覆膜砂（shā）铸造（zào）在铸造领域已有（yǒu）相当长的（de）历（lì）史（shǐ），铸件的（de）产量也相当大；但采（cǎi）用覆膜砂铸造生产精密铸钢件时面临很多难题：粘砂（结疤）、冷隔、气孔。如（rú）何解（jiě）决这些问题有待于我们去进（jìn）一步探讨。

一（yī）、对（duì）覆（fù）膜（mó）砂的认识与（yǔ）了解（覆膜砂属于有机粘结剂（jì）型、芯砂）

（1）覆膜砂的特点：具有适宜的强度性能；流动性好（hǎo），制（zhì）出的砂型、砂芯轮廓（kuò）清晰，组织（zhī）致密，能够制造出复杂的砂芯（xīn）；砂型（芯）表面质量（liàng）好，表面（miàn）粗糙度可达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。

（2）适用范围：覆膜砂既可制作铸型又可（kě）制作砂（shā）芯，覆膜砂的型或芯既可互相（xiàng）配合使用又可与（yǔ）其它砂（shā）型（芯）配（pèi）合使用；不仅可以用于金属型重力铸造或低压铸造，也可以用于铁（tiě）型覆（fù）砂铸造，还可以用于热法离心铸（zhù）造；不仅可以用（yòng）于铸铁、非（fēi）铁合（hé）金（jīn）铸（zhù）件（jiàn）的生产（chǎn），还可以用于铸钢件（jiàn）的生产。

二、覆膜砂的制备（bèi）

1．覆膜砂（shā）组成（chéng）

一般由耐火（huǒ）材料（liào）、粘结剂、固化剂、润（rùn）滑剂及特（tè）殊添加剂（jì）组成。

（1）耐火材料是构（gòu）成（chéng）覆（fù）膜砂的主体。对耐火材料的（de）要求是：耐火度高、挥发物少、颗（kē）粒较圆整、坚实等。一般选用天然（rán）擦（cā）洗硅砂（shā）。对硅砂的要（yào）求是：SiO2含（hán）量高（铸（zhù）铁及（jí）非铁合金（jīn）铸（zhù）件要求（qiú）大（dà）于（yú）90%，铸钢（gāng）件要求大于（yú）97%）；含泥量不大于0.3%（为擦（cā）洗（xǐ）砂）--[水洗砂含（hán）泥量规定小（xiǎo）于；粒度①分布在相邻3～5个（gè）筛号上；粒形圆整，角形（xíng）因素（sù）应不大于1.3；酸耗值（zhí）不小于（yú）5ml。

（2）粘结（jié）剂（jì）普遍采用酚醛树脂（zhī）。

（3）固化（huà）剂通常（cháng）采用乌洛托（tuō）品；润滑剂一般采用（yòng）硬脂酸钙，其作用（yòng）是防止覆（fù）膜砂结块（kuài），增加流动性（xìng）。添加剂（jì）的主要作用是改善（shàn）覆膜砂的性能。

（4）覆膜砂的基本配（pèi）比 成（chéng）分 配比（质量分数（shù），%） 说明：原（yuán）砂 100 擦洗砂， 酚醛树脂 1.0～3.0 占（zhàn）原砂重（chóng） ，乌（wū）洛托品（水溶液2） 10～15 占树（shù）脂重（chóng），硬脂（zhī）酸钙（gài） 5～7 占树脂重，添加剂 0.1～0.5 占原砂（shā）重 。1：2） 10～15 占树脂重，硬脂酸钙 5～7 占树脂重，添加（jiā）剂 0.1～0.5 占原砂重（chóng） 。

２．覆膜砂的生产工（gōng）艺 　

覆膜砂的制备工（gōng）艺主要有（yǒu）冷法覆膜、温法覆膜、热法覆（fù）膜三种（zhǒng），目前（qián）覆（fù）膜（mó）砂的生（shēng）产几乎都是采用热覆膜法。热法覆膜工艺是先（xiān）将原砂加热到一定温度，然后分别（bié）与树脂、乌洛托（tuō）品水溶液和硬脂（zhī）酸钙混合搅拌，经冷（lěng）却（què）破碎和筛分而（ér）成（chéng）。由于配（pèi）方的差（chà）异，混（hún）制工（gōng）艺有所不（bú）同（tóng）。目前国内覆（fù）膜砂（shā）生产（chǎn）线的种（zhǒng）类（lèi）很多，手工（gōng）加（jiā）料的半自动生产线（xiàn）约有2000~2300条，电（diàn）脑控（kòng）制的（de）全（quán）自动生（shēng）产线也已经有将近（jìn）50条，有效提高（gāo）了生产效率和产品稳定（dìng）性。例如xx铸（zhù）造有限公司的自动化可（kě）视生（shēng）产线，其加料（liào）时（shí）间控制精确到（dào）0.1秒，加热温度（dù）控制精确到1/10℃，并且可以通过视频时时观察（chá）混（hún）砂状（zhuàng）态，生（shēng）产（chǎn）效率达到6吨/小时。

３．覆膜（mó）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（fù）膜砂，其组（zǔ）成通常由石英砂，热塑性酚醛树脂，乌洛托品和硬脂酸（suān）钙构（gòu）成，不加有关添加剂，其树脂加入量通常在一（yī）定强度要求下相对较高，不（bú）具备耐高温，低（dī）膨胀（zhàng）、低发（fā）气等特（tè）性，适用于要求不高的铸件生产。

（2）高强度低发气类覆膜砂 　特点：高强（qiáng）度、低膨胀、低（dī）发气、慢发（fā）气、抗氧化 简介:高强度低（dī）发（fā）气覆（fù）膜砂（shā）是（shì）普通覆（fù）膜砂的更新换代产品，通过加入有关特性的“添加剂”和采用（yòng）新的配（pèi）制工（gōng）艺，使树脂用量大幅（fú）度下降，其强度比普通覆膜（mó）砂（shā）高30%以上，发气量显著（zhe）降低，并能延缓发气速度，能更好地适（shì）应铸件生产的需要。该类覆膜砂主要适（shì）用于铸铁件中（zhōng），中小铸钢、合金铸钢件的生产。目（mù）前该（gāi）类覆膜砂有（yǒu）三个系（xì）列：GD-1高强度低发气覆膜砂；GD-2高强度（dù）低（dī）膨胀（zhàng）低发气（qì）覆（fù）膜砂；GD-3高（gāo）强（qiáng）度低膨胀低发气抗（kàng）氧化覆膜。

（3）耐高（gāo）温(类（lèi）)覆膜砂（shā）(ND型) 　特（tè）点：耐高温、高强（qiáng）度、低膨胀、低发（fā）气、慢（màn）发气、易溃散、抗氧化 简介:耐高温覆膜砂是通（tōng）过（guò）特殊工艺配方技术生产出的具有优（yōu）异高温性能(高温下强度高、耐（nài）热时间长、热膨（péng）胀量小、发气量低)和综合铸（zhù）造性能的（de）新型覆（fù）膜砂。该类覆膜砂特别适用于复杂薄壁精密（mì）的（de）铸（zhù）铁（tiě）件（jiàn）(如（rú）汽车发动机（jī）缸（gāng）体、缸盖等)以及高要求（qiú）的铸钢件(如集装箱（xiāng）角和火车刹车缓；中器壳（ké）件（jiàn）等（děng）)的生产，可有效消除粘砂、变（biàn）形、热裂和（hé）气孔等（děng）铸造（zào）缺陷（xiàn）。目前该覆膜砂有四个系列：VND-1耐高（gāo）温覆膜砂（shā）. ND-2耐高（gāo）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耐高温高强底低（dī）膨胀低发气覆膜

（4）易溃（kuì）散（sàn）类覆（fù）膜砂　具有较好的强度，同时（shí）具有优异的低温（wēn）溃散性能，适用于（yú）生（shēng）产有色金属铸（zhù）件。

（5）其它特殊要求覆膜（mó）砂　为适应不（bú）同产品的需要（yào），开发出了系列特种覆（fù）膜（mó）砂（shā）如：离心铸造用覆（fù）膜砂、激（jī）冷覆（fù）膜砂、湿态覆（fù）膜砂、防粘（zhān）砂、防（fáng）脉纹、防橘（jú）皮覆膜砂等。　

三（sān）、覆（fù）膜砂（shā）制芯主要工艺（yì）过程

加热（rè）温度200-300℃、固（gù）化时间30-150s、射砂（shā）压力（lì）0.15-0.60MPa。形状（zhuàng）简单（dān）的砂（shā）芯、流动性好的覆膜砂（shā）可选用较低（dī）的射砂压力，细薄砂芯（xīn）选择较低的加热温度，加热温度低时可（kě）适当延长固化时间等。覆（fù）膜砂所使用的（de）树脂是酚醛类树脂。制芯工艺（yì）的优点：具有适宜的强度性能；流动性（xìng）好；砂芯表面质量好（hǎo）（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯抗吸湿性强；溃散性（xìng）好，铸件容易清理（lǐ）。

1、铸型（模具）温度

铸型（xíng）温（wēn）度是影响壳层厚度及强（qiáng）度的（de）主要因（yīn）素之一,一般控制在220～260℃,并根据下列原（yuán）则选定:

（1）保（bǎo）证覆膜砂上的树脂（zhī）软化及固化所需的足够热量；

（2）保证形成需要的壳厚（hòu）且（qiě）壳型（芯（xīn））表面不焦化；

（3）尽量缩短结壳及硬化时间，以提高生产率。

 2、射砂压力（lì）及（jí）时间（jiān）

射（shè）砂时间（jiān）一般（bān）控制在3～10s，时间过（guò）短则（zé）砂型（芯）不能成型（xíng）。射砂压力一般为0.6MPa左右；压（yā）力过低时，易造成射不（bú）足或疏松（sōng）现象（xiàng）。3、硬（yìng）化时间（jiān）：硬化时间（jiān）的长短（duǎn）主（zhǔ）要取决于砂型（芯）的厚度与铸型的温度，一般（bān）在60～120s左右。时间（jiān）过短，壳层未完全固化则（zé）强度低；时间过长，砂型（芯）表面层（céng）易（yì）烧焦影响铸件质量。覆膜砂（shā）造型（芯）工艺参（cān）数实例（lì）：序号（hào） 图号 壳厚（㎜） 重（chóng）量（liàng）（㎏） 铸型温度（dù）（℃） 射砂时（shí）间（s） 硬化时（shí）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（yòng）中存（cún）在的问题及解（jiě）决对策

制芯的方法种类很（hěn）多，总（zǒng）的可以划分为热固性方法和冷固性方法两大类，覆膜（mó）砂制芯属于（yú）热固性方法（fǎ）类。任何一种制芯方（fāng）法都有其（qí）自身的优点和缺点，这主要取决于产品的（de）质量（liàng）要求、复（fù）杂程度（dù）、生产批量、生产成本（běn）、产品（pǐn）价格（gé）等综合（hé）因素来（lái）决定采用（yòng）何种制芯方法。对铸件内腔表面质量要求高，尺（chǐ）寸精（jīng）度（dù）要（yào）求（qiú）高、形状复杂的砂芯采用覆膜（mó）砂制芯是非（fēi）常有效的。例如：轿车发动机（jī）气（qì）缸（gāng）盖的进（jìn）排（pái）气（qì）道砂芯、水道砂（shā）芯、油道砂芯，气缸体的水道砂（shā）芯、油道（dào）砂芯，进（jìn）气岐管、排气岐管（guǎn）的壳芯（xīn）砂芯（xīn），液压阀的流道砂芯，汽车涡轮增压器气道砂（shā）芯等等。但是在（zài）覆膜砂使（shǐ）用（yòng）中（zhōng）还常遇到一些问题，这（zhè）里仅就工作中的体会略（luè）谈一（yī）二。

1、覆膜砂的强（qiáng）度（dù）和发气量的确定方法

在原砂质（zhì）量和（hé）树脂质量一定的前提下，影响覆膜砂强度的关键因（yīn）素（sù）主要（yào）取于酚醛树脂的加（jiā）入量。酚醛树脂加入量多（duō），则强度就提高，但发气量也（yě）增加，溃（kuì）散（sàn）性就降（jiàng）低。因此（cǐ）在生产应用中一定要控制覆膜砂（shā）的强度来（lái）减少发气量，提高溃散（sàn）性，在强（qiáng）度标准的制订时定要找到（dào）一（yī）个平衡点。这个（gè）平衡点就是保证砂芯的表面质量及（jí）在浇注时不产生变形、不产生断芯前提（tí）下的（de）强度。这样（yàng）才能保证铸件的表面质量和尺寸精度，又（yòu）可（kě）以减少（shǎo）发（fā）气量，减少铸造件气孔缺陷，提高砂（shā）芯的出砂性能（néng）。对砂芯存放（fàng），搬（bān）运过程中可以采用工位（wèi）器具（jù）、砂（shā）芯小车（chē），并在其上面铺有10ｍｍ～15ｍｍ厚的海绵（mián），这样可以减（jiǎn）少砂（shā）芯的损耗率。

2、覆（fù）膜砂砂（shā）芯的存（cún）放期

任何砂芯都会吸湿，特别是（shì）南（nán）方地（dì）区空气（qì）相对湿度（dù）大，必须对砂（shā）芯存放（fàng）期在工艺文件上加（jiā）以（yǐ）规定，利用（yòng）精益生产先进（jìn）先（xiān）出（chū）的生产方（fāng）式减（jiǎn）少砂（shā）芯的存放量和存放周期。各（gè）企（qǐ）业应结合自己的厂房条件和当地的气候条件来确定砂芯的存（cún）放周期（qī）。

3、控制好覆膜砂的（de）供货质（zhì）量（liàng）

覆（fù）膜砂进厂时必须附有供应商的质量保证（zhèng）资料（liào），并且（qiě）企业根据（jù）抽样（yàng）标（biāo）准进行检查，检（jiǎn）查（chá）合格（gé）后方可入库（kù）。企业取样检测（cè）不合格时由质保和技术部门（mén）做出处理结果（guǒ），是让步接受或向供应（yīng）商退货。

4、合格的覆膜砂在制芯时（shí）发现砂芯断裂（liè）变（biàn）形

制芯时砂芯的断裂变形（xíng）通常会认为覆膜砂强（qiáng）度低造成的。实际上砂芯断（duàn）裂和变形会涉及到许多生产过程（chéng）。出现（xiàn）不正常（cháng）情况（kuàng），必（bì）须要查到真正的（de）原因才能彻底解决。具体（tǐ）原因如下：

（１）制芯（xīn）时模具的温（wēn）度和留模时间，关系到砂芯结（jié）壳硬化厚度是否满足工艺要求。工（gōng）艺（yì）上所规定的工艺参数（shù）都需（xū）要有一个范围，这个范围（wéi）需靠操作人员的技（jì）能来进（jìn）行调整。在（zài）模（mó）具（jù）温度（dù）上（shàng）限（xiàn）时留模时间可以取下限，模具温（wēn）度在下（xià）限时留模（mó）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（xīn）时在模具（jù）上会粘有（yǒu）酚醛树（shù）脂和砂粒（lì），必须进行及时清理并喷上脱模剂，否则会越积越多（duō）开模时会把砂芯拉断或（huò）变形。

（３）热芯盒（hé）模具静模上的弹簧顶杆（gǎn），由于长期在（zài）高温状态下工作（zuò）会产（chǎn）生（shēng）弹性失（shī）效而造成砂芯断裂或变形。必须（xū）及时更换弹簧。

（４）动模和静模不平行或不在同一中心线上，合模时在油缸或气缸的压（yā）力作用下，定位（wèi）销前端有一段斜（xié）度，模（mó）具还是会（huì）合（hé）紧，但在（zài）开模时（shí）动模和静模仍（réng）会恢复（fù）到原始状态使砂芯断（duàn）裂或变（biàn）形。在这种情（qíng）况下射（shè）砂时会（huì）跑（pǎo）砂，砂芯的尺寸会变大。解决（jué）对策是及时调整模具的平行度和同轴度（dù）。

（５）在壳芯（xīn）机上生（shēng）产空心（xīn）砂芯时，从砂芯中倒出尚未硬化的覆膜（mó）砂需（xū）要重新使用时（shí），必须进行过筛并未（wèi）用过的覆（fù）膜砂按３：７比例混合后使用（yòng），这样才能保证壳（ké）芯砂芯的表面质量和砂芯强度。