǐ）寸精度可达CT7～CT9级；溃散性好，铸件容易清理（lǐ）。

（2）适用范围：覆膜砂既可制作（zuò）铸（zhù）型又可制作砂芯（xīn），覆膜砂的型（xíng）或芯既（jì）可（kě）互（hù）相（xiàng）配合（hé）使用又可与其它砂（shā）型（芯）配合使用；不仅可以用于（yú）金属型重力铸造或低压（yā）铸造，也可以用于铁（tiě）型覆砂铸造（zào），还（hái）可以用于热法（fǎ）离（lí）心（xīn）铸造；不仅可以用于铸铁、非铁合金铸件的生产，还可以（yǐ）用（yòng）于铸钢件（jiàn）的（de）生产。

二、覆膜（mó）砂的制备

1．覆（fù）膜砂（shā）组成

一般由（yóu）耐（nài）火材（cái）料（liào）、粘结剂、固化剂、润（rùn）滑（huá）剂及特殊（shū）添加剂（jì）组（zǔ）成。

（1）耐火材料是构（gòu）成（chéng）覆膜砂的主体。对耐火材（cái）料的要（yào）求是：耐火度高、挥发物少、颗（kē）粒（lì）较圆整、坚实等。一般选用天然擦洗硅砂。对硅（guī）砂的要求是：SiO2含量高（铸铁及非铁合金铸件（jiàn）要求大于90%，铸（zhù）钢件要求大于（yú）97%）；含泥（ní）量不大于0.3%（为擦洗砂（shā））--[水洗砂含泥（ní）量规定小（xiǎo）于；粒度①分布在相邻3～5个筛（shāi）号上；粒形圆整，角形因（yīn）素应不（bú）大于1.3；酸（suān）耗值不小于5ml。

（2）粘结剂（jì）普（pǔ）遍采用酚醛树脂。

（3）固化剂通常采用乌洛托品；润（rùn）滑剂一般采（cǎi）用硬脂酸钙，其（qí）作用是防止覆膜砂结（jié）块，增加（jiā）流（liú）动（dòng）性（xìng）。添加（jiā）剂的主要作用是改善覆膜（mó）砂的性能。

（4）覆膜砂的基本配比 成分 配（pèi）比（质量（liàng）分数，%） 说明：原砂 100 擦洗（xǐ）砂， 酚醛（quán）树（shù）脂（zhī） 1.0～3.0 占原砂（shā）重 ，乌洛托品（水溶液2） 10～15 占树（shù）脂重，硬脂酸钙 5～7 占树脂重，添加（jiā）剂（jì） 0.1～0.5 占原砂（shā）重 。1：2） 10～15 占树脂（zhī）重，硬脂（zhī）酸钙 5～7 占树脂重，添加剂 0.1～0.5 占原砂重 。

２．覆膜（mó）砂的生产工艺 　

覆膜砂的制备工（gōng）艺（yì）主要有（yǒu）冷法覆膜（mó）、温法（fǎ）覆膜、热法（fǎ）覆膜三种，目前覆（fù）膜砂的生产几乎都是采用热覆膜法。热法覆膜工艺（yì）是先（xiān）将原砂加热到一（yī）定（dìng）温度，然后分别与树（shù）脂、乌洛（luò）托品水溶（róng）液和硬脂酸钙（gài）混合搅拌，经冷却破碎和筛分而（ér）成。由于配方的差异，混（hún）制工艺有所不同。目前国内覆膜砂生产线的种类（lèi）很多，手工加料的半自（zì）动生（shēng）产线约（yuē）有2000~2300条，电脑控制的全（quán）自动生产线也（yě）已经（jīng）有将近50条（tiáo），有效提高了生产效率和产品稳定性（xìng）。例如xx铸造有限公（gōng）司的自（zì）动化可视生产线，其加料时间（jiān）控制（zhì）精确到0.1秒，加热温度控制精（jīng）确到1/10℃，并（bìng）且可（kě）以通（tōng）过（guò）视频时时观察混砂状态，生产效（xiào）率达到6吨/小时。

３．覆膜砂的主要（yào）产（chǎn）品类型　

（1）普通类覆膜砂（shā） 　普通（tōng）覆膜（mó）砂即传统覆膜（mó）砂，其组（zǔ）成通常（cháng）由石英砂，热塑性酚醛树脂，乌（wū）洛托品（pǐn）和硬脂酸钙构成（chéng），不加有关添加剂，其树脂加入量通常（cháng）在一定强度要（yào）求下相对（duì）较高，不具（jù）备耐高温，低膨（péng）胀、低发气等特性，适用于要求不高（gāo）的铸（zhù）件生（shēng）产。

（2）高强度低（dī）发气类覆膜砂 　特点：高强度、低膨胀（zhàng）、低（dī）发气、慢（màn）发气、抗（kàng）氧化 简介（jiè）:高强度低发（fā）气覆膜砂是普通覆膜砂的更新换代产品，通过（guò）加入有关特性的“添加（jiā）剂”和（hé）采（cǎi）用（yòng）新（xīn）的配制（zhì）工艺，使（shǐ）树脂（zhī）用量大幅度下降，其强（qiáng）度（dù）比普通覆膜（mó）砂高30%以上，发气量显著降低（dī），并能延缓发气速度，能更好地适应（yīng）铸件生（shēng）产（chǎn）的需要。该类（lèi）覆膜砂主要（yào）适用（yòng）于铸铁（tiě）件中，中小铸（zhù）钢、合金铸钢件的生（shēng）产。目（mù）前该类覆（fù）膜砂有三（sān）个系列：GD-1高（gāo）强度（dù）低发气（qì）覆膜砂；GD-2高强度低膨胀低发气（qì）覆膜砂；GD-3高强度低膨胀低（dī）发气抗氧化覆膜。

（3）耐高温(类)覆膜（mó）砂(ND型) 　特点（diǎn）：耐高（gāo）温、高强度、低膨胀、低发气、慢发气、易溃散、抗氧化 简介:耐高温覆膜砂是通（tōng）过特殊（shū）工艺配方技术生产出的（de）具有优（yōu）异高温（wēn）性能(高温下强度高、耐热（rè）时间长、热膨胀量小、发气量低)和综合（hé）铸造（zào）性能的新（xīn）型覆（fù）膜砂。该类覆膜砂特别适用于复杂薄壁（bì）精密的（de）铸铁件(如汽（qì）车（chē）发动机缸体、缸（gāng）盖等)以及高要求的铸（zhù）钢件(如集（jí）装箱角和火车刹车缓；中器壳件等)的（de）生产，可有（yǒu）效消除粘（zhān）砂、变形、热裂和气孔等铸（zhù）造缺陷。目前该覆膜砂有四个系列：VND-1耐高温（wēn）覆膜砂. ND-2耐高温低膨（péng）胀低发气覆膜（mó）砂 ND-3耐高温低膨胀低发气（qì）抗（kàng）氧（yǎng）化覆（fù）膜砂 ND-4耐高温高强底低膨（péng）胀低发气（qì）覆（fù）膜

（4）易溃散（sàn）类覆膜砂　具有（yǒu）较（jiào）好的强（qiáng）度，同时具有优异的低温溃散（sàn）性能，适用于（yú）生产有（yǒu）色金属铸件。

（5）其它特殊要（yào）求覆膜砂（shā）　为（wéi）适（shì）应不同产品的（de）需要，开发出了系列特种覆膜砂如：离心铸（zhù）造（zào）用（yòng）覆膜砂、激冷覆膜砂、湿态覆膜砂、防粘砂（shā）、防脉（mò）纹、防橘皮覆膜砂（shā）等。　

三、覆膜砂制芯主要工艺（yì）过程（chéng）

加热温度200-300℃、固化时间30-150s、射砂（shā）压力0.15-0.60MPa。形状简单的（de）砂芯、流动性好的覆膜砂可选用较低的射砂压力，细（xì）薄砂芯选择较低（dī）的加（jiā）热温度，加（jiā）热温度低时可适当（dāng）延长（zhǎng）固化时间等（děng）。覆膜砂所使用的树脂是酚醛类树脂。制（zhì）芯（xīn）工艺的（de）优点：具有适宜的强度性能；流动性好；砂（shā）芯（xīn）表面质量好（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯抗吸湿性强；溃散（sàn）性好，铸（zhù）件容易清（qīng）理（lǐ）。

1、铸型（模具）温度

铸型温度（dù）是影响壳层厚度及强度的（de）主（zhǔ）要因素之一（yī）,一（yī）般（bān）控制在（zài）220～260℃,并根据下列（liè）原则选定（dìng）:

（1）保证覆膜砂上的树脂软化及固化所需的足够热量；

（2）保（bǎo）证形成需要的壳厚且壳型（芯）表面不焦化（huà）；

（3）尽量（liàng）缩（suō）短结壳及硬化时间，以提高生产率。

 2、射砂压力及时间

射砂时间一般（bān）控制在3～10s，时间过短则砂（shā）型（xíng）（芯）不能成（chéng）型。射砂压力一般为0.6MPa左右；压力（lì）过低时（shí），易造成射不足或疏（shū）松（sōng）现象。3、硬化时（shí）间：硬（yìng）化（huà）时间的长短主要取（qǔ）决于砂型（xíng）（芯）的厚度与铸型（xíng）的温度，一般（bān）在60～120s左右。时（shí）间过（guò）短，壳层未完全固（gù）化则强度（dù）低；时间过长，砂型（芯）表面（miàn）层（céng）易烧焦影（yǐng）响铸件质量。覆膜砂造型（xíng）（芯）工艺参数实（shí）例：序号（hào） 图号 壳厚（㎜） 重（chóng）量（㎏） 铸型（xíng）温度（℃） 射砂时间（s） 硬化（huà）时（shí）间（jiān）（s） 1 （导（dǎo）向（xiàng）套（tào））DN80-05 8～10 2.5～2.6 220～240 2～3 60～80 2 （阀体）DN05-01 10～12 3.75～3.8 240～260 3～5 80～100

四、覆膜（mó）砂应用中存在的问题及解决对策

制芯的（de）方法种类很多，总的（de）可以划分为热（rè）固性（xìng）方（fāng）法和冷固性方法（fǎ）两大类，覆膜（mó）砂制芯属于热（rè）固性（xìng）方法类。任何一种制芯方（fāng）法都（dōu）有其自身的优（yōu）点和（hé）缺点，这主要取（qǔ）决（jué）于产品的（de）质量要求、复杂（zá）程度、生产批量、生产成本、产（chǎn）品价格等综合因素来决（jué）定采（cǎi）用何（hé）种制芯方法。对铸件内（nèi）腔（qiāng）表面质量要求（qiú）高，尺寸（cùn）精度要求高、形状复杂（zá）的砂（shā）芯采用覆膜砂制芯是非常有效的。例如：轿车发（fā）动（dòng）机（jī）气缸盖的（de）进排气道（dào）砂芯、水道砂芯、油道砂（shā）芯（xīn），气缸体（tǐ）的水道砂芯（xīn）、油（yóu）道（dào）砂芯，进气岐管、排（pái）气岐（qí）管的壳芯砂芯，液压阀的流道（dào）砂芯，汽车（chē）涡轮（lún）增压器气（qì）道砂芯等等。但是在覆膜砂使（shǐ）用中还常遇到一些问（wèn）题，这里仅（jǐn）就工作中（zhōng）的体会略谈一二。

1、覆膜砂的强（qiáng）度（dù）和发（fā）气量的确定（dìng）方法

在（zài）原砂质量和树脂质量一定的前提下，影响覆膜砂强度的关键因素主要取于酚醛树脂的加（jiā）入（rù）量。酚醛树脂（zhī）加（jiā）入量多，则（zé）强度就提高，但发气量也增加，溃散性就降（jiàng）低。因此在生产应（yīng）用中一定要控（kòng）制覆膜砂（shā）的强度来减少发气量，提（tí）高溃（kuì）散性，在强度标准的制订时定要找到一（yī）个平衡点（diǎn）。这个平衡（héng）点就是保证砂芯的表面（miàn）质量及（jí）在（zài）浇注（zhù）时（shí）不产生（shēng）变形（xíng）、不产生断芯前提下的强度。这样才能保证铸（zhù）件的表面质（zhì）量和尺寸精度，又可以减少发气量，减少铸造件气孔（kǒng）缺陷，提高砂（shā）芯的出（chū）砂性能。对（duì）砂芯存放，搬运过程中可（kě）以采用工位器具、砂芯小（xiǎo）车，并在（zài）其上面铺有（yǒu）10ｍｍ～15ｍｍ厚的（de）海绵，这样可以减少砂芯的损耗率（lǜ）。

2、覆膜砂砂芯的存放期（qī）

任何砂芯（xīn）都会吸湿，特别（bié）是南方地区空气相（xiàng）对湿度大，必（bì）须对砂芯存（cún）放期在（zài）工艺文件上加以规定，利用精益生产（chǎn）先（xiān）进先出的生产（chǎn）方式（shì）减少（shǎo）砂（shā）芯的存放量和（hé）存放周（zhōu）期（qī）。各企业应结合（hé）自己的厂（chǎng）房条件和当地的（de）气候条件（jiàn）来确定砂芯的存放周期（qī）。

3、控制好覆（fù）膜砂的供货质量

覆膜砂（shā）进厂时必须附有供（gòng）应商的质（zhì）量保证资（zī）料，并且企业根据抽样（yàng）标（biāo）准进（jìn）行检（jiǎn）查，检查合格后方可入库。企业取（qǔ）样（yàng）检测不（bú）合格（gé）时由质保和技（jì）术部门做出处理结果（guǒ），是让步接受或向供应商退货。

4、合格的覆膜砂（shā）在制芯时发现砂芯断裂变形

制（zhì）芯时砂芯的断裂变形通（tōng）常（cháng）会认为（wéi）覆（fù）膜砂强度低（dī）造成的。实际上砂芯断裂（liè）和（hé）变形会涉及到（dào）许（xǔ）多生（shēng）产（chǎn）过程。出现（xiàn）不（bú）正常情况，必（bì）须要查到真正的原因（yīn）才能彻底解决（jué）。具（jù）体原因如下：

（１）制芯时模具的温度和留模时间，关系到砂芯结壳硬化厚度是否满足工艺（yì）要求。工艺（yì）上所规定（dìng）的工艺参数都需要有一个范围，这个范围需靠操作人（rén）员的技能来进行调整。在模具温（wēn）度上（shàng）限时留模时间可以（yǐ）取下限，模具（jù）温度在下限时留模时间取上限。对操作（zuò）人员需要不（bú）断地培训提高操（cāo）作（zuò）技能。

（２）制芯时在模具（jù）上会粘有酚（fēn）醛树脂和砂粒，必须进行及时清理并（bìng）喷上脱（tuō）模剂，否则（zé）会越积越多（duō）开模时会把（bǎ）砂芯拉断或变形。

（３）热芯盒模（mó）具静模上的（de）弹簧（huáng）顶杆，由于（yú）长（zhǎng）期在高温状态下工作会产生弹性（xìng）失效而造成砂芯断裂或变形。必须及时更换（huàn）弹簧。

（４）动模和静模不（bú）平行或（huò）不在同一中心线上，合模（mó）时在油缸或气缸的压力作用下（xià），定位销前端有（yǒu）一段斜度，模具还是会合紧，但（dàn）在开（kāi）模时动模和静模（mó）仍会恢复到原始（shǐ）状态使砂芯断（duàn）裂或变形。在这种（zhǒng）情况下射砂时（shí）会跑（pǎo）砂（shā），砂芯的尺寸会变（biàn）大（dà）。解决对策是及时调整模（mó）具（jù）的平（píng）行度（dù）和（hé）同轴度（dù）。

（５）在壳芯机（jī）上生产空心（xīn）砂芯时（shí），从砂芯中倒出尚未硬化的覆膜砂（shā）需要（yào）重（chóng）新使用时，必（bì）须进行过筛并未用过的覆膜砂按３：７比例混合后（hòu）使用，这（zhè）样才能保证（zhèng）壳芯砂芯的表面质量（liàng）和砂芯强度。