覆膜砂铸造在铸造领（lǐng）域已有相当长的历史，铸（zhù）件的产（chǎn）量也相当大；但采用覆膜（mó）砂铸造生产精密铸钢件时面临很多（duō）难题：粘（zhān）砂（shā）（结疤）、冷隔、气孔。如（rú）何解（jiě）决这（zhè）些问题有（yǒu）待于我们去（qù）进一（yī）步探（tàn）讨（tǎo）。

一、对覆（fù）膜砂的认（rèn）识与了解（覆膜砂属于有机粘（zhān）结剂（jì）型、芯砂）

（1）覆膜砂（shā）的特点：具有适（shì）宜的强度性能；流动性好，制（zhì）出的砂型（xíng）、砂芯轮廓（kuò）清晰，组（zǔ）织致密，能够制造出复杂的砂（shā）芯；砂型（芯）表（biǎo）面质量好，表面粗糙度可达（dá）Ra=6.3～12.5μm，尺寸精（jīng）度可达CT7～CT9级；溃散性（xìng）好，铸件（jiàn）容易清理。

（2）适用范围：覆膜砂（shā）既可制（zhì）作（zuò）铸型又可制作砂芯，覆膜砂的型或芯既可互相（xiàng）配（pèi）合使用（yòng）又可（kě）与其它砂型（xíng）（芯）配合使（shǐ）用；不仅可（kě）以用于金属型（xíng）重力铸造或（huò）低压铸造，也可以（yǐ）用于铁型覆砂铸造（zào），还可以用于热法（fǎ）离（lí）心铸造；不仅可以用于（yú）铸铁、非（fēi）铁合金铸件（jiàn）的生产，还可以用于铸钢件（jiàn）的（de）生产。

二、覆膜砂（shā）的制（zhì）备

1．覆（fù）膜砂组成

一（yī）般由耐火材料、粘结剂（jì）、固化剂、润滑剂（jì）及特殊添加剂组成。

（1）耐火材料是构成覆膜（mó）砂的主体。对（duì）耐火材料（liào）的要求是：耐（nài）火度高、挥发物少（shǎo）、颗粒较圆整、坚实等。一般选用天然擦洗硅砂。对硅（guī）砂的要求是：SiO2含量（liàng）高（铸铁及非铁（tiě）合金铸件要（yào）求大于（yú）90%，铸钢件（jiàn）要求大（dà）于97%）；含泥量不大（dà）于0.3%（为擦洗砂）--[水洗砂含泥量规（guī）定小于（yú）；粒度①分布在相（xiàng）邻3～5个筛号上；粒形圆整，角形因素应不（bú）大于1.3；酸耗（hào）值不小于5ml。

（2）粘结剂（jì）普遍采用（yòng）酚醛树脂。

（3）固化剂通常采（cǎi）用乌洛托品；润（rùn）滑剂（jì）一般采用硬脂酸钙，其作用是防止覆膜（mó）砂结（jié）块，增加流动性。添（tiān）加剂的主要作（zuò）用是改善覆膜（mó）砂的（de）性能。

（4）覆膜砂的基（jī）本配（pèi）比 成分 配比（质量分数，%） 说明（míng）：原砂 100 擦洗（xǐ）砂， 酚醛树脂 1.0～3.0 占原砂重 ，乌洛（luò）托（tuō）品（水溶液（yè）2） 10～15 占树脂重，硬脂酸钙 5～7 占（zhàn）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（zhàn）树脂重（chóng），添加剂（jì） 0.1～0.5 占原砂重 。

２．覆膜砂的生（shēng）产工艺 　

覆膜砂的制备工艺（yì）主（zhǔ）要（yào）有冷法覆（fù）膜（mó）、温法覆膜、热法覆膜三种，目前覆膜砂的生产（chǎn）几乎（hū）都是采（cǎi）用热覆膜法。热法覆膜工艺是先将原砂加（jiā）热到一定温度，然后（hòu）分别与树脂、乌洛（luò）托品水溶液和硬脂酸钙混合搅拌，经冷却（què）破碎和筛分（fèn）而成（chéng）。由于配方的差异，混（hún）制工艺有所不同。目前国内覆（fù）膜砂生产线的（de）种类很（hěn）多，手（shǒu）工加料的半自（zì）动生产线约（yuē）有2000~2300条，电脑控制的全（quán）自动生产线也已经有（yǒu）将（jiāng）近50条（tiáo），有效（xiào）提高（gāo）了（le）生产效率和产品稳定（dìng）性。例（lì）如xx铸（zhù）造有限公司的自（zì）动（dòng）化可（kě）视生产线，其加料时间控制（zhì）精确到（dào）0.1秒，加热温度控制精确到1/10℃，并且（qiě）可以通过视频时时观察混砂（shā）状态（tài），生产效率达到（dào）6吨（dūn）/小时。

３．覆膜砂的（de）主要产品类型　

（1）普（pǔ）通类（lèi）覆膜砂 　普通覆膜砂（shā）即（jí）传统覆膜砂，其组成通常由石英砂，热塑性酚醛（quán）树脂，乌洛托品和硬脂酸（suān）钙构成，不（bú）加有关添加剂，其树（shù）脂加入量通常在一定强度要求下相对较高，不具备耐高温，低膨胀（zhàng）、低发（fā）气等特（tè）性，适用于要求（qiú）不（bú）高的铸件生产。

（2）高强度（dù）低发气类覆（fù）膜砂 　特（tè）点：高强度、低膨胀、低发气、慢发气、抗氧化 简介:高强度（dù）低发气覆膜砂是普通（tōng）覆膜砂的更新（xīn）换代产品，通过加入有关特（tè）性的“添加（jiā）剂”和采用新的配制工艺，使树（shù）脂（zhī）用量大幅度下降，其（qí）强度比（bǐ）普通（tōng）覆膜砂高30%以上，发气量显著降（jiàng）低，并能延缓发（fā）气速度，能更（gèng）好地（dì）适（shì）应铸件生产的需要。该类覆膜砂主（zhǔ）要（yào）适用于铸铁件中，中小铸钢、合金铸钢件（jiàn）的（de）生产。目前（qián）该类覆膜砂有三个系列（liè）：GD-1高强度（dù）低（dī）发气覆（fù）膜砂；GD-2高强度低膨胀低发气覆膜砂（shā）；GD-3高强（qiáng）度低膨胀低发（fā）气抗氧化覆（fù）膜。

（3）耐高温（wēn）(类)覆（fù）膜砂(ND型) 　特点：耐（nài）高（gāo）温、高强（qiáng）度、低膨胀（zhàng）、低发气（qì）、慢发气、易溃散（sàn）、抗氧化 简介:耐高温（wēn）覆膜砂（shā）是通过特殊工艺（yì）配（pèi）方（fāng）技术生产出的具（jù）有优异高温性能(高（gāo）温（wēn）下强度（dù）高、耐热时间长、热膨（péng）胀（zhàng）量小（xiǎo）、发气量低（dī）)和（hé）综合铸造性能（néng）的新型覆膜砂。该类（lèi）覆膜砂（shā）特（tè）别适用于复杂（zá）薄（báo）壁（bì）精密的（de）铸铁件(如汽车发动机（jī）缸体、缸（gāng）盖等)以及高（gāo）要求的铸（zhù）钢件(如集装箱（xiāng）角和火（huǒ）车刹车（chē）缓；中（zhōng）器壳（ké）件等（děng）)的生产，可有效消除（chú）粘砂（shā）、变形、热（rè）裂和气孔等铸（zhù）造缺陷。目（mù）前该覆膜砂有四个系列：VND-1耐（nài）高温覆膜砂. ND-2耐（nài）高温低膨胀低发气（qì）覆膜砂 ND-3耐（nài）高温低膨胀低发气抗氧化覆膜砂 ND-4耐高温高强底低膨胀低发气覆膜

（4）易（yì）溃散类覆膜砂（shā）　具有（yǒu）较好的强度，同时具有优异的低温溃散性能，适用于生产有色金属铸件。

（5）其它特殊要求覆膜砂　为适应不同产品（pǐn）的需（xū）要，开发出了系列（liè）特种覆膜砂（shā）如：离（lí）心铸造用覆膜（mó）砂、激（jī）冷覆膜砂（shā）、湿态覆膜砂、防粘砂、防（fáng）脉纹、防橘皮覆膜（mó）砂（shā）等（děng）。　

三、覆膜砂制（zhì）芯主（zhǔ）要（yào）工艺过（guò）程

加热温度200-300℃、固（gù）化时间30-150s、射砂压力（lì）0.15-0.60MPa。形（xíng）状简（jiǎn）单的砂芯、流动性好（hǎo）的覆膜砂可选用较低的（de）射砂压力（lì），细薄砂芯选（xuǎn）择较（jiào）低的加热温（wēn）度，加热温度低时可（kě）适当延长固化时间等。覆膜砂所（suǒ）使用的树脂（zhī）是酚醛类树脂。制芯工艺的优点：具有（yǒu）适宜（yí）的强度性（xìng）能；流动性好（hǎo）；砂芯表面质量好（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯抗吸湿性强；溃散（sàn）性好，铸件容易清理（lǐ）。

1、铸型（模具）温度（dù）

铸型温度是影响壳层厚（hòu）度及（jí）强度的（de）主要因素（sù）之一,一般控制在220～260℃,并根（gēn）据（jù）下列原（yuán）则选定:

（1）保（bǎo）证（zhèng）覆膜砂上（shàng）的树脂软化及固化所（suǒ）需的足够（gòu）热量；

（2）保证形成需（xū）要的壳厚且（qiě）壳型（芯）表面不焦化（huà）；

（3）尽量缩短结壳及硬（yìng）化时间，以提高生产率。

 2、射砂压（yā）力及（jí）时间

射砂时间一般控制在（zài）3～10s，时间过短则砂型（芯（xīn））不能成型。射砂压力一般为0.6MPa左右（yòu）；压力过低时，易造成射不足或疏松现象。3、硬（yìng）化时间：硬（yìng）化时（shí）间（jiān）的长短主要取决于（yú）砂型（芯）的厚度（dù）与铸（zhù）型的温度，一般（bān）在60～120s左右。时间过短（duǎn），壳层（céng）未（wèi）完全（quán）固化则（zé）强度低；时间（jiān）过长，砂型（芯）表面（miàn）层易（yì）烧焦（jiāo）影响铸件质（zhì）量。覆膜砂造（zào）型（芯）工艺参数实例：序（xù）号 图号 壳厚（㎜） 重量（㎏） 铸型温（wēn）度（℃） 射砂时间（jiān）（s） 硬化时间（s） 1 （导向套）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、覆膜砂应用中存在的（de）问题（tí）及解决（jué）对（duì）策

制芯的方法种类很多，总的可以划（huá）分为热固（gù）性方法（fǎ）和冷固性（xìng）方法（fǎ）两大类，覆膜（mó）砂（shā）制（zhì）芯属（shǔ）于热固性方法类。任（rèn）何一种制（zhì）芯方法都有其自身的优点和缺点，这主要取决（jué）于产品的质量要求、复杂程度（dù）、生产批量、生产成本、产品价格（gé）等综合因素来决定采用何（hé）种制芯方（fāng）法。对铸件内腔表面质量要求（qiú）高，尺（chǐ）寸精（jīng）度要求高、形状复杂（zá）的砂芯采用覆膜砂制芯是非常有效的。例如（rú）：轿车发动机气缸盖的进（jìn）排气道砂芯、水道砂芯、油道砂芯，气缸体的（de）水道砂芯（xīn）、油道砂（shā）芯，进（jìn）气（qì）岐管（guǎn）、排气岐管的壳芯砂芯，液压阀的（de）流道（dào）砂芯，汽车涡（wō）轮增压器气道（dào）砂芯等（děng）等（děng）。但是在覆膜（mó）砂使用中还常遇（yù）到一些问题，这里仅就工作中的体会略谈一二。

1、覆膜（mó）砂的（de）强度和发气量的确定方法（fǎ）

在原砂质量和（hé）树（shù）脂质量一定的前提下，影响（xiǎng）覆膜砂强度的关（guān）键因素主（zhǔ）要取于（yú）酚醛树脂（zhī）的加（jiā）入量（liàng）。酚醛树脂（zhī）加入（rù）量多，则强度就（jiù）提（tí）高，但发气量（liàng）也（yě）增加，溃散性就降低。因此在生产（chǎn）应用中一定要控制覆膜砂的强度（dù）来（lái）减少发气量，提高溃（kuì）散性，在强度标（biāo）准的制（zhì）订时定要找到一个平衡点（diǎn）。这个平衡点就是保证（zhèng）砂芯的表面质量及（jí）在浇注时不产生变形、不产生（shēng）断芯前提下的强度。这样（yàng）才能保证铸件的表面（miàn）质量和尺（chǐ）寸精度，又可以（yǐ）减少发气（qì）量，减少铸造（zào）件气孔缺陷，提高砂（shā）芯的出砂（shā）性能。对砂芯存放，搬运过程中可（kě）以采（cǎi）用工位器具、砂芯小车，并在其上面铺有10ｍｍ～15ｍｍ厚的（de）海绵，这样可（kě）以（yǐ）减少砂芯的损耗率。

2、覆膜砂（shā）砂（shā）芯的存（cún）放期（qī）

任何砂芯都会吸（xī）湿，特别是南方地区（qū）空气相对湿度大，必须对砂芯存放期在工艺文件（jiàn）上加以规定，利（lì）用精益生产先进先（xiān）出（chū）的生产方（fāng）式减少砂芯的存放量和（hé）存放周期。各企（qǐ）业应（yīng）结合自（zì）己的厂（chǎng）房（fáng）条件和当地的气候条件来确定砂芯的存放周期（qī）。

3、控制（zhì）好（hǎo）覆膜（mó）砂的供货质量

覆（fù）膜砂进（jìn）厂时必须附有供应（yīng）商的（de）质（zhì）量（liàng）保（bǎo）证资料，并且企业根据抽样（yàng）标准（zhǔn）进行检查，检查合格后方可（kě）入库。企业取样检测（cè）不合格时由质（zhì）保和技术部门（mén）做出处理结果，是（shì）让（ràng）步接受或向（xiàng）供应商退货。

4、合格的覆膜（mó）砂在制芯（xīn）时（shí）发现砂芯断（duàn）裂变形

制芯（xīn）时砂芯（xīn）的断裂变形通常会认为覆膜砂强度低造成（chéng）的。实际上（shàng）砂芯断裂和（hé）变形会涉及到许多生产过程。出现不正常情况，必须要查到真（zhēn）正的原因才能彻（chè）底（dǐ）解（jiě）决。具体原因如下：

（１）制芯时（shí）模具的温（wēn）度和留模时间，关系到砂芯结壳硬化厚度（dù）是（shì）否满足工艺（yì）要求。工艺上所（suǒ）规定的（de）工（gōng）艺（yì）参数（shù）都需要有一（yī）个范围，这个范围（wéi）需靠操（cāo）作人（rén）员的（de）技（jì）能来进（jìn）行调整。在模（mó）具温（wēn）度上（shàng）限时留模时间可以取下限，模（mó）具温（wēn）度在下限（xiàn）时留模时间取上限。对操作人员需要不断地培训（xùn）提高（gāo）操作技能（néng）。

（２）制芯时在模具上（shàng）会（huì）粘有（yǒu）酚醛树（shù）脂（zhī）和（hé）砂粒，必须进行及时清理并喷上脱（tuō）模（mó）剂，否则会（huì）越积越多开模时会把砂芯拉断或变形。

（３）热芯盒模具静模上（shàng）的弹（dàn）簧（huáng）顶杆，由（yóu）于长期在高温（wēn）状态下（xià）工作会产生弹性失效（xiào）而造成砂芯断（duàn）裂（liè）或变（biàn）形。必须及时更换弹簧。

（４）动模和静模不平（píng）行或不在同一中心（xīn）线上，合模时在油缸或气缸的（de）压力作用下，定（dìng）位销前端有（yǒu）一段斜度，模具还是会合（hé）紧，但在开（kāi）模（mó）时动（dòng）模和静模仍（réng）会恢复（fù）到原始状（zhuàng）态使砂芯断（duàn）裂或变（biàn）形（xíng）。在（zài）这种情况下射砂时（shí）会跑砂，砂芯的（de）尺（chǐ）寸会（huì）变大。解决对（duì）策（cè）是及时调整模具的平行（háng）度和同轴度（dù）。

（５）在壳芯机上（shàng）生产（chǎn）空心砂芯时（shí），从砂芯中（zhōng）倒出尚未硬化的覆膜砂需要重新使用（yòng）时，必须进（jìn）行过筛并未用过的（de）覆（fù）膜砂按３：７比（bǐ）例混合后使用，这样才能保证壳芯砂芯的表面质量和砂芯强度。