覆膜（mó）砂（shā）铸造在铸造（zào）领域（yù）已有相当长的（de）历史，铸件的产（chǎn）量也相（xiàng）当大；但采用覆膜砂铸造生产精密铸钢（gāng）件时面临很多难题：粘（zhān）砂（shā）（结（jié）疤）、冷隔、气孔。如（rú）何（hé）解决这（zhè）些（xiē）问题有待于我们去进一步探讨（tǎo）。

一、对覆膜砂的认识与了解（覆膜砂（shā）属于有机（jī）粘结剂（jì）型、芯砂（shā））

（1）覆膜砂（shā）的特点：具有适宜的强（qiáng）度性能；流动（dòng）性好，制出的砂型、砂芯轮廓清（qīng）晰，组织致密，能够制造出（chū）复杂的砂芯（xīn）；砂（shā）型（芯）表（biǎo）面质量好，表面粗糙度（dù）可达Ra=6.3～12.5μm，尺寸精度可达CT7～CT9级；溃散性好，铸件容（róng）易（yì）清理。

（2）适（shì）用范围：覆膜砂既可制作铸型又（yòu）可制作砂（shā）芯，覆膜（mó）砂的型或（huò）芯（xīn）既可（kě）互相配合使用又可与其它砂型（芯）配合使用；不仅可以（yǐ）用于金属型重力铸造或低压铸造，也（yě）可（kě）以用于铁型覆砂铸造，还可以用于热法离心铸造；不仅可以用（yòng）于铸铁（tiě）、非铁合（hé）金铸件（jiàn）的生产，还可（kě）以用于铸（zhù）钢件的生产。

二、覆膜（mó）砂的（de）制备

1．覆膜砂（shā）组成（chéng）

一般由耐火材料、粘结剂、固化剂、润滑（huá）剂及特殊添加剂组成。

（1）耐火材料是构成覆膜砂的（de）主体。对耐火材料的要求是：耐火度高、挥（huī）发（fā）物少、颗粒较圆整（zhěng）、坚实等。一般选（xuǎn）用（yòng）天然擦洗硅砂。对硅砂的要求是（shì）：SiO2含量高（gāo）（铸铁及非铁（tiě）合金铸件要求大（dà）于（yú）90%，铸（zhù）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（shā）含泥量规定小于（yú）；粒度①分布（bù）在相（xiàng）邻（lín）3～5个筛号上；粒形圆（yuán）整（zhěng），角形因素应（yīng）不大于1.3；酸耗（hào）值（zhí）不小于5ml。

（2）粘结剂（jì）普遍（biàn）采用酚（fēn）醛树脂。

（3）固化剂通常采（cǎi）用乌（wū）洛托品（pǐn）；润滑剂一（yī）般采用硬脂酸钙，其作用是防止覆膜砂结（jié）块，增加流动性。添加剂的主要作用（yòng）是改善覆膜砂的性能（néng）。

（4）覆膜砂的基本配（pèi）比 成分（fèn） 配（pèi）比（质（zhì）量（liàng）分数，%）说明：原砂 100 擦洗砂， 酚醛树脂 1.0～3.0 占原砂重 ，乌洛托（tuō）品（水溶液2）10～15 占树脂重，硬脂酸（suān）钙 5～7 占（zhàn）树脂重，添加剂 0.1～0.5 占原砂重。1：2）10～15 占树（shù）脂重（chóng），硬脂酸钙 5～7 占树脂重，添加剂 0.1～0.5 占原砂重。

２．覆膜砂的生（shēng）产（chǎn）工（gōng）艺（yì）　

覆膜砂的制备工艺主要有（yǒu）冷法覆膜、温（wēn）法（fǎ）覆膜（mó）、热法覆膜三种，目（mù）前（qián）覆（fù）膜砂的生（shēng）产（chǎn）几乎都（dōu）是采（cǎi）用热覆膜法。热法覆膜工艺（yì）是先将原砂加热到一（yī）定温度，然后分别与树脂、乌洛（luò）托品水（shuǐ）溶液和硬脂酸（suān）钙混合（hé）搅拌（bàn），经（jīng）冷却破碎和筛分而成（chéng）。由于配方的（de）差异，混制工艺有（yǒu）所不同。目前国内覆膜砂生产线的（de）种（zhǒng）类很多（duō），手工（gōng）加料的（de）半（bàn）自动生产线约有2000~2300条（tiáo），电脑控制的全（quán）自动生产线也已经有将（jiāng）近50条，有效提高（gāo）了生（shēng）产效率和（hé）产（chǎn）品稳定性。例如xx铸造有限公（gōng）司的自动（dòng）化可（kě）视生产（chǎn）线，其加料时间控制精（jīng）确到0.1秒，加热温度控制精确到1/10℃，并且可以通（tōng）过视（shì）频（pín）时时观察混砂状（zhuàng）态，生产效率达到6吨/小时。

３．覆膜砂（shā）的主要产品类型　

（1）  普通类覆膜砂 　

普通覆膜砂即传统（tǒng）覆（fù）膜砂，其组成通常（cháng）由石英砂，热（rè）塑性酚醛树脂，乌洛托品和（hé）硬脂酸钙构成，不加有关添加剂，其树脂加入量通（tōng）常在一定强（qiáng）度要求（qiú）下相对（duì）较高，不具备耐高温，低膨胀、低（dī）发（fā）气等特性，适用（yòng）于要求不高的铸（zhù）件生产

（2）  高强度低（dī）发（fā）气类覆膜砂  　

特点：高强度（dù）、低膨（péng）胀、低发气、慢发气、抗氧化（huà）  简介:高（gāo）强度低（dī）发气覆膜砂是普通覆膜砂的更新换（huàn）代产（chǎn）品，通（tōng）过加入有（yǒu）关特性的“添加（jiā）剂”和（hé）采用新的配制工艺，使（shǐ）树（shù）脂用量（liàng）大幅度（dù）下降（jiàng），其强度比普通覆膜（mó）砂高（gāo）30%以上，发气量显著（zhe）降低（dī），并能延缓发（fā）气速度，能更好地适（shì）应铸件（jiàn）生产的需要。该（gāi）类覆膜砂（shā）主（zhǔ）要适用于铸铁件中，中小铸钢、合金铸钢件的（de）生产。目前该类覆膜砂有三个系列：GD-1高强（qiáng）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）低发气抗氧化覆膜。

（3）  耐高（gāo）温(类（lèi）)覆膜砂(ND型) 

特点：耐高（gāo）温、高强度、低膨胀、低发气（qì）、慢发气、易溃散、抗（kàng）氧化 简介:耐高温（wēn）覆膜（mó）砂是通过特殊工艺配方技术生产出的（de）具有优异高（gāo）温性能(高（gāo）温下（xià）强度高、耐热（rè）时间长、热膨胀量小（xiǎo）、发气量（liàng）低)和综合铸造性能的新型覆膜砂。该类（lèi）覆膜砂特别（bié）适用于（yú）复杂薄壁精密的（de）铸铁件(如汽车发动机缸体、缸盖（gài）等)以（yǐ）及高（gāo）要求的铸钢件(如集装箱角和火（huǒ）车（chē）刹车缓（huǎn）；中器壳件等)的生产，可有（yǒu）效消除粘（zhān）砂（shā）、变形、热（rè）裂（liè）和气孔等（děng）铸造缺陷。目前（qián）该覆（fù）膜砂有四个系列：VND-1耐（nài）高温覆膜（mó）砂. ND-2耐高温低膨胀低（dī）发（fā）气覆膜砂 ND-3耐高温（wēn）低膨（péng）胀（zhàng）低发气抗氧化覆膜砂 ND-4耐高温（wēn）高强底低膨胀（zhàng）低（dī）发气覆膜（mó）

（4）  易溃散类覆膜砂　

具有较好的强度，同时（shí）具有（yǒu）优异（yì）的低温溃散性（xìng）能，适用于生产有色金属（shǔ）铸件。

（5）  其（qí）它特殊要求覆膜砂　

为适应不同产品的需要，开发出了系列特种（zhǒng）覆膜砂如（rú）：离心铸（zhù）造用覆膜砂、激冷覆膜砂、湿态覆膜（mó）砂、防粘砂、防（fáng）脉纹、防橘（jú）皮覆膜砂等。　

三（sān）、覆膜砂制芯主要（yào）工（gōng）艺过程

加热温度（dù）200-300℃、固化（huà）时（shí）间30-150s、射（shè）砂压力0.15-0.60MPa。形状简单（dān）的砂芯、流动性（xìng）好的覆膜砂可（kě）选用较低的（de）射砂压力，细（xì）薄砂芯（xīn）选择较低的加（jiā）热温度，加热温度低时（shí）可适当（dāng）延长固化时间（jiān）等。覆膜砂所使用的树脂是酚醛类树脂。制芯工艺（yì）的（de）优点（diǎn）：具有适（shì）宜的强度性能（néng）；流（liú）动性好；砂芯表面质（zhì）量好（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯（xīn）抗吸湿性强；溃散性（xìng）好，铸件容易清理。

1、铸型（模具）温度

铸型温度是影响壳（ké）层厚（hòu）度及（jí）强度的（de）主要因素（sù）之（zhī）一,一般控制（zhì）在220～260℃,并根（gēn）据下列原（yuán）则选定:

    （1）保（bǎo）证覆膜砂上的树（shù）脂（zhī）软（ruǎn）化及固化（huà）所（suǒ）需的足够热量；

     （2）保证形成（chéng）需（xū）要的壳（ké）厚且壳（ké）型（芯）表面不焦化；

      （3）尽量（liàng）缩短结壳及硬化时间（jiān），以提高生（shēng）产率。

2、射砂压力（lì）及时间

射砂时间（jiān）一般控制在（zài）3～10s，时间过短则砂型（xíng）（芯（xīn））不能成型。射砂（shā）压力一般为（wéi）0.6MPa左右；压力过低时（shí），易（yì）造（zào）成（chéng）射（shè）不足或疏松现象。3、硬化时间：硬化时间的长短（duǎn）主要取决（jué）于砂（shā）型（xíng）（芯）的（de）厚度与铸型的温度，一般（bān）在60～120s左右。时（shí）间过短，壳层未（wèi）完全固（gù）化则强度（dù）低；时间过长，砂型（芯（xīn））表面层易烧焦影响铸件质量。覆膜砂造型（芯）工艺参数实例（lì）：序号图号 壳（ké）厚（㎜） 重量（㎏） 铸型温（wēn）度（dù）（℃） 射砂时（shí）间（s）硬（yìng）化时间（s） 1 （导向套）DN80-05 8～10 2.5～2.6220～240 2～3 60～80 2 （阀体）DN05-01 10～123.75～3.8 240～260 3～5 80～100

四、覆膜砂应用中（zhōng）存在（zài）的（de）问题及解决对策

制芯的方法种类很多，总的可以划分为热固（gù）性方法和冷固性方法两大类，覆膜砂制芯属于热固性（xìng）方法类。任何一种制芯方法都（dōu）有其自身的（de）优点（diǎn）和缺（quē）点，这（zhè）主（zhǔ）要取（qǔ）决于产品的质量要求、复杂程度（dù）、生产批量、生产成本、产品价格等（děng）综（zōng）合（hé）因素来决定采用何种制（zhì）芯方法。对铸件内腔表面质量要求高，尺寸精度（dù）要求高、形状复杂（zá）的砂芯采用覆（fù）膜（mó）砂（shā）制芯是非常有效的。例如：轿车发动机气缸盖的（de）进（jìn）排（pái）气道砂芯、水道砂芯（xīn）、油（yóu）道砂芯，气缸体的水道砂芯（xīn）、油道（dào）砂芯，进气（qì）岐（qí）管、排气岐管的（de）壳芯砂芯，液压阀的流道（dào）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遇到一些问题（tí），这里仅就工作中（zhōng）的体会略谈一（yī）二。

1、覆膜砂的强度和发气量的确（què）定方法

在原砂质量（liàng）和树脂（zhī）质量一定的前（qián）提下，影响覆膜（mó）砂强（qiáng）度的关键因素主要（yào）取于酚醛树脂的（de）加（jiā）入量。酚醛树（shù）脂加入量（liàng）多（duō），则强度（dù）就提高，但发气（qì）量（liàng）也增加，溃散（sàn）性（xìng）就降（jiàng）低。因此（cǐ）在生产（chǎn）应用中一定要控制覆（fù）膜砂（shā）的强度来减少发（fā）气量，提高溃散性，在强度标准（zhǔn）的制订时定要找到一个平衡点。这个平衡点就是保证砂芯的表面质量及在浇注时不产生（shēng）变形、不（bú）产（chǎn）生断芯前提下的强度（dù）。这样才（cái）能保证铸件的表面质量和尺寸精度，又可以减少发气量，减少铸造（zào）件气孔缺陷，提高砂芯的出（chū）砂性能。对砂芯存放，搬运过程中（zhōng）可（kě）以采用工位器具、砂芯小车（chē），并在其上（shàng）面铺有10ｍｍ～15ｍｍ厚的海绵，这样可以减少（shǎo）砂芯的（de）损耗率。

2、覆膜（mó）砂砂芯的存放期

任何砂（shā）芯都（dōu）会吸湿，特别是南（nán）方地区空气相对湿（shī）度（dù）大（dà），必须对（duì）砂芯存放期在（zài）工艺文件上（shàng）加以规定，利用精益生产先进（jìn）先出的生产方式减少砂芯的存放量和存放周期。各企业应（yīng）结合自己（jǐ）的厂房条件和当地的气候条件来确定砂（shā）芯的（de）存放周期。

3、控制好覆膜砂的供（gòng）货质量

覆（fù）膜（mó）砂（shā）进厂时必须（xū）附有供（gòng）应商的质量保证（zhèng）资料，并且企（qǐ）业根据抽样标准（zhǔn）进行（háng）检查，检查合格后方可入库。企业取样检测不合格时由质（zhì）保和技术部门（mén）做出处（chù）理结果，是让步接受或向（xiàng）供应商退货。

4、合格的覆膜砂在（zài）制（zhì）芯时发现（xiàn）砂芯断裂（liè）变形

制芯时（shí）砂芯的断裂变形通常会认为覆（fù）膜砂强度低造成（chéng）的。实际上（shàng）砂芯（xīn）断（duàn）裂和变形会（huì）涉及到许多生（shēng）产过程。出现不正常（cháng）情况，必须要（yào）查到真正的原因才能彻底解决。具体原（yuán）因如下（xià）：

（１）制（zhì）芯时模具的温度和留（liú）模时间，关系到砂（shā）芯结壳硬（yìng）化厚度是否满足工艺要（yào）求。工艺上所规定的工艺（yì）参（cān）数（shù）都需要有一个范围（wéi），这个范围需靠操作人员的（de）技能来（lái）进行调整。在模具温度上限时留模时（shí）间可以取（qǔ）下（xià）限（xiàn），模具温度在下限时留模时间取上限（xiàn）。对操作人员需要不断地培训提高操作技能。

（２）制芯（xīn）时在模具上会（huì）粘有（yǒu）酚醛树脂和（hé）砂粒，必须进行及时清（qīng）理并喷上（shàng）脱模剂，否则会越积（jī）越多开模时会把（bǎ）砂芯拉断或变形。

（３）热芯盒（hé）模具静模上（shàng）的弹簧（huáng）顶杆，由于长期在高温状（zhuàng）态（tài）下工作会产生弹性失（shī）效而造（zào）成（chéng）砂芯断（duàn）裂（liè）或（huò）变形。必须及时更换弹（dàn）簧。

（４）动模（mó）和静模不（bú）平行或不在同一中心（xīn）线上，合（hé）模时（shí）在油（yóu）缸（gāng）或气缸的（de）压（yā）力作用下（xià），定（dìng）位销（xiāo）前端有一段斜度，模具还是会合紧（jǐn），但在开模时动模和（hé）静模仍会恢复到原始状态使砂（shā）芯（xīn）断裂或变形。在这（zhè）种情况下（xià）射砂时会跑（pǎo）砂，砂芯的尺寸会变大（dà）。解决对策是及时调整模具（jù）的平行度（dù）和同轴度（dù）。

（５）在壳芯（xīn）机上生产空心（xīn）砂芯（xīn）时（shí），从砂芯中倒（dǎo）出尚（shàng）未硬（yìng）化的覆膜砂需要重新（xīn）使用时，必须进行过筛并未用过的覆膜（mó）砂（shā）按３：７比例（lì）混合后（hòu）使用，这样才（cái）能保证壳芯砂芯的表面质（zhì）量和砂（shā）芯强度。