覆膜砂铸造（zào）在铸造领域已有相当长的历史，铸件（jiàn）的产量也（yě）相当大；但采用覆膜砂铸造生（shēng）产精密铸钢件时面临很多难题（tí）：粘砂（shā）（结疤（bā））、冷隔、气孔。如何（hé）解决这（zhè）些问（wèn）题有待于我们去进一步（bù）探讨。

一、对覆膜砂的认识与了解（覆膜砂属于有机粘（zhān）结（jié）剂型、芯砂（shā））

（1）覆膜（mó）砂的特点（diǎn）：具有（yǒu）适宜的强度性能；流动（dòng）性好，制出（chū）的砂（shā）型、砂芯轮廓清晰，组织致密，能（néng）够制造（zào）出复杂的砂（shā）芯；砂（shā）型（芯）表面质量（liàng）好，表面粗糙度可（kě）达Ra=6.3～12.5μm，尺寸精度可达CT7～CT9级；溃散性好（hǎo），铸件容易清（qīng）理。

（2）适用范（fàn）围：覆膜（mó）砂既（jì）可制作铸型又可制作砂（shā）芯，覆膜砂的型或芯既可互（hù）相配合使用又可与其它砂（shā）型（芯）配合使（shǐ）用；不仅可（kě）以用（yòng）于金属型重力铸（zhù）造或（huò）低压铸造（zào），也可以用于铁型覆砂铸造，还可以用（yòng）于热法（fǎ）离心铸（zhù）造；不仅可以用于铸铁、非铁合金（jīn）铸件的生产，还可以用于铸钢件的生产（chǎn）。

二、覆膜砂（shā）的制备

1．覆膜砂（shā）组成

一般由耐火材料、粘结剂（jì）、固化剂、润滑剂及特殊添加剂（jì）组成。

（1）耐火材料是构成覆膜（mó）砂的主体（tǐ）。对耐火材料的要求是：耐火度（dù）高、挥发物少、颗粒较圆整、坚实等。一般选用天（tiān）然擦洗硅砂。对硅砂的要求是：SiO2含（hán）量（liàng）高（铸铁及非铁合金（jīn）铸件要（yào）求大于90%，铸钢件要求大于97%）；含泥量不大（dà）于0.3%（为擦洗砂）--[水洗砂含泥量（liàng）规（guī）定（dìng）小于；粒（lì）度（dù）①分布在（zài）相邻3～5个（gè）筛号上；粒形（xíng）圆整，角形（xíng）因（yīn）素应不大于（yú）1.3；酸耗值不小于5ml。

（2）粘（zhān）结剂普遍采用酚醛树脂。

（3）固化剂（jì）通常采用（yòng）乌洛托品；润滑剂一般采（cǎi）用硬脂酸钙，其（qí）作用是防止覆膜砂结块，增（zēng）加（jiā）流（liú）动性。添（tiān）加剂的主要作用是改善覆膜砂的（de）性能。

（4）覆膜砂的基（jī）本配比 成分 配（pèi）比（质量分（fèn）数，%） 说明（míng）：原砂 100 擦（cā）洗砂， 酚（fēn）醛（quán）树脂（zhī） 1.0～3.0 占原砂重 ，乌（wū）洛托品（水溶（róng）液2） 10～15 占树脂重，硬脂（zhī）酸（suān）钙 5～7 占树脂重，添加剂 0.1～0.5 占原砂重（chóng） 。1：2） 10～15 占树脂（zhī）重，硬脂（zhī）酸（suān）钙 5～7 占树脂重，添（tiān）加剂 0.1～0.5 占原砂重 。

２．覆（fù）膜砂的生产（chǎn）工（gōng）艺（yì） 　

覆膜砂的（de）制备工艺（yì）主要有冷法覆膜、温法覆（fù）膜、热（rè）法覆膜三种，目前覆膜砂的生（shēng）产几（jǐ）乎都（dōu）是（shì）采用热覆膜法（fǎ）。热法覆膜工艺是先将原砂加热到一定温度，然后分别（bié）与树脂、乌洛（luò）托品水（shuǐ）溶液和硬脂酸钙混合搅拌，经冷（lěng）却破碎和筛（shāi）分而成。由于配方的差（chà）异（yì），混制工艺有（yǒu）所不同。目前国内覆膜砂生产线的种类很多，手工加料的半自动生产线（xiàn）约（yuē）有2000~2300条，电脑控制的全自动（dòng）生产线也已经有将近（jìn）50条，有效提高（gāo）了生产效率和产品（pǐn）稳定性。例如xx铸造（zào）有限公司的自动化可（kě）视生产线（xiàn），其加（jiā）料时间（jiān）控制精确到0.1秒，加（jiā）热温度控（kòng）制精确到1/10℃，并且（qiě）可（kě）以通过视频时（shí）时观察混砂状态，生产效率达（dá）到6吨/小（xiǎo）时。

３．覆（fù）膜砂的主要产品（pǐn）类型　

（1）普通类覆（fù）膜砂 　普通覆膜砂即传统（tǒng）覆膜（mó）砂，其组成通常由石英砂，热塑（sù）性酚（fēn）醛树脂，乌洛托品和硬（yìng）脂酸（suān）钙构（gòu）成，不（bú）加有关添加（jiā）剂，其树脂加（jiā）入量（liàng）通常在一定（dìng）强度要（yào）求（qiú）下相对较高，不具备（bèi）耐高温，低膨胀、低发气（qì）等特性，适用于要求不（bú）高的（de）铸（zhù）件生产。

（2）高强度低（dī）发气类覆膜砂 　特点：高强度、低膨胀、低发气、慢发气、抗氧（yǎng）化 简介:高强度低发（fā）气覆膜砂是普通覆膜砂的更新（xīn）换（huàn）代产品，通（tōng）过加入有关特（tè）性的（de）“添加剂”和采（cǎi）用新的（de）配制工（gōng）艺，使树脂用（yòng）量大幅度（dù）下降，其强度比普通覆膜砂高30%以上，发气量显著降低，并能延缓发（fā）气速度，能更（gèng）好地适应铸件生产的需要。该类覆膜砂（shā）主（zhǔ）要适用于铸铁件中，中小铸（zhù）钢、合金铸钢件的生（shēng）产。目（mù）前该类（lèi）覆膜（mó）砂有三个（gè）系列：GD-1高强度低发气覆膜砂（shā）；GD-2高强度低膨胀低发气覆膜（mó）砂；GD-3高强度低膨胀（zhàng）低发气抗（kàng）氧化覆（fù）膜。

（3）耐高温(类)覆（fù）膜（mó）砂（shā）(ND型) 　特（tè）点：耐高温、高强度、低膨胀（zhàng）、低发气、慢发气、易溃散、抗氧化 简介（jiè）:耐高温（wēn）覆膜砂是通过特殊工艺（yì）配（pèi）方技术生产出的具有优异高温性能（néng）(高温下（xià）强度（dù）高（gāo）、耐热（rè）时间长、热膨胀量（liàng）小（xiǎo）、发气量低)和综合铸造（zào）性能（néng）的新型覆膜砂。该类覆膜砂特别适用于复杂薄壁精密的铸铁件(如汽车发动机（jī）缸体、缸（gāng）盖等（děng）)以及高要求的铸钢件(如集（jí）装箱角和火车刹车缓；中器壳件等)的生产（chǎn），可有效消除粘砂、变形、热裂（liè）和气孔等铸造（zào）缺陷。目前该覆膜砂有（yǒu）四（sì）个（gè）系列（liè）：VND-1耐高温覆膜砂. ND-2耐高温低膨胀（zhàng）低发气覆膜砂（shā） ND-3耐高温低膨胀低（dī）发气抗氧化覆膜砂（shā） ND-4耐高温高强底低膨胀低发（fā）气覆膜

（4）易溃散类覆膜砂　具有较（jiào）好的强度，同（tóng）时具有优（yōu）异（yì）的低温溃散性能，适用于生产有（yǒu）色（sè）金属铸件。

（5）其它特（tè）殊要求覆膜砂　为适应不同产品（pǐn）的需要，开发出（chū）了系列特种覆膜砂如（rú）：离心铸造用覆（fù）膜砂、激冷覆膜砂、湿态覆膜砂、防粘砂、防脉纹、防橘皮覆膜砂（shā）等。　

三、覆膜砂制芯主要（yào）工艺（yì）过程

加（jiā）热（rè）温度200-300℃、固化时间30-150s、射砂压力（lì）0.15-0.60MPa。形状（zhuàng）简单的砂芯、流动性（xìng）好（hǎo）的（de）覆膜砂可选用较低（dī）的射砂压力，细薄砂芯（xīn）选择较低的加（jiā）热温度（dù），加（jiā）热温度低时可适当延长（zhǎng）固化（huà）时间等。覆膜砂所使用的树脂是酚（fēn）醛类（lèi）树脂。制芯工（gōng）艺的优点：具有适宜的（de）强度性能；流动（dòng）性好；砂（shā）芯表面质量（liàng）好（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯抗吸湿性强；溃散性好，铸（zhù）件容易清理。

1、铸（zhù）型（模具）温（wēn）度

铸型温度是影响壳层厚度及强度的（de）主要因素之一,一般控制在220～260℃,并根据下列原则选定:

（1）保证覆膜砂上（shàng）的树脂（zhī）软化及固化所需的足够热（rè）量；

（2）保证（zhèng）形成需（xū）要的（de）壳厚且壳型（芯）表面（miàn）不（bú）焦化；

（3）尽量缩短结壳及硬化（huà）时间，以（yǐ）提（tí）高生产率。

 2、射砂（shā）压力及（jí）时（shí）间（jiān）

射砂时间（jiān）一般控（kòng）制在3～10s，时（shí）间过短（duǎn）则砂（shā）型（芯）不能成型。射砂压力（lì）一般（bān）为0.6MPa左右（yòu）；压力过低时，易造成射不足或疏松（sōng）现象。3、硬化时间：硬化时间的长短主要取决于（yú）砂型（xíng）（芯）的厚度与铸型的温（wēn）度，一般在（zài）60～120s左右。时（shí）间过短，壳层（céng）未完全固化则（zé）强度低；时间（jiān）过长，砂型（芯）表面（miàn）层易（yì）烧焦影响铸件质量。覆膜砂造（zào）型（芯）工艺参数（shù）实例：序号 图号（hào） 壳（ké）厚（㎜） 重量（㎏） 铸型（xíng）温度（℃） 射砂时间（s） 硬化（huà）时（shí）间（jiān）（s） 1 （导（dǎo）向（xiàng）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（zài）的问题及解决对（duì）策

制芯的方法种（zhǒng）类很多，总的（de）可以划分为热固性方法和冷固（gù）性方法（fǎ）两（liǎng）大类，覆膜砂制芯属（shǔ）于热固性方法类。任何一种制芯方法（fǎ）都有（yǒu）其自（zì）身的优点和缺点，这主要（yào）取决（jué）于产品的质量要求、复杂程度（dù）、生产批量（liàng）、生产成（chéng）本、产品价（jià）格等综合因素来决（jué）定采用（yòng）何种制（zhì）芯方法。对铸件内腔（qiāng）表（biǎo）面（miàn）质量要求（qiú）高（gāo），尺寸精度要求高、形状（zhuàng）复杂的砂芯（xīn）采用覆膜（mó）砂（shā）制芯是（shì）非常有效（xiào）的。例如：轿（jiào）车发动（dòng）机（jī）气（qì）缸（gāng）盖的进（jìn）排气（qì）道砂（shā）芯、水道砂芯、油道砂芯，气缸（gāng）体的水（shuǐ）道砂芯、油道砂（shā）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（qì）车涡轮增压器气道砂芯等等。但是在覆膜砂使用中还常（cháng）遇到一些问题，这里仅就工作（zuò）中的体会略谈一二。

1、覆膜砂的强度和发气量（liàng）的确定（dìng）方法

在原砂质量和（hé）树脂质量（liàng）一定的前提下，影响覆膜砂强（qiáng）度的关（guān）键（jiàn）因素主要取于酚醛树脂的（de）加入量。酚醛树脂（zhī）加入量多（duō），则（zé）强度就提高，但发气（qì）量也增加（jiā），溃（kuì）散性就（jiù）降（jiàng）低。因此在生产应用中一定（dìng）要控制（zhì）覆膜（mó）砂的强度来减少发气量，提高溃散性，在强度（dù）标准的制订时定要找到一个平衡点。这个（gè）平衡点就是保证砂芯的表面质量及在浇注（zhù）时不（bú）产生（shēng）变形、不（bú）产生断芯前提（tí）下（xià）的强度。这样才能（néng）保证（zhèng）铸件的表面质量和（hé）尺寸精度，又可以减少发气量，减少铸（zhù）造（zào）件（jiàn）气（qì）孔（kǒng）缺陷，提高砂芯的出砂性能。对砂（shā）芯存放，搬运过（guò）程中可（kě）以采用工位器具、砂芯（xīn）小（xiǎo）车，并在其上面（miàn）铺有10ｍｍ～15ｍｍ厚的海绵（mián），这样可以减少（shǎo）砂芯（xīn）的损耗率。

2、覆（fù）膜砂砂芯的（de）存放期

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，必须对（duì）砂芯存（cún）放（fàng）期在工艺文件上加以规定，利用（yòng）精益生产先进先出的（de）生产方式减少（shǎo）砂芯的（de）存放量和存放周（zhōu）期。各企业应结合（hé）自己的厂房条件（jiàn）和（hé）当地的气候（hòu）条件来确定砂芯的存放周（zhōu）期。

3、控（kòng）制好覆膜砂的供货质量（liàng）

覆膜砂进厂时必须附有（yǒu）供（gòng）应（yīng）商的质量保（bǎo）证资料，并且企业根据（jù）抽样标准进（jìn）行检查，检查合（hé）格后方（fāng）可（kě）入库（kù）。企业取样（yàng）检测不（bú）合（hé）格时由质保和技术部门做出处理结果，是让步接受或向供应商（shāng）退（tuì）货。

4、合（hé）格的覆膜砂在制芯时发现（xiàn）砂（shā）芯断裂变形

制（zhì）芯时砂芯（xīn）的断裂变形（xíng）通常（cháng）会认为覆膜砂强度低造成（chéng）的。实际上砂（shā）芯（xīn）断裂和变形会（huì）涉及到许多生产（chǎn）过程。出现不正常情况，必须要查到真正的原因才能彻底解决。具体（tǐ）原（yuán）因（yīn）如下：

（１）制芯时（shí）模具的温度和留（liú）模时间，关系到砂芯结壳硬化厚度是否满足（zú）工艺要（yào）求。工艺上所规定的（de）工艺参数（shù）都需要有一个范围，这个范围需靠操作人员的技能来（lái）进行调整（zhěng）。在模（mó）具温度上限（xiàn）时留模时间（jiān）可（kě）以取下限，模具（jù）温度（dù）在（zài）下限（xiàn）时留模（mó）时间取（qǔ）上（shàng）限。对操作人员需（xū）要不断地培训提高（gāo）操作技（jì）能。

（２）制芯时（shí）在模具上会粘有酚醛树（shù）脂和砂粒，必须进（jìn）行（háng）及时清（qīng）理并喷上脱模剂，否则会越积越多开模时会把砂（shā）芯（xīn）拉（lā）断或变形。

（３）热芯盒模具静模上的弹（dàn）簧顶杆，由于长期在高温（wēn）状态下（xià）工作（zuò）会产生弹（dàn）性失效而造成砂芯断裂或变形。必须及时更换（huàn）弹簧。

（４）动模和静模不平行或（huò）不在同一中心（xīn）线（xiàn）上，合模时在油缸或气（qì）缸的压（yā）力作用（yòng）下，定位销前端有一（yī）段（duàn）斜（xié）度，模具还是会（huì）合紧，但（dàn）在开模时动模和静模（mó）仍会恢复到原始状态使砂芯（xīn）断裂或变形。在这种情（qíng）况下射（shè）砂时会跑（pǎo）砂（shā），砂芯的尺寸会（huì）变大。解决对策是及时调整模具（jù）的平行度和同轴度。

（５）在壳芯机上生（shēng）产空心（xīn）砂芯时，从砂芯中（zhōng）倒（dǎo）出尚未硬化的覆膜砂需要重（chóng）新使用时，必须进（jìn）行过筛并未用过（guò）的覆膜砂（shā）按３：７比例混合后（hòu）使用，这（zhè）样才能保证壳芯砂芯的（de）表面质量（liàng）和砂芯强度（dù）。