覆膜砂（shā）铸造在铸造领（lǐng）域已有相（xiàng）当（dāng）长的（de）历史，铸件（jiàn）的产量也相当大；但采用覆膜砂（shā）铸造（zào）生（shēng）产精密铸钢件时（shí）面临很多难题：粘砂（结疤）、冷隔、气孔。如何解决这些（xiē）问（wèn）题有待于我们去进一步探讨。

一、对覆（fù）膜砂的认识与了解（覆膜（mó）砂属于有机粘结（jié）剂型、芯砂）

（1）覆膜砂的特点：具（jù）有适宜的强度性能（néng）；流动性好，制（zhì）出的砂（shā）型、砂芯（xīn）轮（lún）廓清晰，组织致密，能（néng）够制造出复杂（zá）的（de）砂芯；砂型（xíng）（芯）表面质（zhì）量（liàng）好，表面粗（cū）糙（cāo）度可达Ra=6.3～12.5μm，尺寸（cùn）精度可达（dá）CT7～CT9级（jí）；溃散性好，铸件容易清（qīng）理。

（2）适用范围（wéi）：覆膜砂既可制（zhì）作铸（zhù）型（xíng）又可制作砂芯，覆（fù）膜砂（shā）的（de）型或芯既可（kě）互相配合（hé）使用又可（kě）与其它（tā）砂（shā）型（芯）配合使用；不（bú）仅可以用于（yú）金属型重力铸造（zào）或低压（yā）铸（zhù）造，也可以用于铁型覆砂铸（zhù）造，还可以用于热法离心铸造；不仅可（kě）以用于（yú）铸（zhù）铁、非铁合金铸件的生产，还可以用于铸钢件的生产。

二、覆膜砂的制备

1．覆膜砂组（zǔ）成

一般由耐（nài）火材料、粘结剂、固化（huà）剂（jì）、润滑（huá）剂及（jí）特（tè）殊添加剂组成。

（1）耐火（huǒ）材料是构成覆膜（mó）砂的主体。对耐火材料的要求是：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（guī）砂。对硅砂的要求是：SiO2含量（liàng）高（铸（zhù）铁（tiě）及非铁合金铸件要求大于90%，铸钢件要求大于（yú）97%）；含泥量不大于0.3%（为擦（cā）洗砂（shā））--[水洗砂含泥量规定小于；粒度①分（fèn）布在相邻（lín）3～5个（gè）筛号上；粒（lì）形圆整，角形（xíng）因（yīn）素应不大于1.3；酸耗值不小于5ml。

（2）粘结剂普遍采用酚醛（quán）树脂。

（3）固化剂通常采（cǎi）用乌洛托品（pǐn）；润滑剂一般采用硬脂酸（suān）钙（gài），其作用是防止覆（fù）膜砂结块，增加流动性。添加剂（jì）的主要作用是改善覆（fù）膜砂的性能。

（4）覆膜砂的（de）基本配比（bǐ） 成分 配比（质量分数，%）说（shuō）明：原砂 100 擦洗砂（shā）， 酚醛树（shù）脂 1.0～3.0 占原砂重 ，乌洛托品（水溶液（yè）2）10～15 占树脂重，硬脂酸钙 5～7 占树脂（zhī）重，添加（jiā）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（zhàn）树脂重，添加剂 0.1～0.5 占原砂重。

２．覆膜砂（shā）的生产工艺　

覆膜砂的制备工艺（yì）主要有（yǒu）冷法覆膜、温法覆膜、热法覆膜三（sān）种，目前覆膜砂的生产几（jǐ）乎（hū）都是采用热覆膜法。热法覆膜工艺（yì）是先将原砂加热到一定温度，然后（hòu）分别与树脂、乌洛托品水溶液和硬脂酸钙混（hún）合搅拌，经冷却（què）破碎（suì）和筛分而成。由于配方的差异，混制工艺有所不同。目前国内覆膜砂生产线的（de）种类很多，手工加料的（de）半自动生产线约有2000~2300条，电脑控制的全自（zì）动生产线也已经有将近50条，有效提高了生产（chǎn）效率（lǜ）和产品稳定（dìng）性。例如xx铸（zhù）造有（yǒu）限公司的自动化可视生产线，其加料时间控制精确到0.1秒（miǎo），加热温度控（kòng）制精确到（dào）1/10℃，并且可以（yǐ）通过视频时时观察混砂状（zhuàng）态，生产（chǎn）效率达到（dào）6吨（dūn）/小（xiǎo）时。

３．覆（fù）膜砂的主（zhǔ）要产品类型　

（1）  普通类（lèi）覆膜（mó）砂 　

普通覆膜砂即传统覆膜砂，其组成通常由（yóu）石英砂，热塑性酚醛树脂，乌洛（luò）托品（pǐn）和硬脂酸钙构成，不加有关添加剂，其树脂加入量（liàng）通常在一定强度要求下相对较高，不具备（bèi）耐（nài）高温，低膨（péng）胀、低发气等特（tè）性，适（shì）用于要求不（bú）高的铸件生产（chǎn）

（2）  高强度低（dī）发气类覆膜砂  　

特点：高强度（dù）、低膨胀、低发气（qì）、慢发气、抗氧化  简介:高强（qiáng）度（dù）低发气覆膜砂是普通（tōng）覆膜（mó）砂的更新换代产品（pǐn），通过加入有关特性的“添加（jiā）剂”和（hé）采（cǎi）用新的配制工（gōng）艺（yì），使树脂用量大幅度下降，其（qí）强度比普通覆膜（mó）砂高30%以上，发气（qì）量显著降低，并能延（yán）缓（huǎn）发气速度，能更好地适应铸件生（shēng）产（chǎn）的（de）需要。该类覆（fù）膜砂主（zhǔ）要适用于铸铁（tiě）件中，中小铸（zhù）钢、合（hé）金铸（zhù）钢件的生产。目前（qián）该类覆膜砂有三个系列：GD-1高强度低发气覆膜砂；GD-2高强度低膨胀低发气（qì）覆膜（mó）砂；GD-3高强度低（dī）膨胀低发气抗氧化覆膜。

（3）  耐高温(类)覆（fù）膜砂(ND型) 

特点：耐高温、高（gāo）强度（dù）、低膨胀、低发气（qì）、慢发气、易溃散（sàn）、抗氧化（huà） 简（jiǎn）介:耐（nài）高（gāo）温覆膜砂是通过（guò）特（tè）殊（shū）工（gōng）艺配方（fāng）技（jì）术（shù）生产出的具有优异高温性能(高温下强度高、耐热时间长、热膨胀量小、发气量低)和（hé）综合（hé）铸造性能的新型覆膜砂。该类覆膜砂（shā）特别适用于（yú）复杂薄壁精密的铸铁（tiě）件(如汽车（chē）发动（dòng）机缸体、缸（gāng）盖等)以及高要（yào）求（qiú）的铸钢件(如集（jí）装箱角（jiǎo）和火车刹车缓；中器（qì）壳件（jiàn）等)的（de）生（shēng）产，可有（yǒu）效消除粘砂、变形、热裂和（hé）气（qì）孔（kǒng）等铸造（zào）缺陷。目前该覆膜砂（shā）有四个系列（liè）：VND-1耐（nài）高温覆膜砂. ND-2耐高温低膨（péng）胀（zhàng）低发（fā）气覆膜砂 ND-3耐高温低膨胀低发气抗氧化覆膜砂（shā） ND-4耐（nài）高温高强底低膨胀（zhàng）低发气覆膜

（4）  易溃散类覆膜（mó）砂　

具有较（jiào）好的强度，同时具有（yǒu）优异（yì）的低温溃散性能，适用于生产（chǎn）有色（sè）金属（shǔ）铸件。

（5）  其它特殊要求覆膜砂　

为适应不同产品的需（xū）要，开发出了系列特种覆（fù）膜（mó）砂如：离心铸（zhù）造用覆膜砂、激冷覆膜砂、湿态（tài）覆膜砂、防粘砂、防脉纹、防橘皮覆膜砂等（děng）。　

三、覆膜砂制芯主要工艺过程

加热温度200-300℃、固化时间30-150s、射砂压（yā）力0.15-0.60MPa。形（xíng）状简单的砂芯、流（liú）动（dòng）性好的覆膜砂可选用较低的射砂压力，细薄（báo）砂芯选择较低的加热温度（dù），加热温（wēn）度低时可适当延长（zhǎng）固化时间等。覆膜砂所使用的树（shù）脂（zhī）是酚醛类树脂。制（zhì）芯工（gōng）艺（yì）的优点：具有适（shì）宜的强度性能（néng）；流动性（xìng）好；砂芯表面质量好（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯抗（kàng）吸湿性强；溃（kuì）散性好，铸件容易清理。

1、铸型（模具）温度

铸型温度（dù）是影响（xiǎng）壳层（céng）厚度及强度的主要因素之一,一般控（kòng）制在220～260℃,并根据下列原则选定（dìng）:

    （1）保证覆膜砂（shā）上的树脂软化及固化所需的足够（gòu）热量；

     （2）保证形（xíng）成需要的壳厚且壳型（xíng）（芯）表（biǎo）面（miàn）不焦化；

      （3）尽量缩短结壳及硬化（huà）时间，以提高生产率（lǜ）。

2、射（shè）砂压力及（jí）时间

射砂（shā）时间一般控制在3～10s，时（shí）间过短则砂型（芯）不能成型（xíng）。射砂压力一般（bān）为（wéi）0.6MPa左右（yòu）；压力过低（dī）时，易造（zào）成射不（bú）足或疏松现象。3、硬（yìng）化时间（jiān）：硬化时间（jiān）的（de）长短主要取决于（yú）砂（shā）型（芯）的厚（hòu）度与铸（zhù）型的温度，一般在（zài）60～120s左右。时间过短（duǎn），壳层未完全固化则强度低（dī）；时间过长，砂型（xíng）（芯）表（biǎo）面层易烧焦影响铸件质量（liàng）。覆膜砂造型（芯）工艺参数（shù）实例：序号图（tú）号 壳厚（hòu）（㎜） 重量（㎏） 铸型温度（℃） 射砂时间（s）硬化时间（s） 1 （导向（xiàng）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（yīng）用中存在的问题及解决对策

制芯的方法种类（lèi）很多，总的可以（yǐ）划分为（wéi）热固性方法和冷固性方法两大类，覆膜砂制（zhì）芯属于（yú）热固性方法类。任何一（yī）种制芯方法（fǎ）都有其自身的优点（diǎn）和缺点，这主（zhǔ）要取决于产品的质量（liàng）要求（qiú）、复杂程度、生产（chǎn）批量、生产（chǎn）成本、产品价格（gé）等综合（hé）因素来决定采用何（hé）种制芯方法。对铸件内（nèi）腔表面质量要（yào）求高，尺寸精度要求高、形状复杂（zá）的（de）砂芯采用覆（fù）膜砂制芯是非常有（yǒu）效（xiào）的。例如：轿车发动机气缸（gāng）盖的（de）进排气道砂芯、水道砂芯、油道砂芯，气缸体的（de）水道砂（shā）芯（xīn）、油道（dào）砂（shā）芯，进气岐管、排气岐管的壳芯砂芯（xīn），液（yè）压阀的流（liú）道砂芯（xīn），汽（qì）车涡轮增压器气（qì）道（dào）砂芯等等（děng）。但是在（zài）覆膜（mó）砂使用中还常遇到一些问题（tí），这（zhè）里仅就工作中的体会略谈一二。

1、覆膜砂（shā）的强度和发气量（liàng）的确定（dìng）方法（fǎ）

在原砂质量和树脂质量一定的前提下，影响覆（fù）膜砂强度的关键因素主（zhǔ）要取于酚醛（quán）树脂（zhī）的加入量。酚醛树脂加（jiā）入量多，则强（qiáng）度就（jiù）提高（gāo），但发气量也增加，溃散性（xìng）就降低。因此在生产应用中（zhōng）一定要控制覆（fù）膜砂的强（qiáng）度来减少发（fā）气量，提高溃散性，在（zài）强度标准（zhǔn）的制订时定要（yào）找到一个（gè）平衡（héng）点。这个（gè）平衡点（diǎn）就是保证（zhèng）砂芯的表（biǎo）面质量及在浇注时不产（chǎn）生（shēng）变（biàn）形、不产（chǎn）生断芯前提下（xià）的强度。这样才能保证铸件的表面质量和（hé）尺寸精度，又可（kě）以（yǐ）减少发气量，减少铸造件（jiàn）气孔（kǒng）缺陷，提高砂芯的出（chū）砂性能。对砂芯（xīn）存放，搬运过程中可以采用工（gōng）位器（qì）具、砂芯小车，并在其上面铺有10ｍｍ～15ｍｍ厚（hòu）的海绵，这样可以（yǐ）减少砂芯的损耗率（lǜ）。

2、覆膜砂砂芯的存放（fàng）期

任何（hé）砂芯都会吸湿（shī），特（tè）别是南方地区空（kōng）气（qì）相对湿度大，必须对（duì）砂芯存放期在工艺文件上（shàng）加以规定，利用精（jīng）益生产先进先出的生（shēng）产方（fāng）式减（jiǎn）少砂（shā）芯的存放（fàng）量和存放周（zhōu）期。各企业应结合自己的厂房（fáng）条件和当地的气候条件来（lái）确定（dìng）砂芯的存放周（zhōu）期。

3、控制（zhì）好覆膜（mó）砂的供货质量

覆膜砂进厂时必须附有供应商的质（zhì）量保证资料，并且企业根据抽样（yàng）标准进行检查，检查合（hé）格后方可入库。企业（yè）取样检测不合格时由质保和技术部门做出处理结果，是（shì）让（ràng）步接（jiē）受或向供应商退货（huò）。

4、合格的（de）覆膜砂在（zài）制芯时发现砂（shā）芯断（duàn）裂变形

制芯（xīn）时砂芯的断（duàn）裂变（biàn）形通常会认为覆膜砂强度低造成的。实际上砂芯断（duàn）裂和（hé）变形会涉（shè）及（jí）到许多生产过程（chéng）。出（chū）现不（bú）正常（cháng）情况，必须要查到真正的（de）原因才（cái）能彻底解（jiě）决。具（jù）体（tǐ）原因如下：

（１）制芯（xīn）时模具的温度和留（liú）模时间，关系到（dào）砂芯结壳硬化厚度是（shì）否满足工艺要求。工艺上（shàng）所（suǒ）规定的工艺参数都（dōu）需（xū）要有一个范围，这（zhè）个范围（wéi）需靠操作（zuò）人员的技能来进行调整。在模具温度上限时留（liú）模（mó）时间（jiān）可以（yǐ）取下限，模具温度在下限时留（liú）模时间取上限。对操作（zuò）人员需要（yào）不断地培训提高操（cāo）作技能。

（２）制芯时在模具上（shàng）会粘有（yǒu）酚醛树脂和砂（shā）粒，必（bì）须进行及时清（qīng）理并喷（pēn）上脱模剂，否则会越积越多开模时（shí）会把砂（shā）芯拉断或变形。

（３）热芯（xīn）盒模具静模上的（de）弹簧顶杆，由于（yú）长期（qī）在（zài）高温状态下工作会产生（shēng）弹性失效而造成（chéng）砂（shā）芯断裂（liè）或变形。必（bì）须及时更换（huàn）弹簧（huáng）。

（４）动模（mó）和静模不平（píng）行（háng）或不在同一中心线上，合（hé）模时在油缸或气（qì）缸的压力（lì）作用下，定位销前端（duān）有（yǒu）一段斜度，模具还是会合紧（jǐn），但在开（kāi）模（mó）时动模和静模（mó）仍会恢（huī）复到原始状（zhuàng）态使砂芯断裂（liè）或（huò）变形。在这种（zhǒng）情况下射（shè）砂时会跑砂，砂芯的尺寸会变大。解决对策是及时调（diào）整模（mó）具（jù）的（de）平行度（dù）和同轴度。

（５）在（zài）壳芯（xīn）机（jī）上生产空心砂（shā）芯时，从砂芯中倒（dǎo）出尚未（wèi）硬（yìng）化（huà）的覆膜砂需要重新使用（yòng）时，必须进行过筛并（bìng）未用过的覆（fù）膜砂按３：７比例混合后（hòu）使用，这样才能（néng）保证壳（ké）芯砂芯的表（biǎo）面质量和砂芯强度。