覆膜砂铸造在（zài）铸造领域已有相当（dāng）长的历史，铸（zhù）件（jiàn）的产量也相当大；但采用（yòng）覆膜砂铸造生产（chǎn）精（jīng）密铸钢（gāng）件时面临很多难题：粘砂（shā）（结疤）、冷隔、气（qì）孔。如何解决这些问（wèn）题有待于我（wǒ）们去进（jìn）一步探讨（tǎo）。

一（yī）、对覆膜砂的认识与了解（jiě）（覆膜（mó）砂属于有机粘结剂型、芯砂）

（1）覆（fù）膜砂（shā）的特（tè）点：具（jù）有适宜（yí）的（de）强度性（xìng）能；流动性好（hǎo），制出（chū）的砂型、砂芯轮廓（kuò）清晰，组（zǔ）织致密，能够制造出（chū）复杂（zá）的砂芯；砂型（芯）表面质量好，表面粗糙度可（kě）达Ra=6.3～12.5μm，尺寸精度可达CT7～CT9级；溃（kuì）散性好（hǎo），铸件容（róng）易（yì）清（qīng）理。

（2）适用范围：覆膜砂既可制作（zuò）铸型（xíng）又可制作砂芯，覆膜（mó）砂（shā）的型（xíng）或芯既可互相配合使（shǐ）用（yòng）又（yòu）可与其它砂（shā）型（芯）配合（hé）使（shǐ）用（yòng）；不仅（jǐn）可（kě）以用于金属（shǔ）型重力铸造或低压铸（zhù）造，也可以用（yòng）于铁（tiě）型覆砂铸造，还可以用（yòng）于热法离心铸（zhù）造；不仅可（kě）以用于铸铁、非铁合（hé）金铸件的生产，还可以用（yòng）于（yú）铸钢（gāng）件的生产。

二、覆膜砂（shā）的（de）制备

1．覆（fù）膜砂组成

一般由耐（nài）火材料、粘结剂、固化剂（jì）、润（rùn）滑剂及特殊添加剂组成（chéng）。

（1）耐（nài）火材料是构成覆膜（mó）砂的主体。对耐火材料的要（yào）求是：耐火度高、挥发物少、颗粒较圆整、坚实等。一（yī）般选（xuǎn）用天然擦洗硅（guī）砂。对（duì）硅砂的要求是（shì）：SiO2含（hán）量高（铸（zhù）铁及非（fēi）铁合金铸（zhù）件要求大于90%，铸钢件要求大于（yú）97%）；含泥量不（bú）大（dà）于（yú）0.3%（为擦（cā）洗（xǐ）砂）--[水洗（xǐ）砂含泥量规（guī）定小（xiǎo）于；粒度①分（fèn）布在相（xiàng）邻（lín）3～5个筛号上；粒形圆（yuán）整，角形因素（sù）应不大于1.3；酸耗值不（bú）小于5ml。

（2）粘结（jié）剂普遍（biàn）采用（yòng）酚（fēn）醛树脂。

（3）固化剂通常采（cǎi）用乌洛（luò）托品；润滑剂一般采用硬脂酸钙，其作用是（shì）防止覆膜砂结块，增加流动（dòng）性。添加剂的主（zhǔ）要作用是改善覆膜砂的（de）性能。

（4）覆（fù）膜砂的（de）基本配比 成分 配比（质量分数，%）说明（míng）：原（yuán）砂 100 擦洗（xǐ）砂， 酚醛树（shù）脂 1.0～3.0 占原砂重（chóng） ，乌洛托品（水溶液2）10～15 占树脂重，硬脂酸（suān）钙 5～7 占（zhàn）树（shù）脂重，添加剂 0.1～0.5 占原砂重。1：2）10～15 占树脂重，硬脂酸钙 5～7 占树脂重，添加剂 0.1～0.5 占原（yuán）砂重。

２．覆膜砂（shā）的生产工艺（yì）　

覆膜砂（shā）的制备工艺主要有冷法覆膜（mó）、温（wēn）法覆膜、热法覆膜三种（zhǒng），目前（qián）覆膜砂的生产几乎都是（shì）采用热覆（fù）膜（mó）法。热法覆（fù）膜工艺是先将原砂加热到一定（dìng）温度，然（rán）后分别（bié）与树（shù）脂、乌洛托（tuō）品（pǐn）水溶（róng）液和（hé）硬脂酸钙混合（hé）搅（jiǎo）拌，经冷却破碎和筛（shāi）分而成（chéng）。由于配方（fāng）的差异，混制工艺（yì）有（yǒu）所不同。目前国内覆膜砂生产线的种类（lèi）很多，手工加料的半自动生产线约有2000~2300条，电脑控制的全（quán）自动生（shēng）产线（xiàn）也（yě）已经有将（jiāng）近50条，有效提高了生产（chǎn）效率和产品（pǐn）稳定（dìng）性。例如（rú）xx铸造有限公司的自动（dòng）化可视生产线，其加料时间控制精确到（dào）0.1秒（miǎo），加热温度（dù）控制精确到1/10℃，并且可以（yǐ）通过视频时时观（guān）察混砂状态，生产效（xiào）率（lǜ）达到6吨/小时。

３．覆（fù）膜砂的主要产（chǎn）品类（lèi）型　

（1）  普通类覆膜砂（shā） 　

普通覆膜砂即（jí）传（chuán）统覆膜砂，其组成（chéng）通常（cháng）由石（shí）英砂，热塑（sù）性酚醛树脂，乌（wū）洛托品和硬脂酸钙（gài）构成，不加有（yǒu）关添加剂，其树脂加入量通（tōng）常在（zài）一定（dìng）强度要求下相对较高，不具备耐高温，低膨胀、低发气等特性，适用于要求不高的铸件生产（chǎn）

（2）  高强度低发气类（lèi）覆膜砂  　

特点：高强度、低（dī）膨胀、低发气、慢发（fā）气、抗氧（yǎng）化  简介:高强（qiáng）度（dù）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（xìng）的“添加剂”和（hé）采用（yòng）新的配制工艺，使（shǐ）树（shù）脂（zhī）用量大幅度下降，其强度比普通覆膜砂高30%以上，发（fā）气量（liàng）显著降低，并能延缓发气速度（dù），能更好地适应铸（zhù）件（jiàn）生（shēng）产的需要。该类覆膜砂主要适用于铸铁件中，中小铸钢、合金铸钢件的生产。目前该类覆膜（mó）砂有三个系列（liè）：GD-1高强度低发气覆膜（mó）砂；GD-2高强度低膨（péng）胀低发气覆（fù）膜（mó）砂（shā）；GD-3高强度低膨胀低发气抗（kàng）氧化覆膜（mó）。

（3）  耐高温(类)覆膜（mó）砂（shā）(ND型) 

特点：耐高温、高强度、低（dī）膨胀、低发气（qì）、慢发气（qì）、易溃散、抗氧化 简（jiǎn）介:耐高温覆膜砂是（shì）通过特殊工艺配方技术生产出的（de）具（jù）有优异高温性（xìng）能(高温下（xià）强度高、耐热（rè）时间（jiān）长、热膨胀量（liàng）小、发气量低)和综合铸造性能的新型覆（fù）膜砂。该（gāi）类覆膜砂特别适用于复杂薄壁（bì）精密的铸（zhù）铁件(如汽车发（fā）动机缸（gāng）体、缸盖（gài）等)以（yǐ）及高要求的铸钢件(如集装箱角和火车刹车缓；中器（qì）壳件等)的生产，可有效（xiào）消除粘砂、变形、热裂和气（qì）孔等铸造缺陷。目（mù）前该覆（fù）膜砂有四（sì）个系列（liè）：VND-1耐高（gāo）温覆膜砂. ND-2耐高温低（dī）膨（péng）胀低发气覆膜砂 ND-3耐高温（wēn）低膨胀低发气抗（kàng）氧（yǎng）化（huà）覆膜砂 ND-4耐高温高（gāo）强底低（dī）膨胀低（dī）发气覆膜

（4）  易溃散（sàn）类覆膜砂　

具有较好的强度，同时具有优异的低温溃散性能（néng），适（shì）用于生产有（yǒu）色金属铸（zhù）件。

（5）  其它特殊（shū）要求覆膜（mó）砂（shā）　

为适应不同产（chǎn）品的需要（yào），开发出了（le）系列特种（zhǒng）覆膜砂（shā）如：离心铸造用覆膜砂、激冷（lěng）覆膜砂、湿（shī）态覆（fù）膜砂、防粘砂、防脉纹、防（fáng）橘皮覆膜砂等。　

三（sān）、覆膜砂（shā）制（zhì）芯主要工（gōng）艺过程

加热温度200-300℃、固化（huà）时间30-150s、射砂（shā）压力0.15-0.60MPa。形状简单的砂芯、流动性好的覆（fù）膜砂可选用较低的射砂压力，细薄砂芯选择较低的加（jiā）热温度，加热温度低时可适（shì）当延长固化时间等。覆膜（mó）砂所使用（yòng）的（de）树脂是酚醛类树脂。制芯工艺（yì）的优点：具有适宜的强度性能；流动性好；砂芯表（biǎo）面质量（liàng）好（hǎo）（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯抗吸湿性强；溃散性（xìng）好，铸（zhù）件（jiàn）容易清（qīng）理。

1、铸型（xíng）（模具）温（wēn）度

铸型温度是影响壳层厚度及强（qiáng）度（dù）的主要因素之一（yī）,一（yī）般控制在220～260℃,并（bìng）根（gēn）据（jù）下列原则选（xuǎn）定:

    （1）保证覆膜（mó）砂上（shàng）的树脂软化及（jí）固化所需的足（zú）够热量；

     （2）保证形成需要的壳厚且（qiě）壳型（xíng）（芯）表面不焦（jiāo）化；

      （3）尽量缩短结壳（ké）及硬（yìng）化时间，以提（tí）高（gāo）生产率。

2、射砂压力及时间

射砂时间一般控制在3～10s，时（shí）间过短则砂型（芯（xīn））不能（néng）成型。射砂（shā）压力一般为0.6MPa左（zuǒ）右；压力过低时，易造成（chéng）射不足（zú）或疏松（sōng）现象。3、硬化时间：硬化时间的长短主（zhǔ）要（yào）取决于砂型（芯）的厚度与铸型的温（wēn）度，一般在60～120s左右（yòu）。时间过短，壳层未完（wán）全（quán）固（gù）化则（zé）强度低；时间过长（zhǎng），砂型（芯（xīn））表面层易烧焦影（yǐng）响铸件（jiàn）质量。覆（fù）膜砂造型（芯）工艺参数实例：序号（hào）图号（hào） 壳（ké）厚（㎜） 重量（㎏） 铸型温（wēn）度（℃） 射砂时间（jiān）（s）硬（yìng）化时间（s） 1 （导向（xiàng）套）DN80-05 8～10 2.5～2.6220～240 2～3 60～80 2 （阀体）DN05-01 10～123.75～3.8 240～260 3～5 80～100

四、覆膜砂应用（yòng）中存在的问（wèn）题及解决对策

制芯的方法种类很多，总的可以划分为热固性方法和冷固性方法两（liǎng）大类，覆膜（mó）砂制芯属于（yú）热固性方法类。任（rèn）何一种制（zhì）芯方（fāng）法都有其自身的优点（diǎn）和缺点，这（zhè）主要取决于产品的质量要求（qiú）、复杂程度、生（shēng）产批量、生产成本（běn）、产品价格（gé）等综合因素来（lái）决定采（cǎi）用何种制芯方法。对铸件内（nèi）腔（qiāng）表面质量（liàng）要求高，尺（chǐ）寸（cùn）精度要求高、形状复杂的砂芯（xīn）采用覆膜（mó）砂（shā）制芯是（shì）非常有效的。例如：轿车发动机气缸盖的进排气道砂芯、水道砂芯、油道砂芯，气缸体的水道（dào）砂（shā）芯、油道砂芯，进气岐管（guǎn）、排（pái）气岐（qí）管的（de）壳芯砂芯（xīn），液压阀的（de）流道（dào）砂芯，汽车涡（wō）轮增压器气道砂芯等等。但是在覆膜砂（shā）使（shǐ）用中还常遇到一些问题（tí），这里仅就工作中的体会略谈一二。

1、覆（fù）膜砂（shā）的强度和（hé）发气量（liàng）的确定方法

在原砂质量（liàng）和树脂质量一定的前提（tí）下，影响覆膜砂（shā）强度的（de）关键因素主要取于酚醛树脂的加入量。酚醛树脂加入量（liàng）多，则强度就提高，但发气量也增加，溃散性就降低。因此（cǐ）在生产应用中一定要控（kòng）制覆膜砂的（de）强（qiáng）度来减少发（fā）气（qì）量，提高（gāo）溃散性，在强（qiáng）度标准的制订（dìng）时（shí）定要找到一个平（píng）衡点。这（zhè）个平衡点就是保证（zhèng）砂芯的表面质量及（jí）在浇注时不产（chǎn）生变形、不产（chǎn）生（shēng）断芯前（qián）提下的强度。这样才能（néng）保证铸件的（de）表面（miàn）质量和（hé）尺寸精度，又可以减少发气量（liàng），减（jiǎn）少铸（zhù）造件（jiàn）气孔缺（quē）陷，提高（gāo）砂芯的出砂性（xìng）能。对砂芯存放（fàng），搬运过程中可以采（cǎi）用工位器具、砂芯（xīn）小车，并在其上面铺有10ｍｍ～15ｍｍ厚的海绵，这样可以减少砂芯的损耗（hào）率。

2、覆膜砂砂芯（xīn）的（de）存（cún）放期

任何砂芯都会吸湿，特别是南方地区（qū）空气（qì）相对湿度（dù）大，必须对砂芯存放期在工艺文件上加以规定，利用精（jīng）益生（shēng）产先进先出的生（shēng）产方式减少砂芯的存放量和存放周期。各企业应结合（hé）自己的厂房（fáng）条（tiáo）件和当地的气候条（tiáo）件来确定砂芯的存放（fàng）周期。

3、控制好覆（fù）膜砂（shā）的供货质量

覆膜（mó）砂（shā）进（jìn）厂时（shí）必须附有供（gòng）应商的（de）质量保证资料（liào），并且企业根（gēn）据抽样标准进行检查（chá），检查合格后方可入库。企（qǐ）业取样检测不合格时由（yóu）质保和技术部门做出处（chù）理（lǐ）结果，是让步接（jiē）受或向供应（yīng）商退货。

4、合格的覆膜砂（shā）在（zài）制芯时发现砂芯（xīn）断裂（liè）变形（xíng）

制芯时（shí）砂（shā）芯的断裂变形通常会认（rèn）为覆膜砂（shā）强度低造成的。实际上（shàng）砂芯（xīn）断（duàn）裂和变形会涉及到（dào）许多生产（chǎn）过（guò）程（chéng）。出现不（bú）正常情（qíng）况，必须要（yào）查到真正的原（yuán）因才能（néng）彻底解决。具体原因如下：

（１）制芯时模具的温（wēn）度和（hé）留模时（shí）间，关系到砂芯结壳硬化厚度是否满足工（gōng）艺要（yào）求。工艺上所规（guī）定的工艺参数都需（xū）要有一个范围（wéi），这个范围（wéi）需靠操作人（rén）员的（de）技能来进行调（diào）整。在模具（jù）温度上（shàng）限时留（liú）模时间可以（yǐ）取下限，模具温度在下限时留模时间取上（shàng）限。对操（cāo）作（zuò）人员（yuán）需（xū）要不断地培训提高操（cāo）作技能。

（２）制（zhì）芯时在模具上会粘有酚醛树脂和砂粒（lì），必须进行（háng）及时清（qīng）理并喷上脱（tuō）模剂，否则会越（yuè）积越多开模时会把砂芯（xīn）拉断或变形。

（３）热芯盒模具静模上的弹簧顶杆（gǎn），由（yóu）于长期在高温状态下工作会产生弹性失效（xiào）而造成（chéng）砂芯断裂或（huò）变形（xíng）。必须及时更换弹簧。

（４）动（dòng）模和静模不平行（háng）或不在同一中心（xīn）线（xiàn）上，合模（mó）时在油缸或（huò）气缸的（de）压力作用下（xià），定位销前（qián）端有一段斜度，模具还是会合紧（jǐn），但在开模（mó）时（shí）动模和静模仍会恢复到原始状态使砂芯断（duàn）裂（liè）或变形（xíng）。在这种情（qíng）况下（xià）射砂时会跑砂，砂芯的尺寸会变大。解（jiě）决对策是及时调整模（mó）具（jù）的平行度和（hé）同轴度（dù）。

（５）在壳芯机上生（shēng）产空（kōng）心砂芯（xīn）时，从砂芯中倒出（chū）尚未硬化（huà）的覆膜砂（shā）需要重新使用时（shí），必须进行过筛并未用过的覆膜砂按３：７比例混合后使用，这样才能（néng）保证壳芯砂芯的（de）表面质量（liàng）和砂（shā）芯强度。