覆膜砂铸造在铸造领域已有相（xiàng）当长的（de）历（lì）史，铸件的产量也相当大；但采用覆膜（mó）砂铸（zhù）造生产精密（mì）铸钢件时面（miàn）临很多（duō）难题：粘砂（结疤）、冷隔、气孔。如何解决这些问题有待于我们（men）去进一步探讨。

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

（1）覆膜砂（shā）的（de）特点：具有适宜的强度性能；流（liú）动性好，制（zhì）出的砂（shā）型、砂芯轮廓清晰，组织致密，能够制造出复杂的砂芯；砂型（芯）表面质量好，表面粗糙（cāo）度可达（dá）Ra=6.3～12.5μm，尺寸（cùn）精度可达CT7～CT9级；溃（kuì）散性好，铸件容易清（qīng）理（lǐ）。

（2）适用范围：覆膜砂既可制作铸型又（yòu）可（kě）制作砂芯，覆膜砂的（de）型或芯既可互相（xiàng）配合使用又可与其它砂型（芯）配（pèi）合（hé）使用；不仅可以用（yòng）于金属（shǔ）型重力铸（zhù）造（zào）或低压（yā）铸造（zào），也可以（yǐ）用于铁型（xíng）覆砂铸造，还可（kě）以用于热法离心铸造；不仅可以用于铸铁、非铁合金（jīn）铸件的生产，还（hái）可以用于（yú）铸钢（gāng）件的生产。

二、覆膜（mó）砂的制（zhì）备

1．覆膜砂（shā）组成（chéng）

一般由耐火材（cái）料（liào）、粘结剂、固化剂、润滑剂及特殊添加剂组成。

（1）耐火材料是构成（chéng）覆膜砂的主体。对耐（nài）火材料的（de）要求（qiú）是：耐火度高（gāo）、挥（huī）发（fā）物少、颗（kē）粒（lì）较圆整、坚实等。一般选用天然擦洗硅砂。对（duì）硅砂的（de）要求（qiú）是：SiO2含量（liàng）高（铸铁及非铁（tiě）合金铸件要求大（dà）于90%，铸钢件要求大于97%）；含泥量不大于0.3%（为（wéi）擦洗砂）--[水（shuǐ）洗砂含泥量（liàng）规定小于（yú）；粒度①分布在（zài）相邻3～5个筛号（hào）上；粒形圆整，角形因素应不（bú）大（dà）于1.3；酸耗值不小于5ml。

（2）粘结剂普遍采用酚醛树脂（zhī）。

（3）固化剂通常采用乌（wū）洛托品；润滑剂一般采用硬脂酸钙，其作用是防止覆膜砂结块，增加（jiā）流动（dòng）性。添加剂（jì）的（de）主要作用是改善覆（fù）膜（mó）砂的性能（néng）。

（4）覆膜（mó）砂的基本（běn）配比 成（chéng）分 配比（质量分数（shù），%） 说明：原砂 100 擦洗砂， 酚醛树脂（zhī） 1.0～3.0 占原砂重 ，乌洛（luò）托品（水溶（róng）液（yè）2） 10～15 占树脂（zhī）重，硬脂酸钙 5～7 占树脂重，添（tiān）加（jiā）剂 0.1～0.5 占原砂重 。1：2） 10～15 占树（shù）脂重，硬脂酸钙 5～7 占树脂重，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（shā）的（de）制备（bèi）工艺主要（yào）有冷法覆膜（mó）、温法覆膜、热（rè）法（fǎ）覆膜三种，目前覆膜砂（shā）的生产几乎（hū）都是采用热覆膜（mó）法。热法覆膜工艺是先将原（yuán）砂加热到一定温度，然后分（fèn）别（bié）与树脂、乌洛托品水溶液和硬脂酸钙混合搅（jiǎo）拌，经（jīng）冷却破碎和筛分而成。由于（yú）配方的（de）差异，混制（zhì）工艺有（yǒu）所不同（tóng）。目前国（guó）内覆（fù）膜（mó）砂生产线的种类很多，手工加（jiā）料（liào）的半自（zì）动生产（chǎn）线约有（yǒu）2000~2300条，电脑控制的全自（zì）动生产（chǎn）线也已经有将近50条（tiáo），有效提高（gāo）了生产效率和产品稳定性。例如xx铸（zhù）造有（yǒu）限公司的（de）自动（dòng）化可视（shì）生产线（xiàn），其加料时间控（kòng）制精（jīng）确（què）到（dào）0.1秒，加热温度控（kòng）制（zhì）精确到1/10℃，并且可以通过（guò）视频时时观察混砂状态，生产效率达到6吨/小时。

３．覆膜砂的主要产品类型　

（1）普通类覆膜砂 　普通（tōng）覆膜砂即传统覆膜砂，其组成通常由石（shí）英砂，热塑性酚醛树（shù）脂（zhī），乌洛托（tuō）品和硬脂酸钙（gài）构成，不加有关添加剂（jì），其树脂加入量（liàng）通常在一（yī）定强度要求下（xià）相对较高，不具备耐高温，低膨胀、低发气（qì）等特（tè）性，适用（yòng）于要求不（bú）高的铸件生产。

（2）高强度低发气类覆膜砂（shā） 　特点：高（gāo）强度、低膨胀、低发气、慢发气、抗氧化（huà） 简介:高强（qiáng）度低发气覆膜（mó）砂是（shì）普（pǔ）通覆膜砂的更新换代（dài）产品，通过加入（rù）有关特性（xìng）的（de）“添加（jiā）剂”和采（cǎi）用新的配制工艺，使树脂用量（liàng）大幅度下降，其强度（dù）比普通覆膜砂高30%以（yǐ）上，发气（qì）量显著降低，并（bìng）能延缓发气速度，能更好地适应铸件生产（chǎn）的需要。该类覆膜砂主要适用于铸铁件中（zhōng），中小铸钢、合金铸钢（gāng）件的生（shēng）产。目前该类覆（fù）膜（mó）砂有三个系（xì）列：GD-1高强度低发气覆膜砂；GD-2高（gāo）强度低膨胀低（dī）发气覆膜砂；GD-3高强度低膨胀低发气抗氧化覆膜。

（3）耐高温(类)覆膜砂（shā）(ND型) 　特点：耐高温、高强度（dù）、低膨胀（zhàng）、低发（fā）气、慢发气、易溃散、抗氧化 简介（jiè）:耐高温覆膜砂是通过特殊工艺配方技术生产出的具有优（yōu）异高温性能(高温下强（qiáng）度高、耐热（rè）时间长、热膨胀（zhàng）量小、发气量低)和综（zōng）合铸造性能（néng）的新型覆膜（mó）砂。该类覆（fù）膜砂特别适用于复杂薄壁（bì）精密的铸铁件(如汽（qì）车发动（dòng）机缸体、缸（gāng）盖（gài）等（děng）)以及高要求的铸钢件(如（rú）集装箱（xiāng）角和火车刹车缓；中（zhōng）器壳件（jiàn）等)的（de）生（shēng）产，可有效消除粘砂、变形、热裂和气孔等铸造缺（quē）陷。目前（qián）该覆（fù）膜砂有四个系列：VND-1耐高温覆（fù）膜砂. ND-2耐高（gāo）温低膨（péng）胀低发气覆膜砂（shā） ND-3耐高温低膨胀低发（fā）气抗氧（yǎng）化覆（fù）膜砂 ND-4耐高温高强底（dǐ）低膨胀低发气覆膜

（4）易溃散类覆膜砂　具有（yǒu）较好的强度，同时具有优异的低（dī）温溃散（sàn）性能，适用于（yú）生产有色金属铸件（jiàn）。

（5）其（qí）它特殊（shū）要求覆膜（mó）砂　为适应不同产品（pǐn）的（de）需要（yào），开发（fā）出了系列特种覆膜砂如：离心铸（zhù）造用覆膜砂、激冷覆膜砂（shā）、湿（shī）态（tài）覆（fù）膜砂、防粘砂、防脉（mò）纹、防橘皮覆膜砂等。　

三、覆（fù）膜砂制（zhì）芯主（zhǔ）要工艺过程

加热温度200-300℃、固化时间（jiān）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的射砂压力，细（xì）薄砂芯选择较（jiào）低的加热温（wēn）度，加热温度低（dī）时可适（shì）当延（yán）长固化时间等。覆膜砂所使用的树脂（zhī）是酚醛（quán）类树脂。制（zhì）芯工艺的（de）优点：具有适宜的强度（dù）性（xìng）能（néng）；流（liú）动性好；砂芯表（biǎo）面质量好（Ra=6.3-12.5μm）；砂（shā）芯抗吸湿性强；溃散性好，铸件（jiàn）容（róng）易清（qīng）理。

1、铸（zhù）型（模具）温度

铸型（xíng）温度是（shì）影响壳层厚度及（jí）强度的（de）主要因素（sù）之（zhī）一,一般控制在220～260℃,并根据下列原则（zé）选定:

（1）保（bǎo）证覆膜砂上的（de）树脂软化及固（gù）化所需的足够热量；

（2）保证形（xíng）成需要的壳厚且壳型（芯）表（biǎo）面不（bú）焦化；

（3）尽量缩短结壳及硬化时间（jiān），以提高生产率。

 2、射砂压力（lì）及（jí）时间

射砂（shā）时间一般控（kòng）制在3～10s，时间过（guò）短则砂型（芯）不能成型（xíng）。射砂（shā）压力一般为0.6MPa左右；压力过低时，易造（zào）成射（shè）不足或疏松（sōng）现象。3、硬化时间：硬化时间（jiān）的长短主要取决于砂（shā）型（芯）的（de）厚度与铸型（xíng）的（de）温度，一般在60～120s左右。时（shí）间过短，壳层未完（wán）全固化则强度低；时间过长，砂型（芯）表面层易（yì）烧焦影（yǐng）响铸件质（zhì）量。覆膜砂（shā）造型（芯）工（gōng）艺参数实例：序号 图号 壳厚（㎜） 重量（㎏） 铸型（xíng）温度（dù）（℃） 射砂时间（s） 硬化时间（s） 1 （导向（xiàng）套）DN80-05 8～10 2.5～2.6 220～240 2～3 60～80 2 （阀（fá）体）DN05-01 10～12 3.75～3.8 240～260 3～5 80～100

四、覆（fù）膜砂应用（yòng）中存在的问题及解决对（duì）策

制芯的（de）方（fāng）法种（zhǒng）类很多，总的可以划分为热（rè）固（gù）性方法和（hé）冷（lěng）固（gù）性方法两（liǎng）大类，覆膜砂制芯属于热固性（xìng）方法类。任何一种（zhǒng）制芯方法都（dōu）有其自（zì）身的优点和缺点，这主（zhǔ）要取决于产品的质量要求、复（fù）杂程度、生产批量、生产成本、产品价格（gé）等综（zōng）合因（yīn）素来决定（dìng）采用何（hé）种制芯方法。对铸件内腔表面（miàn）质（zhì）量（liàng）要（yào）求高，尺寸精度要求高、形状复（fù）杂的砂芯采（cǎi）用覆膜（mó）砂制（zhì）芯是非常有效的。例如：轿车（chē）发动机气缸盖的进（jìn）排气道砂（shā）芯、水道砂芯、油道砂芯，气缸（gāng）体（tǐ）的水道砂芯、油（yóu）道砂芯，进气岐（qí）管（guǎn）、排气岐管的壳芯砂芯，液压阀的流道砂芯，汽车（chē）涡轮增压器气道砂芯（xīn）等等。但是在覆（fù）膜砂使（shǐ）用中（zhōng）还（hái）常遇到一些（xiē）问题，这（zhè）里仅就工（gōng）作中的体会略谈一二。

1、覆膜砂的强度和发气（qì）量的确定方法

在原砂质量和树脂质量一定的前提（tí）下，影响覆膜砂强度（dù）的关键因（yīn）素主要（yào）取于酚醛树脂的加入（rù）量。酚醛树脂加（jiā）入量多，则强度就（jiù）提（tí）高，但发（fā）气量也增加，溃（kuì）散性就降低。因此在生产应用中一定（dìng）要控制覆膜砂（shā）的强度来（lái）减（jiǎn）少发气（qì）量，提高溃散性，在（zài）强度标准的制订时（shí）定要找到一个平衡点。这个平衡（héng）点就是保证砂芯的表面质量及在浇注时（shí）不产生（shēng）变形、不产生断芯前提（tí）下的强度。这样（yàng）才能（néng）保证（zhèng）铸件的表面质量和尺寸精度，又可以减少发气量，减少铸造件气孔缺陷，提高砂芯（xīn）的出砂性能。对砂芯存放，搬运过程（chéng）中（zhōng）可以采用工（gōng）位器（qì）具、砂（shā）芯小车，并在（zài）其上面铺有10ｍｍ～15ｍｍ厚的（de）海绵，这样可以减少砂（shā）芯的损（sǔn）耗率。

2、覆膜砂砂芯的存（cún）放期

任何（hé）砂芯（xīn）都会吸湿，特别是南（nán）方地区空气相对湿度大，必（bì）须对砂（shā）芯存放期在（zài）工艺文件上（shàng）加以规定，利用精益（yì）生产先进先出的生产（chǎn）方式减少砂芯的（de）存放量和（hé）存放周（zhōu）期。各企（qǐ）业应结合自己的（de）厂房条件和当地的（de）气候条件来确定砂芯的存放周期。

3、控制好覆膜砂的供货质量

覆膜（mó）砂进（jìn）厂时必须附有供应（yīng）商的质量保证资料，并且企业根（gēn）据抽样标准（zhǔn）进行检查，检查合格后（hòu）方可（kě）入（rù）库。企业取（qǔ）样检测不合格时（shí）由质保和技术部门（mén）做出（chū）处理结（jié）果，是让步接受或向（xiàng）供应商退货。

4、合格（gé）的覆膜砂在制芯时发（fā）现砂芯断裂变形

制芯时砂芯（xīn）的（de）断裂变形通常会认为覆膜（mó）砂（shā）强（qiáng）度低造成的。实（shí）际上砂芯断裂和变形会涉及到许多生产过程。出现不正常情况，必须要查（chá）到真正（zhèng）的原因（yīn）才能彻底解（jiě）决。具（jù）体原因如下：

（１）制（zhì）芯时模（mó）具的温度和留模时间，关系（xì）到砂芯结壳（ké）硬化厚度是否满（mǎn）足工艺（yì）要求。工艺（yì）上所（suǒ）规定的（de）工艺参数都需（xū）要有一（yī）个范围（wéi），这个范围需（xū）靠操作（zuò）人员（yuán）的技能来进行（háng）调整（zhěng）。在模具温度上限时留模时间可（kě）以取下（xià）限，模（mó）具（jù）温（wēn）度在下限时（shí）留模时间取上限。对操作人员（yuán）需要不（bú）断地（dì）培训提（tí）高操作（zuò）技（jì）能。

（２）制芯时在模具上（shàng）会粘有酚醛树（shù）脂和砂粒，必须进行及时清理并喷上脱（tuō）模剂，否（fǒu）则会越积（jī）越多开模时会把砂芯拉断或变形。

（３）热（rè）芯盒（hé）模具静（jìng）模上的弹簧顶杆，由于（yú）长期在（zài）高温（wēn）状态下工作（zuò）会产生弹性（xìng）失效（xiào）而造成砂芯断裂或变（biàn）形。必须及时更换弹簧。

（４）动（dòng）模和静模（mó）不（bú）平（píng）行或（huò）不在同一（yī）中心线上，合模（mó）时在油缸或气缸的压力作用下，定位销前端有一（yī）段斜（xié）度（dù），模具还是会合紧（jǐn），但在开（kāi）模时动模（mó）和静模仍会恢（huī）复到（dào）原始状态使砂芯断裂或变形（xíng）。在（zài）这种情况下射砂（shā）时（shí）会跑（pǎo）砂，砂（shā）芯的尺寸（cùn）会变大（dà）。解决对（duì）策是及时调整（zhěng）模具的平行（háng）度和同轴度。

（５）在壳（ké）芯机上生产空心砂（shā）芯时，从砂芯中（zhōng）倒出尚未硬（yìng）化的覆膜砂需要重新使用时，必须进行过筛（shāi）并未用（yòng）过（guò）的覆膜砂（shā）按３：７比例混合后使（shǐ）用，这（zhè）样才（cái）能保证（zhèng）壳芯砂芯的表面质量和（hé）砂芯强度。