覆膜砂铸造在铸造领域已有相（xiàng）当（dāng）长的历史，铸（zhù）件（jiàn）的产量也相（xiàng）当大；但采用覆膜（mó）砂铸造生产精密铸（zhù）钢件时面临很多难题：粘砂（结疤）、冷隔、气（qì）孔。如何解决这（zhè）些问题有（yǒu）待于我们去进一步探讨。

一（yī）、对覆（fù）膜砂的认识与了（le）解（覆膜砂属于有机粘结剂型、芯（xīn）砂）

（1）覆（fù）膜砂的特（tè）点：具有适宜的强度性能（néng）；流动性好，制出的（de）砂型、砂芯轮（lún）廓清晰，组织致密，能够制造出复杂的砂芯；砂型（芯（xīn））表面（miàn）质量好，表面粗糙度可（kě）达（dá）Ra=6.3～12.5μm，尺寸精度可（kě）达CT7～CT9级；溃散性好，铸件容易清理（lǐ）。

（2）适用范（fàn）围：覆膜砂（shā）既（jì）可制作铸型（xíng）又可制作砂（shā）芯，覆膜砂的型（xíng）或芯既（jì）可（kě）互相配合（hé）使用又可与其它砂型（芯）配合使用；不仅可以用于金属型重（chóng）力铸（zhù）造或低压铸造，也可以用于（yú）铁（tiě）型覆砂铸造，还可以用于（yú）热法离心铸造（zào）；不仅可（kě）以用于铸（zhù）铁、非铁合金铸件的生产，还可以用（yòng）于铸钢件（jiàn）的生产。

二、覆膜（mó）砂的制备

1．覆膜砂组成

一般由（yóu）耐火材料（liào）、粘结剂（jì）、固化剂、润滑剂及特殊添加剂组成。

（1）耐火材料是构成覆（fù）膜砂的主体。对耐火材料的要求是：耐火（huǒ）度高、挥发物少、颗粒较（jiào）圆整、坚（jiān）实等。一（yī）般选用天然擦洗硅砂。对硅砂的要（yào）求是（shì）：SiO2含量高（铸铁及非铁合金铸件要求大于90%，铸钢件要求大于97%）；含泥量不大于（yú）0.3%（为（wéi）擦洗砂）--[水洗砂含泥（ní）量规定小于；粒度①分布在相邻3～5个筛号上；粒形圆整，角形因（yīn）素（sù）应不大于1.3；酸（suān）耗值不小于5ml。

（2）粘结（jié）剂普遍采用酚（fēn）醛树脂。

（3）固化剂通常（cháng）采用（yòng）乌洛托品（pǐn）；润滑剂一般采（cǎi）用（yòng）硬脂（zhī）酸钙，其作用是防止覆膜砂结块，增加流（liú）动性。添加（jiā）剂的主要作用（yòng）是改善（shàn）覆膜砂的性能。

（4）覆膜砂的基本配比 成分 配比（质（zhì）量分数，%）说明（míng）：原砂 100 擦洗砂， 酚醛树脂 1.0～3.0 占原（yuán）砂重 ，乌洛托品（水溶液2）10～15 占树脂重，硬脂酸（suān）钙 5～7 占树脂重，添加剂 0.1～0.5 占（zhàn）原砂重。1：2）10～15 占树脂重，硬脂（zhī）酸钙 5～7 占树脂（zhī）重，添（tiān）加（jiā）剂 0.1～0.5 占原砂重（chóng）。

２．覆膜砂的生产工艺（yì）　

覆膜砂的（de）制备工（gōng）艺（yì）主（zhǔ）要（yào）有冷法覆膜（mó）、温法（fǎ）覆膜、热法覆膜三种，目（mù）前覆膜砂的生（shēng）产几乎（hū）都是（shì）采（cǎi）用热覆（fù）膜法（fǎ）。热法覆膜（mó）工艺（yì）是先将原砂加热到一定温度，然后分（fèn）别与树脂、乌洛托品水溶液和（hé）硬脂酸钙混合搅拌，经冷（lěng）却破碎和（hé）筛分而成。由（yóu）于配（pèi）方的（de）差异，混制工艺有所不同。目前国内覆膜砂生产（chǎn）线的种类很（hěn）多，手工加料的（de）半自动生产线（xiàn）约有2000~2300条，电脑控制的全自动生产线也已经有将近50条（tiáo），有效提（tí）高了生产效率和产品稳定性（xìng）。例如xx铸造有限（xiàn）公（gōng）司（sī）的自动（dòng）化可视生产（chǎn）线（xiàn），其（qí）加料时（shí）间控（kòng）制精确（què）到0.1秒，加热温度控制精（jīng）确到1/10℃，并且可以（yǐ）通过视（shì）频（pín）时时（shí）观察混砂（shā）状态，生产效率达（dá）到6吨/小时。

３．覆膜（mó）砂的主要产品类型　

（1）  普通类（lèi）覆膜砂 　

普通（tōng）覆膜砂即传统覆膜砂，其组成通常由石英砂，热塑性酚醛树脂，乌洛托（tuō）品和（hé）硬脂酸钙构成，不加有关添加剂，其树脂加（jiā）入量通常（cháng）在一定强度要求下相（xiàng）对（duì）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（mó）砂  　

特（tè）点：高（gāo）强度、低膨胀、低发气、慢发气、抗氧化  简介:高强度低发气（qì）覆膜砂是（shì）普通（tōng）覆膜砂的（de）更新换代产品，通过（guò）加入有关特性的“添加剂”和采用新的配制（zhì）工艺，使（shǐ）树脂（zhī）用量大幅度下降（jiàng），其强度比（bǐ）普通（tōng）覆（fù）膜砂高30%以（yǐ）上（shàng），发气量（liàng）显（xiǎn）著降低，并能延缓发气速度（dù），能更好地适应（yīng）铸件生产的需要（yào）。该类（lèi）覆膜砂主要适用于铸铁件中，中小铸钢、合金铸钢件的（de）生产。目前该类覆（fù）膜（mó）砂有三个系列：GD-1高强度低发气覆膜砂；GD-2高强度低膨胀低发气覆（fù）膜砂；GD-3高强度低（dī）膨胀低发气抗氧化覆膜。

（3）  耐高温(类)覆膜砂(ND型) 

特点：耐高（gāo）温、高强度、低膨胀（zhàng）、低发气、慢发（fā）气、易溃散、抗氧化 简（jiǎn）介:耐（nài）高（gāo）温覆膜砂是通过特殊工艺配方技术生产出的具有（yǒu）优（yōu）异（yì）高温性能(高温下强（qiáng）度高、耐热（rè）时间长、热膨胀量小（xiǎo）、发气量低（dī）)和综合（hé）铸造性（xìng）能的新（xīn）型（xíng）覆（fù）膜砂。该（gāi）类覆膜（mó）砂特别适用于复杂薄壁精密的铸铁件(如（rú）汽车发动机缸体、缸（gāng）盖（gài）等)以及高（gāo）要求的铸（zhù）钢件(如集装箱（xiāng）角和火（huǒ）车（chē）刹车（chē）缓；中（zhōng）器壳（ké）件等)的生产（chǎn），可有效消除粘砂、变形、热裂和气孔等（děng）铸造缺陷。目前该（gāi）覆膜砂有四个系列：VND-1耐高温覆膜砂. ND-2耐高温低膨胀低（dī）发气覆膜砂 ND-3耐高温低膨胀低发气抗氧化覆膜砂 ND-4耐高温高强底（dǐ）低（dī）膨胀低发气（qì）覆膜（mó）

（4）  易（yì）溃散（sàn）类（lèi）覆膜（mó）砂　

具（jù）有较好的（de）强度，同时具有优异（yì）的低温（wēn）溃散性（xìng）能，适用于生产有色金属铸件。

（5）  其它特殊要求覆膜砂　

为适应不同（tóng）产品的需要（yào），开发（fā）出了系列特种覆膜砂如：离心铸造用覆膜砂、激冷覆（fù）膜砂、湿态覆膜砂、防粘砂（shā）、防脉纹（wén）、防（fáng）橘皮（pí）覆膜砂等。　

三、覆膜砂（shā）制芯主要工艺过程

加热温度200-300℃、固化时间30-150s、射砂压力0.15-0.60MPa。形状简单的砂芯、流动性好的覆膜砂可选用较低（dī）的射砂压力，细薄砂（shā）芯（xīn）选择较低的加热温度，加热温度低（dī）时可适当延长固化时间等。覆膜砂所使用的树脂是（shì）酚醛类树脂。制芯工艺的优点：具有适（shì）宜（yí）的强（qiáng）度性能；流（liú）动性好；砂芯表面质（zhì）量好（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯抗吸湿性强；溃散性好，铸件容易清（qīng）理。

1、铸型（模具）温（wēn）度

铸型温（wēn）度是影响壳层厚度（dù）及强度（dù）的主要（yào）因素之一,一般控（kòng）制在220～260℃,并根据（jù）下列原（yuán）则选定:

    （1）保证覆膜（mó）砂（shā）上的树脂软化（huà）及（jí）固化所需的足够热量（liàng）；

     （2）保证形成（chéng）需要的壳（ké）厚且壳型（xíng）（芯（xīn））表（biǎo）面不焦（jiāo）化（huà）；

      （3）尽（jìn）量缩短结壳及硬化时间，以提高生产率（lǜ）。

2、射砂压力及时（shí）间

射砂时间（jiān）一般控制在3～10s，时（shí）间过短则砂型（xíng）（芯）不能成型。射砂压力一（yī）般为0.6MPa左右；压（yā）力（lì）过低时，易造成（chéng）射不（bú）足（zú）或疏松现象。3、硬化时间：硬（yìng）化时间（jiān）的长短主要取决于砂型（芯（xīn））的厚度与铸型的温（wēn）度，一般在60～120s左右（yòu）。时间过（guò）短，壳（ké）层未完全固化则强度低；时间过长，砂型（芯）表面层易烧焦影响铸件质量。覆膜砂造型（芯）工艺参数实例：序号图（tú）号（hào） 壳厚（㎜） 重量（㎏） 铸型（xíng）温度（℃） 射砂（shā）时间（s）硬化（huà）时间（s） 1 （导向套）DN80-05 8～10 2.5～2.6220～240 2～3 60～80 2 （阀（fá）体）DN05-01 10～123.75～3.8 240～260 3～5 80～100

四、覆膜（mó）砂应用中存在的问（wèn）题（tí）及解决对策

制（zhì）芯的方法种（zhǒng）类很（hěn）多，总的可以（yǐ）划分为热固性方法和（hé）冷固性方法两大（dà）类，覆膜砂制芯属于热固性方法类。任何一种（zhǒng）制芯方法都有其（qí）自身（shēn）的优点和缺点（diǎn），这主要取决于产（chǎn）品（pǐn）的质量要求、复（fù）杂程度、生（shēng）产批量、生（shēng）产成本、产品（pǐn）价格等综合因素来决定采用何种制芯方法。对铸件内腔表面质量要求高，尺寸（cùn）精（jīng）度要（yào）求高（gāo）、形状复杂的砂芯采用覆膜砂制芯是非常有效的。例如（rú）：轿（jiào）车发动（dòng）机气缸盖的进排气道砂芯（xīn）、水道砂芯（xīn）、油道砂（shā）芯，气缸体的水（shuǐ）道砂芯、油道砂芯，进气岐管、排气岐管的壳（ké）芯砂芯，液压阀的流道砂芯，汽（qì）车涡轮（lún）增压器气道（dào）砂芯等等。但（dàn）是在覆膜砂使用中还常遇到一些问题，这里仅就工作中的体会略谈（tán）一二。

1、覆（fù）膜砂的（de）强（qiáng）度和发气量（liàng）的确（què）定方（fāng）法（fǎ）

在原（yuán）砂质量（liàng）和树脂质量一定的前提（tí）下，影（yǐng）响覆（fù）膜砂强度的关（guān）键因素（sù）主（zhǔ）要取于酚醛树脂的加入量。酚醛树脂（zhī）加入量多，则（zé）强度就（jiù）提高，但发气量也增加，溃散（sàn）性就降低。因此在（zài）生产应（yīng）用中一定要控制覆膜砂的强度来减（jiǎn）少发气（qì）量，提（tí）高溃散性，在强度标（biāo）准的制（zhì）订时定要（yào）找到一个平衡点。这个平（píng）衡点就是（shì）保（bǎo）证砂芯的表面质量及在浇注（zhù）时不产生变形、不产生断芯前提下的强度。这样才能保（bǎo）证（zhèng）铸件的（de）表面质量和尺寸精度，又可（kě）以减少发气量（liàng），减（jiǎn）少铸造（zào）件气孔缺陷，提高砂芯（xīn）的出砂（shā）性能。对砂芯存放，搬运过程中可（kě）以采用工（gōng）位器具、砂芯小车，并在其上面铺有10ｍｍ～15ｍｍ厚（hòu）的海绵，这样（yàng）可以减（jiǎn）少（shǎo）砂芯（xīn）的损耗率。

2、覆（fù）膜砂（shā）砂芯的存放（fàng）期

任何砂（shā）芯（xīn）都会（huì）吸湿，特别是南方地（dì）区空气相对湿度大，必须对（duì）砂芯存放期在工艺文（wén）件上加以（yǐ）规定，利用精益（yì）生产（chǎn）先进（jìn）先出（chū）的生产方式减（jiǎn）少砂芯（xīn）的存（cún）放量和存放周期。各企业应结合自己的厂房条件和当地的（de）气候条件来确定砂（shā）芯（xīn）的存放周期。

3、控（kòng）制好（hǎo）覆膜砂的供货（huò）质（zhì）量（liàng）

覆膜（mó）砂进厂时必须附有（yǒu）供（gòng）应商的质量（liàng）保证资料，并且企业根据抽样（yàng）标准进行检查，检查合格后（hòu）方可入库。企（qǐ）业取样检测不合格时由质保和技术部门做出（chū）处理结果，是让步接受（shòu）或向供应商退货。

4、合格的覆膜（mó）砂在制（zhì）芯时（shí）发现砂芯（xīn）断裂（liè）变形

制芯时砂芯的断裂变形通常（cháng）会认为（wéi）覆膜砂强度低造成的。实际上砂芯断裂和（hé）变形会（huì）涉及到许多生产过（guò）程。出（chū）现不正常情况，必（bì）须要查到真正的原因才能（néng）彻底解决。具体原因如下：

（１）制（zhì）芯时（shí）模（mó）具的温度（dù）和（hé）留模时（shí）间，关系到砂芯结壳硬化厚度是否满足（zú）工艺要求。工艺（yì）上所规定的工艺参数都需要有一个范围，这个范（fàn）围（wéi）需靠操作人员的技能（néng）来进行调（diào）整。在模具温度上（shàng）限（xiàn）时留模时间可以取（qǔ）下限，模具（jù）温度在下限（xiàn）时留模时间取上限。对操（cāo）作人员需要不断地培训提高操作技能（néng）。

（２）制（zhì）芯时（shí）在模（mó）具上会粘有（yǒu）酚醛树脂和砂粒，必须进（jìn）行及（jí）时清理并喷（pēn）上脱模剂，否则（zé）会越积越多（duō）开模时会把砂芯拉（lā）断（duàn）或变形。

（３）热芯盒（hé）模（mó）具静模（mó）上的弹簧顶杆，由于长期在高温状态下工（gōng）作会产生弹性失效而造（zào）成（chéng）砂芯断裂或变（biàn）形。必须及（jí）时（shí）更换弹簧。

（４）动（dòng）模和静模不平行或（huò）不在同一中心（xīn）线上，合模时在（zài）油缸（gāng）或（huò）气缸的压力作用下，定位销（xiāo）前端有一段斜度，模具（jù）还是会合紧，但在开模（mó）时动模和静模仍会恢复到原始状态使砂芯（xīn）断裂或变形。在这种情（qíng）况下（xià）射砂时（shí）会跑砂，砂（shā）芯的尺寸（cùn）会变大（dà）。解（jiě）决对策是及时调（diào）整模具（jù）的（de）平行度和同轴（zhóu）度。

（５）在壳芯机上生产空心（xīn）砂芯时，从砂芯（xīn）中倒出尚未硬化（huà）的（de）覆膜砂需要重新使（shǐ）用时，必（bì）须进（jìn）行过（guò）筛并未用过的覆膜砂按３：７比例混合后使用，这（zhè）样才（cái）能保证（zhèng）壳芯砂芯的表面（miàn）质量和砂芯（xīn）强（qiáng）度（dù）。