覆膜砂铸造在（zài）铸造（zào）领域已有相当长的历史，铸件（jiàn）的产量也相当大；但采用覆（fù）膜砂铸造生（shēng）产精密铸钢件时面临很多（duō）难题：粘砂（结疤）、冷隔、气孔。如何（hé）解决这些（xiē）问题（tí）有待（dài）于我们去进一步探讨。

一、对覆膜砂的（de）认识（shí）与了（le）解（覆膜砂属（shǔ）于有（yǒu）机粘结剂型、芯砂）

（1）覆膜砂的特（tè）点（diǎn）：具有适宜的强度性能；流动性好，制出的砂型、砂芯轮廓清晰，组织致密，能够制（zhì）造出复杂的（de）砂芯；砂型（xíng）（芯）表面（miàn）质量好，表面粗糙度可达Ra=6.3～12.5μm，尺寸精（jīng）度可达CT7～CT9级；溃（kuì）散性好，铸（zhù）件容（róng）易清理（lǐ）。

（2）适用范围（wéi）：覆膜砂（shā）既可制（zhì）作铸型又可制作砂芯，覆膜砂的型或芯既可互相（xiàng）配合使用又可与其它砂型（芯（xīn））配合使用；不仅可以用于金（jīn）属型重力铸造或低压铸造，也可（kě）以用于铁（tiě）型覆砂铸造，还可以用于热法（fǎ）离心（xīn）铸造；不仅可以（yǐ）用（yòng）于铸铁、非铁合金铸件的生产（chǎn），还可以用于铸钢件的生产。

二（èr）、覆膜砂（shā）的制备

1．覆膜砂（shā）组成

一般由耐火材料、粘结剂（jì）、固（gù）化剂、润滑剂及特殊添加剂组（zǔ）成。

（1）耐火（huǒ）材料是构成覆膜砂的主体。对耐火材料（liào）的（de）要（yào）求是：耐火度高、挥发物少、颗粒较圆整、坚实等。一般选用天（tiān）然（rán）擦（cā）洗硅砂。对硅砂的（de）要求是：SiO2含量（liàng）高（铸铁及非铁合金（jīn）铸件要求大（dà）于90%，铸钢件要求大于97%）；含泥量（liàng）不大于0.3%（为擦洗砂）--[水洗砂（shā）含泥量（liàng）规定小于（yú）；粒度①分布（bù）在相邻3～5个筛号上；粒（lì）形（xíng）圆（yuán）整，角（jiǎo）形因素应不大（dà）于1.3；酸耗（hào）值不小于5ml。

（2）粘结剂普（pǔ）遍（biàn）采（cǎi）用酚醛树脂。

（3）固化剂通常（cháng）采用乌洛托品；润滑剂一般采用硬脂酸（suān）钙，其作用（yòng）是（shì）防止覆膜砂结（jié）块，增加流（liú）动性（xìng）。添加剂（jì）的主要作用是改善覆（fù）膜砂的性能（néng）。

（4）覆膜（mó）砂（shā）的基本配比（bǐ） 成分 配比（bǐ）（质（zhì）量（liàng）分数（shù），%） 说（shuō）明（míng）：原砂 100 擦洗砂， 酚醛树脂 1.0～3.0 占原砂重 ，乌（wū）洛托（tuō）品（水溶液2） 10～15 占树脂重，硬脂酸钙 5～7 占树脂重，添加剂（jì） 0.1～0.5 占原砂重 。1：2） 10～15 占树脂重（chóng），硬脂酸钙 5～7 占树脂重（chóng），添加剂 0.1～0.5 占原砂重 。

２．覆（fù）膜砂的生产工艺 　

覆（fù）膜砂的制备工艺（yì）主要有冷法覆（fù）膜、温法（fǎ）覆膜、热法覆膜（mó）三种，目前覆膜砂的生（shēng）产几乎都是采用热覆膜法。热法（fǎ）覆（fù）膜（mó）工艺是先将（jiāng）原砂加热到一定温度（dù），然后（hòu）分别与树（shù）脂、乌洛托品水溶（róng）液和硬脂（zhī）酸钙混合搅拌，经（jīng）冷却破碎和（hé）筛分而（ér）成（chéng）。由于配方的（de）差异，混制工艺有（yǒu）所不同。目前国内覆膜（mó）砂（shā）生产线的种类很多，手工加料的半自动生产线约有2000~2300条（tiáo），电脑控制的全自动生产线也（yě）已经有将近50条，有（yǒu）效提高了生产效率和产（chǎn）品稳定性（xìng）。例如xx铸造有限公司的（de）自动（dòng）化可视生产线，其加料时间控制精（jīng）确到0.1秒，加热温度控（kòng）制精（jīng）确到（dào）1/10℃，并且可以通过视频（pín）时时（shí）观察混砂状态，生产效率达（dá）到（dào）6吨/小时。

３．覆膜（mó）砂的主要产（chǎn）品类型　

（1）普通类覆膜砂（shā） 　普通覆膜砂（shā）即（jí）传统覆膜（mó）砂，其组成通常由石英（yīng）砂，热塑性酚（fēn）醛树脂，乌洛托（tuō）品和硬脂酸钙（gài）构（gòu）成，不加有关（guān）添加剂，其（qí）树脂加入量通常在一定强度要（yào）求下相对较（jiào）高，不具备耐高温（wēn），低膨胀（zhàng）、低发气等特性，适用（yòng）于要（yào）求不高的铸件生产（chǎn）。

（2）高（gāo）强度低发气（qì）类覆膜砂（shā） 　特点：高强度（dù）、低膨胀、低发（fā）气、慢发气、抗氧化 简介:高强（qiáng）度（dù）低（dī）发气覆膜砂是（shì）普通覆膜砂（shā）的更新换代产品（pǐn），通过加入有关（guān）特性的（de）“添加（jiā）剂”和采用（yòng）新的配制工艺，使（shǐ）树脂用量大幅度下降，其强度比普通覆膜砂高30%以（yǐ）上（shàng），发气量显（xiǎn）著（zhe）降低，并能延缓发气速度，能更好地适应铸件生产的需要。该类覆膜砂主要适用于铸铁件中，中小铸钢、合金铸钢件（jiàn）的（de）生产。目前该类覆膜砂有三个系列：GD-1高强度低（dī）发气覆膜砂；GD-2高强度低膨（péng）胀低（dī）发气覆膜砂；GD-3高强度（dù）低（dī）膨胀低发（fā）气（qì）抗（kàng）氧（yǎng）化覆膜（mó）。

（3）耐高温(类)覆膜砂(ND型) 　特点：耐高温、高强度、低（dī）膨胀、低发气（qì）、慢发气、易溃散、抗（kàng）氧化 简介:耐高温覆膜砂是通过特殊工艺配（pèi）方技术生（shēng）产出（chū）的具有优（yōu）异高（gāo）温性能(高温下强度高、耐热时间长、热膨（péng）胀量小（xiǎo）、发气量低)和综合铸（zhù）造（zào）性能的（de）新型覆（fù）膜砂（shā）。该类覆膜砂特别适用于复杂薄壁精（jīng）密的铸铁（tiě）件(如汽车发动（dòng）机缸体、缸盖等)以及高（gāo）要求的铸（zhù）钢（gāng）件(如（rú）集装箱角和火（huǒ）车刹车缓；中器壳件等（děng）)的生产，可有效消除（chú）粘砂、变形、热裂（liè）和气（qì）孔等铸造缺陷。目前该覆膜砂有四（sì）个系列：VND-1耐高温覆膜砂. ND-2耐高（gāo）温（wēn）低膨胀低发气覆膜砂 ND-3耐（nài）高温低膨胀（zhàng）低发气抗（kàng）氧化（huà）覆膜（mó）砂（shā） ND-4耐高温（wēn）高强底（dǐ）低膨胀（zhàng）低发（fā）气覆膜

（4）易溃散类覆膜砂　具有较好的强度，同（tóng）时具有优（yōu）异的低温溃（kuì）散性能，适用（yòng）于生产有色金属（shǔ）铸件。

（5）其（qí）它特殊要求（qiú）覆（fù）膜砂　为适应不同产品的（de）需（xū）要，开发出了系列特种覆膜砂如：离心铸造用覆膜砂、激冷覆膜砂、湿态覆膜（mó）砂（shā）、防（fáng）粘砂、防脉纹、防橘皮覆膜砂等（děng）。　

三、覆膜砂制芯主要工艺过程（chéng）

加热温度200-300℃、固化时（shí）间30-150s、射砂（shā）压力0.15-0.60MPa。形状简单的砂芯、流动性好的覆膜（mó）砂可选（xuǎn）用较低（dī）的射（shè）砂压（yā）力，细薄砂芯选（xuǎn）择较低的加热（rè）温度，加（jiā）热温（wēn）度低时可适当（dāng）延（yán）长固化时间等。覆膜砂所使用的树脂是酚醛类树脂。制芯工艺的优（yōu）点：具有适宜的（de）强度性能（néng）；流动性（xìng）好（hǎo）；砂芯（xīn）表面质（zhì）量好（Ra=6.3-12.5μm）；砂（shā）芯（xīn）抗（kàng）吸湿性强；溃散（sàn）性好，铸件容易清理。

1、铸型（模具）温度

铸型温度是影（yǐng）响壳层厚度及强度的主要（yào）因素之一,一般控制在220～260℃,并（bìng）根据（jù）下列（liè）原则选定:

（1）保证覆膜砂上的树脂软化及固化所需的足够热量；

（2）保证形（xíng）成需要（yào）的（de）壳（ké）厚且（qiě）壳型（芯）表（biǎo）面（miàn）不焦化；

（3）尽量缩短结壳及硬（yìng）化时间，以提高生产率。

 2、射砂压力及时间

射砂时间（jiān）一般控（kòng）制在3～10s，时间过短（duǎn）则砂型（芯）不能成（chéng）型。射砂压力一般（bān）为（wéi）0.6MPa左右；压力过（guò）低时，易造成射不足或疏松现（xiàn）象。3、硬化（huà）时间：硬（yìng）化时间的长短主要取决于砂型（芯（xīn））的（de）厚度（dù）与（yǔ）铸型（xíng）的温度（dù），一般在60～120s左（zuǒ）右。时（shí）间过短（duǎn），壳层未完全固（gù）化则强度（dù）低（dī）；时间（jiān）过长，砂型（芯）表面（miàn）层易烧焦（jiāo）影响铸件质量。覆膜（mó）砂造型（芯）工艺参数实例：序号 图（tú）号 壳厚（㎜） 重量（liàng）（㎏） 铸（zhù）型温度（℃） 射砂（shā）时间（s） 硬化时间（s） 1 （导（dǎo）向（xiàng）套）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（fù）膜砂应（yīng）用中存在的问题及解决对（duì）策

制芯的方法（fǎ）种类很多，总的可以划（huá）分为热固性方法和冷固性方法两大类，覆膜砂制芯属于热固性方法类。任何一种制芯方（fāng）法都有其自身的优点（diǎn）和缺点，这（zhè）主（zhǔ）要取（qǔ）决于产品的质量要求、复杂程度、生产批量、生产（chǎn）成本（běn）、产品（pǐn）价格（gé）等综（zōng）合（hé）因素来决（jué）定采用（yòng）何种制芯方法。对铸（zhù）件内（nèi）腔表面质（zhì）量要（yào）求高，尺寸精度要求高、形状复杂（zá）的砂芯采（cǎi）用覆膜（mó）砂制芯是非（fēi）常有效的。例如：轿车（chē）发动机气缸盖的（de）进排气道砂芯、水（shuǐ）道（dào）砂（shā）芯、油（yóu）道砂芯（xīn），气缸体的水（shuǐ）道砂（shā）芯（xīn）、油道砂芯（xīn），进气岐管、排气岐管的壳芯砂芯，液压阀的流道砂（shā）芯，汽车（chē）涡轮增压器气道砂芯等等（děng）。但是（shì）在覆膜砂使用中还（hái）常（cháng）遇到一些问题，这里（lǐ）仅就工作中的体（tǐ）会略（luè）谈一二。

1、覆膜砂的强（qiáng）度和发气（qì）量的（de）确（què）定方法

在原砂质量和树脂质量一定的前提（tí）下，影响覆膜砂（shā）强（qiáng）度的关（guān）键因素主（zhǔ）要取于酚醛树脂的加入量。酚（fēn）醛树脂加入量多，则强度就提高，但发（fā）气量也增加（jiā），溃散性就降（jiàng）低。因此（cǐ）在（zài）生产（chǎn）应用中一定要（yào）控制覆膜砂的强（qiáng）度来（lái）减少发气量，提高溃散（sàn）性，在强度标（biāo）准（zhǔn）的制（zhì）订时定要找到一个平衡点。这（zhè）个平衡点就是保（bǎo）证砂芯的表面质量及在浇注时不产生变形、不产生断芯前提下的强度。这样才能（néng）保证（zhèng）铸件的表面质量（liàng）和尺寸精度（dù），又可（kě）以减少发气量，减少铸造件气孔缺陷，提高砂芯的出砂性能。对砂芯存（cún）放（fàng），搬运过程中可（kě）以采用（yòng）工位（wèi）器具、砂芯小车，并在其（qí）上（shàng）面铺有10ｍｍ～15ｍｍ厚（hòu）的海绵，这样可以减少砂芯的（de）损耗率。

2、覆膜砂砂芯的存放期（qī）

任何（hé）砂芯都会吸湿，特别（bié）是（shì）南方地区空气相对湿度大，必须（xū）对砂（shā）芯存放期在工艺（yì）文件上加以规定，利用精益生产先进先出的生产方式减少砂芯的存放（fàng）量和存（cún）放（fàng）周期。各企业应结合自己的厂房条件（jiàn）和（hé）当地的气候条件（jiàn）来（lái）确定砂芯（xīn）的存放周期。

3、控制（zhì）好覆膜砂的供（gòng）货质（zhì）量

覆膜（mó）砂进（jìn）厂时必须附有（yǒu）供应商的质量保证资料，并且企业根据抽样标（biāo）准进（jìn）行（háng）检（jiǎn）查，检查合（hé）格后方可入库。企（qǐ）业（yè）取样检（jiǎn）测不合格时由质保（bǎo）和（hé）技术部门做出（chū）处（chù）理（lǐ）结（jié）果（guǒ），是让步接受或向供应商退货。

4、合格的覆膜砂在制芯时（shí）发现砂（shā）芯断（duàn）裂变形

制芯时砂芯的断裂变形通常（cháng）会认为覆膜砂强度低造成的。实际上砂（shā）芯断裂（liè）和变形（xíng）会涉及到许（xǔ）多生产过程。出现不正常情况，必须要（yào）查到真正的原因才能彻（chè）底解决。具体原因如下：

（１）制芯时模具的（de）温度和留（liú）模时间，关（guān）系到（dào）砂芯结壳硬化厚（hòu）度是否满足工艺要求。工艺上所规定的工艺参数都需（xū）要有（yǒu）一个范围，这个范围需靠操作人员的技（jì）能来进行（háng）调整。在模（mó）具（jù）温（wēn）度上限时留模时间可以取下限，模具温度在下限时（shí）留模时间取上限。对操（cāo）作人员需要（yào）不断地培训提高操作技能。

（２）制芯时在模具上会粘有酚醛树脂（zhī）和砂（shā）粒，必须进行及（jí）时（shí）清理并喷上脱模剂，否则会越积越多开模时会把砂芯（xīn）拉断（duàn）或变形。

（３）热（rè）芯盒模具（jù）静模上的弹簧（huáng）顶杆，由于长期在高温状态（tài）下工作会产生弹性失效而造成砂芯断裂或变形。必须及时更换弹簧。

（４）动模和静模不平行或不在同一中心（xīn）线上，合模时在油缸或气缸的压（yā）力（lì）作用下（xià），定位销（xiāo）前端有一段斜度，模具还是会合紧，但（dàn）在开模时动模和静模仍（réng）会恢复到原始状态使砂（shā）芯（xīn）断裂或变形。在这种情况（kuàng）下射（shè）砂时（shí）会跑（pǎo）砂，砂芯（xīn）的尺寸会变大。解决对策是及时调整模具的平行度和同轴度。

（５）在壳芯机（jī）上生（shēng）产空心砂芯时，从砂芯中倒（dǎo）出（chū）尚（shàng）未硬化的覆膜砂需要重新使（shǐ）用（yòng）时，必须进行过筛并未用过的（de）覆膜砂按３：７比例混合后（hòu）使用，这样才能（néng）保证壳芯砂芯（xīn）的表面质量和砂芯强（qiáng）度。