覆膜砂铸（zhù）造在铸造领域已有相（xiàng）当长的历（lì）史，铸件（jiàn）的产量也相当（dāng）大；但采用覆膜砂铸造生产（chǎn）精密铸钢件时面临很多难（nán）题（tí）：粘砂（结疤）、冷隔（gé）、气（qì）孔。如（rú）何（hé）解（jiě）决这些问（wèn）题有待（dài）于我们去（qù）进（jìn）一步探讨。

一（yī）、对覆膜砂的认（rèn）识与了解（覆膜（mó）砂属（shǔ）于有机粘结剂型（xíng）、芯砂）

（1）覆膜砂的（de）特（tè）点（diǎn）：具有适宜的强度性（xìng）能；流（liú）动（dòng）性好，制（zhì）出的砂（shā）型、砂芯轮（lún）廓清（qīng）晰，组织致密，能够制造（zào）出复杂的砂芯；砂型（芯）表面（miàn）质量好，表面（miàn）粗（cū）糙度可达Ra=6.3～12.5μm，尺寸（cùn）精度可达（dá）CT7～CT9级；溃散性好，铸件容（róng）易清理。

（2）适用范围：覆膜砂（shā）既可（kě）制作铸型又可制作砂芯，覆膜砂的型或芯既可互相配（pèi）合使用又可与（yǔ）其它砂型（芯（xīn））配合使用（yòng）；不仅可（kě）以用于金属型重（chóng）力铸造或低压铸（zhù）造（zào），也可以用于铁型覆砂铸（zhù）造（zào），还可以用于热法离心铸（zhù）造；不仅（jǐn）可以用于铸铁、非（fēi）铁合金（jīn）铸件（jiàn）的（de）生产，还（hái）可以用（yòng）于铸钢件的生产。

二、覆膜（mó）砂的制备

1．覆膜（mó）砂组（zǔ）成

一般由（yóu）耐火材（cái）料、粘（zhān）结剂、固化剂（jì）、润滑剂及（jí）特殊添加（jiā）剂（jì）组成。

（1）耐（nài）火材料是（shì）构成（chéng）覆（fù）膜砂的主体。对（duì）耐火（huǒ）材料的（de）要求是：耐火度（dù）高、挥发物少、颗粒较圆整、坚实等。一般选用天然擦洗硅砂。对硅砂的（de）要求（qiú）是（shì）：SiO2含（hán）量高（铸（zhù）铁及（jí）非铁合（hé）金铸件（jiàn）要求大（dà）于90%，铸钢件要求大于97%）；含（hán）泥（ní）量不大于0.3%（为擦洗砂）--[水洗砂（shā）含泥量规定小于；粒度①分布在相邻3～5个筛（shāi）号上（shàng）；粒形圆整，角形因素应（yīng）不大于1.3；酸耗值（zhí）不小（xiǎo）于（yú）5ml。

（2）粘（zhān）结剂普遍（biàn）采用酚（fēn）醛树脂。

（3）固化剂通常采用（yòng）乌洛托品；润滑（huá）剂一般（bān）采用硬脂酸钙，其作用是防（fáng）止覆膜砂结（jié）块，增加流动性。添加剂的（de）主要作用（yòng）是（shì）改善覆膜砂（shā）的性（xìng）能。

（4）覆膜砂的基本配比 成（chéng）分 配比（质量分数，%） 说（shuō）明（míng）：原砂（shā） 100 擦洗砂， 酚醛树脂 1.0～3.0 占原砂重 ，乌洛托品（水（shuǐ）溶液2） 10～15 占树脂重，硬脂酸（suān）钙 5～7 占树（shù）脂重，添加剂 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（shù）脂重，添加剂 0.1～0.5 占（zhàn）原砂重 。

２．覆（fù）膜砂的生产工（gōng）艺（yì） 　

覆膜砂（shā）的（de）制备工艺（yì）主要有（yǒu）冷法覆膜（mó）、温法覆膜、热法覆（fù）膜三种，目（mù）前覆膜砂的生产几乎都是采用热覆膜法。热法覆膜工艺是先将原砂加热到一定温（wēn）度，然（rán）后分别与（yǔ）树脂、乌洛（luò）托（tuō）品水（shuǐ）溶液和硬脂酸钙（gài）混（hún）合搅（jiǎo）拌，经冷却（què）破碎和筛（shāi）分而成。由于配方的（de）差异，混制工艺有所不同。目前国内覆膜砂（shā）生产线的种（zhǒng）类很多，手工加料的半自动生产线（xiàn）约有2000~2300条，电（diàn）脑控制的全自动生产线也已经有将近50条，有效提高了生产效率和产品稳定性。例如xx铸造有限公（gōng）司的自动化可视生产线，其加（jiā）料时（shí）间（jiān）控制精（jīng）确到0.1秒（miǎo），加热温度控制精确到1/10℃，并且可（kě）以通过视（shì）频时时观察（chá）混砂（shā）状态，生产效率达到（dào）6吨/小时。

３．覆（fù）膜砂的主要产品类型　

（1）普通（tōng）类覆（fù）膜砂 　普通覆膜砂即传统覆膜砂，其（qí）组成通常由石英（yīng）砂，热塑性酚醛树脂，乌洛托品和硬脂（zhī）酸钙（gài）构成，不加有关添（tiān）加剂（jì），其树脂加入量通常在一定强度要求下相对较（jiào）高，不具备耐高温，低膨胀、低发气等特性（xìng），适用于要求不高（gāo）的铸件（jiàn）生产（chǎn）。

（2）高强度低发气类覆膜砂 　特点：高（gāo）强度、低膨胀、低发气、慢发（fā）气（qì）、抗氧化 简介:高强度低发气覆膜砂是普通覆膜砂的更（gèng）新换代产品，通过加入有关（guān）特（tè）性的“添加剂”和采用（yòng）新的（de）配制工（gōng）艺，使树（shù）脂用（yòng）量大幅（fú）度下降，其强度（dù）比普通覆（fù）膜砂高30%以上（shàng），发气（qì）量（liàng）显著降（jiàng）低，并能延缓发气（qì）速度，能更（gèng）好地（dì）适应铸件生产的需要（yào）。该类覆（fù）膜砂主要（yào）适用于（yú）铸（zhù）铁件中（zhōng），中小铸钢、合金铸钢件的生产。目前该类覆膜砂有三个系列：GD-1高（gāo）强度（dù）低发气覆（fù）膜砂；GD-2高强度低膨胀低发气覆（fù）膜（mó）砂（shā）；GD-3高强度（dù）低膨胀低（dī）发气（qì）抗氧化覆膜。

（3）耐高温(类)覆膜（mó）砂(ND型) 　特（tè）点：耐高温、高强度、低膨胀、低发气、慢（màn）发气、易溃散、抗氧化 简介（jiè）:耐高（gāo）温覆（fù）膜（mó）砂是通过（guò）特殊（shū）工艺配方（fāng）技（jì）术生产出的具有（yǒu）优异高温性（xìng）能（néng）(高温下强度高、耐热（rè）时间（jiān）长、热（rè）膨胀量小、发气量低)和（hé）综合铸（zhù）造（zào）性（xìng）能的新型覆膜（mó）砂（shā）。该类覆膜砂（shā）特别适用于复杂薄壁精密（mì）的铸铁件（jiàn）(如汽车发动（dòng）机缸体（tǐ）、缸盖等)以及高要求的（de）铸（zhù）钢件（jiàn）(如集装箱（xiāng）角（jiǎo）和火车刹车缓；中（zhōng）器壳（ké）件等（děng）)的生产，可有效消（xiāo）除（chú）粘砂（shā）、变形、热（rè）裂和气孔等铸造（zào）缺陷。目前该覆膜砂有四（sì）个系列：VND-1耐高温覆膜砂（shā）. ND-2耐（nài）高温低膨胀低发气覆膜（mó）砂 ND-3耐高温低膨胀低发（fā）气抗氧化覆膜砂 ND-4耐（nài）高温高强底低膨（péng）胀低（dī）发气覆膜

（4）易溃散类（lèi）覆（fù）膜砂　具有较好的强度（dù），同时（shí）具（jù）有（yǒu）优异的低温溃（kuì）散性能，适用于生产有色金（jīn）属铸（zhù）件。

（5）其它（tā）特殊要求覆膜（mó）砂　为适（shì）应不同产品的需要，开发出了系列（liè）特种覆膜砂（shā）如：离心铸造（zào）用覆膜砂、激冷覆膜砂、湿态覆膜砂、防粘砂、防脉（mò）纹、防橘皮覆膜砂等。　

三、覆膜砂制芯主要工艺过程

加热温（wēn）度200-300℃、固化时间（jiān）30-150s、射砂压力（lì）0.15-0.60MPa。形（xíng）状简单（dān）的砂（shā）芯、流动性好的覆膜砂可选用较低的射砂压力（lì），细薄砂芯选（xuǎn）择较低的加热温度（dù），加热温（wēn）度低时可适当延长固（gù）化时间等。覆（fù）膜砂所使用的树脂是酚醛（quán）类树脂。制芯工艺的优点（diǎn）：具有（yǒu）适（shì）宜的（de）强度性能；流动性好；砂芯表面质量好（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯抗吸湿性（xìng）强；溃散性好，铸件容易清理。

1、铸型（模（mó）具）温度

铸型温度是影响壳层厚度及强（qiáng）度的（de）主要因素之一,一般（bān）控（kòng）制在（zài）220～260℃,并（bìng）根据下列原则选定（dìng）:

（1）保证覆膜砂（shā）上的（de）树（shù）脂软化及固化所需的足（zú）够热量；

（2）保证形成需要的壳厚且（qiě）壳型（芯）表面不焦（jiāo）化；

（3）尽量缩短结壳及硬化（huà）时间，以提高生产率。

 2、射砂压力及时（shí）间（jiān）

射砂时（shí）间（jiān）一般控制在3～10s，时间过短（duǎn）则砂型（xíng）（芯）不能（néng）成（chéng）型。射砂压力一般为0.6MPa左右；压力过（guò）低时，易造成射（shè）不足或（huò）疏松现（xiàn）象。3、硬化时（shí）间：硬化时间的长短主要取决于（yú）砂型（芯）的厚度与铸型的（de）温度，一（yī）般在60～120s左右（yòu）。时间（jiān）过短，壳（ké）层未完（wán）全固（gù）化则（zé）强度低；时间过长，砂型（芯）表（biǎo）面层易烧焦影响铸件（jiàn）质量。覆膜砂（shā）造型（芯）工艺参数实例（lì）：序号 图号 壳厚（㎜） 重量（㎏） 铸型温度（℃） 射（shè）砂时（shí）间（s） 硬化时间（s） 1 （导（dǎo）向套）DN80-05 8～10 2.5～2.6 220～240 2～3 60～80 2 （阀体（tǐ））DN05-01 10～12 3.75～3.8 240～260 3～5 80～100

四、覆（fù）膜砂（shā）应（yīng）用中存在的问题及解（jiě）决（jué）对（duì）策

制芯的方法种类很多，总的可以划分为热固性方法和（hé）冷固（gù）性（xìng）方法两大类，覆膜砂制芯属于热固性方法类。任何一种（zhǒng）制芯（xīn）方法都有其自身的优点和缺点，这（zhè）主要取决于产品（pǐn）的（de）质量要求、复杂程度、生产批量（liàng）、生产（chǎn）成本、产品（pǐn）价格（gé）等综（zōng）合因素来（lái）决定采用何种制芯方法。对铸件内腔（qiāng）表（biǎo）面（miàn）质量要求（qiú）高，尺寸（cùn）精度要求高、形（xíng）状复杂的砂芯采用覆膜砂制（zhì）芯是非常（cháng）有（yǒu）效的。例如：轿车发动机气缸盖的进排气（qì）道砂芯、水道砂芯、油（yóu）道砂芯（xīn），气缸体（tǐ）的水道砂芯（xīn）、油道（dào）砂（shā）芯，进气岐管、排（pái）气岐管（guǎn）的壳芯砂芯，液压阀（fá）的流道（dào）砂芯（xīn），汽车涡轮（lún）增压器气道砂芯等等。但是（shì）在覆膜砂（shā）使用中还常遇到一些问题，这里仅就工（gōng）作中的体会略（luè）谈一（yī）二。

1、覆（fù）膜砂的（de）强（qiáng）度和发（fā）气量的确定方法

在原砂质（zhì）量和树脂质量一（yī）定的前提下，影响（xiǎng）覆膜砂强（qiáng）度的关键因（yīn）素主要取于（yú）酚醛（quán）树脂（zhī）的（de）加入量。酚醛树脂加入量多，则强度就提高（gāo），但发气量也增加，溃散性就降低。因（yīn）此在生产应用中一（yī）定要控制覆膜砂的（de）强（qiáng）度（dù）来（lái）减少发（fā）气量，提（tí）高溃散性，在（zài）强度标准的制订时定要找到一（yī）个（gè）平衡点（diǎn）。这个平衡点就是保证砂芯的表面质量及（jí）在浇注时不产生（shēng）变形、不产生断（duàn）芯（xīn）前提（tí）下的强度。这（zhè）样才能保证铸件的表面（miàn）质量和尺（chǐ）寸（cùn）精（jīng）度，又可以减少发气量，减（jiǎn）少铸造件（jiàn）气孔缺陷，提高砂芯的出砂性（xìng）能。对砂芯存放，搬运过程（chéng）中可（kě）以采用工位器具、砂芯小车，并在其上面铺有10ｍｍ～15ｍｍ厚的海绵，这样（yàng）可以减少砂芯的损耗率。

2、覆膜砂砂（shā）芯的存放期

任何砂芯都会吸湿，特别是南方地区空气相（xiàng）对湿度大，必须（xū）对砂芯存放期在工艺文件（jiàn）上加（jiā）以规定，利用精（jīng）益生产先（xiān）进先出的生产方式（shì）减少（shǎo）砂芯的存放量和存放周期（qī）。各企（qǐ）业（yè）应结合自己（jǐ）的厂房（fáng）条件和当地（dì）的气候条件（jiàn）来确定砂芯的存放（fàng）周（zhōu）期。

3、控制好（hǎo）覆（fù）膜砂的供货质量

覆膜砂进厂时必须附有供应商的质量（liàng）保证资料，并且企业根据抽样标准进行检查，检（jiǎn）查合（hé）格后方可入库（kù）。企（qǐ）业（yè）取样检测不合（hé）格时由质保和技术部门做出处理结果，是让（ràng）步接受（shòu）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

制芯（xīn）时砂芯的断裂变形通常会认为覆膜砂强度低造成的。实（shí）际（jì）上砂芯（xīn）断裂（liè）和（hé）变形（xíng）会涉及（jí）到许多（duō）生产过程。出现不正常情况，必须要查到真（zhēn）正的原因才能彻底解决（jué）。具体原因如下：

（１）制芯时模具（jù）的温度和留模时间，关系到砂芯结（jié）壳硬化厚（hòu）度是否满足工艺要（yào）求。工（gōng）艺（yì）上（shàng）所（suǒ）规（guī）定的工（gōng）艺参数都（dōu）需要有一个（gè）范围，这个（gè）范（fàn）围需靠操（cāo）作人员的技能来进（jìn）行（háng）调整。在模具温度上限时留模时（shí）间可以取下（xià）限，模具（jù）温（wēn）度在下限时留模（mó）时（shí）间取上限。对操作（zuò）人员需要不断地培训提高操作技能。

（２）制芯时在模（mó）具上会（huì）粘有酚醛树（shù）脂和砂粒，必（bì）须进行及时（shí）清理并喷上脱（tuō）模（mó）剂，否则会越积越多开模时会把砂（shā）芯拉断或变形。

（３）热芯盒模具静模上的弹簧顶杆，由于长期在高温状态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（mó）和静模不（bú）平行或不在同一中心线（xiàn）上，合模时在油缸或气缸的压力作用下，定位（wèi）销（xiāo）前端有一段（duàn）斜（xié）度，模具还是（shì）会（huì）合紧（jǐn），但在开模时动模和静模仍会恢复到原始状态使砂芯断裂或变（biàn）形。在（zài）这种情况下射砂时会跑（pǎo）砂，砂芯的尺（chǐ）寸会变（biàn）大。解决对策是及时（shí）调（diào）整模具（jù）的平行度和同轴度。

（５）在壳芯机上生（shēng）产空心砂芯时（shí），从砂芯中倒出尚未硬化的覆膜砂需（xū）要重新使用时，必须进行过（guò）筛并未用过的覆膜砂按３：７比例混合后使用，这样才能保证（zhèng）壳芯（xīn）砂（shā）芯的表面质量（liàng）和（hé）砂芯强度。