覆膜砂铸造在铸造领域已有相当长的历史，铸件的产（chǎn）量（liàng）也相当（dāng）大；但采用（yòng）覆膜砂铸造生产精密铸钢件时面（miàn）临很（hěn）多难题（tí）：粘砂（结疤）、冷隔（gé）、气孔（kǒng）。如何解决这些（xiē）问题（tí）有待（dài）于（yú）我们去进一步（bù）探讨。

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

（1）覆膜砂的特点（diǎn）：具有适宜的强度性能；流动性（xìng）好（hǎo），制出的砂型、砂芯轮廓清晰，组织致密，能（néng）够制造（zào）出复（fù）杂的（de）砂（shā）芯；砂（shā）型（芯）表面质（zhì）量好，表面粗糙（cāo）度可达Ra=6.3～12.5μm，尺寸精度（dù）可（kě）达CT7～CT9级；溃散性（xìng）好，铸件容易清理。

（2）适用范围（wéi）：覆膜砂既可制作铸型又可制作砂芯，覆膜（mó）砂的型（xíng）或（huò）芯既可互相配合使用（yòng）又可与其它砂型（芯）配合使（shǐ）用（yòng）；不（bú）仅可以用于金属型重力铸造或低压铸（zhù）造，也可以用于铁（tiě）型覆（fù）砂铸造，还可以用于热（rè）法离心铸造；不仅可以（yǐ）用（yòng）于铸铁、非铁合金（jīn）铸件的生产，还（hái）可以用（yòng）于（yú）铸钢件的生产。

二、覆膜砂的制备

1．覆膜砂组成

一般由耐火材料、粘结剂、固化剂、润滑剂及（jí）特殊添加剂组成（chéng）。

（1）耐火材（cái）料是构成覆膜砂的主（zhǔ）体。对耐火材料的（de）要求（qiú）是：耐火度（dù）高、挥发物少、颗粒较（jiào）圆整、坚实等。一般选用天然擦洗硅砂。对硅（guī）砂的要求是（shì）：SiO2含（hán）量高（gāo）（铸铁及非铁合金铸件要求大（dà）于90%，铸钢件要求大于（yú）97%）；含泥量不大于0.3%（为擦洗砂（shā））--[水洗砂含泥量规定（dìng）小（xiǎo）于；粒（lì）度①分布在（zài）相邻3～5个筛号上；粒形圆整，角形因素应不大于1.3；酸耗值不小（xiǎo）于5ml。

（2）粘（zhān）结剂普（pǔ）遍采用酚（fēn）醛树脂。

（3）固化剂通常采用乌洛托（tuō）品；润滑剂一般采用硬脂酸（suān）钙，其（qí）作用是防（fáng）止（zhǐ）覆膜砂结块，增加（jiā）流（liú）动（dòng）性。添加剂的主要作用是（shì）改善覆膜砂的性（xìng）能（néng）。

（4）覆膜砂的基本配（pèi）比 成分 配（pèi）比（质量分数，%） 说明（míng）：原砂 100 擦洗（xǐ）砂， 酚醛树脂 1.0～3.0 占（zhàn）原砂重 ，乌洛托（tuō）品（水溶液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 占原砂重 。1：2） 10～15 占（zhàn）树脂（zhī）重，硬脂（zhī）酸钙 5～7 占（zhàn）树脂重，添加（jiā）剂 0.1～0.5 占原砂（shā）重 。

２．覆膜砂的（de）生产工艺（yì） 　

覆（fù）膜砂的制备工艺主要有（yǒu）冷法覆膜、温法覆膜、热（rè）法覆（fù）膜三种，目（mù）前覆膜砂的生产几乎都是采（cǎi）用（yòng）热覆膜法（fǎ）。热法覆膜（mó）工艺（yì）是先（xiān）将（jiāng）原砂加热到一定温度，然后分（fèn）别与树脂、乌洛托品（pǐn）水溶（róng）液和硬脂酸钙混合搅拌，经冷却破碎和筛分而成。由（yóu）于（yú）配（pèi）方的差异（yì），混制工艺有所不同。目前国内覆膜（mó）砂生产线的种类很多，手工加料的半自动生产线约有2000~2300条，电脑控制的全自动生产线也已经有（yǒu）将近50条，有效提高了生产效率（lǜ）和产品稳定性。例（lì）如xx铸造（zào）有限公司的自动化可（kě）视（shì）生产线，其加料时（shí）间控（kòng）制精确到0.1秒，加热温度控制精确到1/10℃，并且可（kě）以通过视频时时观察混砂（shā）状态，生产效率达到6吨/小时。

３．覆膜砂的主要产（chǎn）品类型　

（1）普通类覆膜砂 　普通覆膜砂（shā）即传统覆膜砂，其组成通常由石英砂（shā），热塑性（xìng）酚（fēn）醛树脂，乌（wū）洛托（tuō）品和硬（yìng）脂酸钙构成，不加（jiā）有（yǒu）关添加剂，其树（shù）脂（zhī）加入量通常在（zài）一定强度要求下相对较高，不具备耐高（gāo）温，低膨（péng）胀、低发（fā）气等特性，适用于要（yào）求（qiú）不（bú）高的铸件生产。

（2）高强度低发气类覆膜砂 　特点：高强度、低膨胀、低发气（qì）、慢（màn）发气、抗氧（yǎng）化（huà） 简介（jiè）:高强度低发气覆膜砂是普（pǔ）通覆膜砂的更新换（huàn）代（dài）产品（pǐn），通过加入有关特性的“添加（jiā）剂”和采用新的配制工艺，使（shǐ）树脂用量大幅度下降，其强度比普（pǔ）通覆（fù）膜砂高30%以上，发（fā）气量显著降（jiàng）低，并能延（yán）缓发气速度，能更好（hǎo）地适应铸件生产的需要。该类覆膜砂主要适用于铸铁件中（zhōng），中小铸（zhù）钢、合金铸（zhù）钢件的生产。目前该类（lèi）覆膜砂有三个系列：GD-1高强度低发气（qì）覆（fù）膜砂；GD-2高强度低膨胀低发气覆膜砂；GD-3高强（qiáng）度低膨（péng）胀低发气抗（kàng）氧化覆（fù）膜。

（3）耐（nài）高温(类)覆（fù）膜砂(ND型) 　特点：耐（nài）高温、高强度、低膨胀、低发气、慢发气、易溃散、抗氧化 简介（jiè）:耐高温覆膜（mó）砂是通过特殊工艺配方技术生产出的具有（yǒu）优异高温性能(高温下强（qiáng）度高、耐热时间长、热膨（péng）胀量（liàng）小、发气量（liàng）低)和（hé）综合（hé）铸造性能的新型（xíng）覆膜砂。该类覆膜砂特别（bié）适用于复杂薄壁精密的铸铁（tiě）件(如汽车发动（dòng）机缸（gāng）体、缸盖等)以及（jí）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（chǎn），可有效消除粘砂、变形、热裂和气孔等铸造缺陷。目前该覆（fù）膜砂有四个系列：VND-1耐高温覆膜砂. ND-2耐（nài）高温低膨胀低（dī）发气覆（fù）膜砂 ND-3耐高温（wēn）低膨胀低发气抗氧化覆膜砂 ND-4耐高温高强底低膨（péng）胀低发气覆膜

（4）易溃散类覆膜（mó）砂　具有较好的强度，同时具有优（yōu）异的低温（wēn）溃散性能，适（shì）用于生产有色金属（shǔ）铸件。

（5）其它特殊要求覆膜（mó）砂　为适应不同（tóng）产品的（de）需要（yào），开发出了（le）系列（liè）特种覆膜（mó）砂如：离心铸造用（yòng）覆膜砂（shā）、激冷覆膜砂（shā）、湿态覆膜砂、防（fáng）粘砂、防脉纹、防橘皮（pí）覆膜（mó）砂等。　

三、覆膜砂制（zhì）芯（xīn）主要工（gōng）艺过（guò）程

加（jiā）热温度200-300℃、固化时间30-150s、射（shè）砂压力0.15-0.60MPa。形状（zhuàng）简单的砂芯、流动性好的覆膜砂可选用较低的射砂压力，细薄砂（shā）芯选择较低的加热温度，加热温度低时可（kě）适（shì）当延长固化时（shí）间等。覆膜砂所使用的树脂（zhī）是酚醛类树（shù）脂（zhī）。制芯工艺（yì）的优点（diǎn）：具（jù）有适（shì）宜的强度性能；流动性好；砂芯表面质量好（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯抗吸湿性强；溃散性（xìng）好，铸件容易清理。

1、铸型（xíng）（模具（jù））温（wēn）度

铸型（xíng）温（wēn）度是影响壳层（céng）厚度及（jí）强度（dù）的（de）主要因素之一,一般控制在220～260℃,并（bìng）根（gēn）据下列（liè）原则选定:

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

（2）保证形成需要的壳厚且壳型（芯（xīn））表面不焦化；

（3）尽量缩（suō）短结壳及硬化时（shí）间（jiān），以提高生产（chǎn）率（lǜ）。

 2、射砂压力及时（shí）间（jiān）

射砂（shā）时间一般控制在3～10s，时间过短则砂型（芯）不能（néng）成（chéng）型。射砂（shā）压（yā）力一般（bān）为0.6MPa左右（yòu）；压（yā）力过（guò）低（dī）时，易造成射（shè）不足（zú）或（huò）疏松现（xiàn）象。3、硬化时间：硬化时间的长短（duǎn）主要取决于砂型（芯）的厚度与铸型（xíng）的温度（dù），一般在60～120s左（zuǒ）右。时（shí）间过短，壳层未（wèi）完全固化则（zé）强度低；时间过长，砂（shā）型（xíng）（芯）表面层易烧焦影响（xiǎng）铸（zhù）件质量。覆膜砂造型（芯）工艺（yì）参数实例：序号 图号 壳（ké）厚（㎜） 重量（㎏） 铸（zhù）型温度（dù）（℃） 射砂时间（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（tǐ））DN05-01 10～12 3.75～3.8 240～260 3～5 80～100

四、覆膜砂应用中存在的问（wèn）题（tí）及解决对策

制芯（xīn）的方法（fǎ）种类（lèi）很多，总（zǒng）的可以划（huá）分为热固性方法和冷固（gù）性方法两大类，覆膜（mó）砂制芯属于热固（gù）性方法类。任何（hé）一种制芯方法都有其自身的（de）优点（diǎn）和缺（quē）点，这（zhè）主要取决（jué）于（yú）产品的质量要求（qiú）、复杂程度、生产批量、生产成本、产品价格等（děng）综（zōng）合因素来决（jué）定采（cǎi）用何种制芯（xīn）方法。对铸件内腔（qiāng）表面质量（liàng）要求高，尺（chǐ）寸（cùn）精（jīng）度要求高（gāo）、形状复杂的砂芯采（cǎi）用（yòng）覆（fù）膜砂制芯是非常有效（xiào）的。例如：轿车发动机气缸（gāng）盖的进排气（qì）道砂芯、水道砂芯、油（yóu）道砂芯，气（qì）缸体的（de）水道砂芯、油（yóu）道砂芯，进气岐管、排气岐管的壳芯砂芯，液压阀的流道砂芯，汽车涡轮（lún）增压（yā）器气道砂芯等等。但是（shì）在覆（fù）膜（mó）砂使用中还常遇到一些问（wèn）题，这里仅（jǐn）就（jiù）工作中（zhōng）的体会略谈（tán）一二（èr）。

1、覆膜（mó）砂的强度和发气量的确（què）定方法（fǎ）

在（zài）原砂质（zhì）量和树脂质量（liàng）一定的前（qián）提下，影（yǐng）响（xiǎng）覆膜砂（shā）强度的关键因素主要取于酚醛树（shù）脂的加入（rù）量。酚醛树脂加入量多，则强（qiáng）度就（jiù）提高，但发气（qì）量（liàng）也（yě）增（zēng）加，溃（kuì）散性就降低。因此在生产应（yīng）用中一（yī）定要控制覆膜砂的强度来减少发气（qì）量，提高溃散性，在强度标准的制订时定要找到一（yī）个（gè）平（píng）衡点。这（zhè）个平（píng）衡点（diǎn）就是保证砂芯的表（biǎo）面质量及在浇注时不产生变（biàn）形、不（bú）产（chǎn）生断（duàn）芯前提下的强度。这样（yàng）才能保证铸件的表面质（zhì）量和（hé）尺寸（cùn）精度，又可以减（jiǎn）少发（fā）气（qì）量，减少铸（zhù）造件气孔（kǒng）缺陷，提（tí）高（gāo）砂芯的出砂性能。对砂芯存放，搬（bān）运过程（chéng）中（zhōng）可（kě）以采用工位器具、砂（shā）芯小车，并（bìng）在其上面铺有10ｍｍ～15ｍｍ厚的（de）海绵，这样可（kě）以减少砂芯的损（sǔn）耗率。

2、覆膜砂砂芯的存放期

任何砂芯（xīn）都会吸湿，特（tè）别是南方（fāng）地区空气相对湿（shī）度大（dà），必须（xū）对砂芯存放期（qī）在（zài）工艺（yì）文（wén）件上加以规定，利（lì）用（yòng）精益（yì）生（shēng）产先进先出的生产（chǎn）方式（shì）减少砂（shā）芯的存放量和存放（fàng）周期。各企业应结（jié）合自己的厂（chǎng）房条件和当地的气候条件来确定砂芯的存放周期（qī）。

3、控（kòng）制好覆（fù）膜砂的供货质量

覆膜砂进厂时必（bì）须（xū）附有供应商的质量保证（zhèng）资料，并且企业（yè）根（gēn）据（jù）抽样（yàng）标准进行（háng）检查，检查合格后方（fāng）可入库。企业取（qǔ）样检测（cè）不（bú）合格（gé）时由质保和（hé）技术（shù）部（bù）门做出处理结果，是让步（bù）接受（shòu）或向供应（yīng）商退（tuì）货。

4、合格的覆（fù）膜砂在（zài）制（zhì）芯时发现（xiàn）砂（shā）芯断裂变形

制芯时砂芯的断裂变（biàn）形通常会认为覆膜砂强度低造成的。实（shí）际上砂芯断裂和变形会（huì）涉及到许多生产过程。出现不正（zhèng）常情况，必须要（yào）查到真正的原因才能彻（chè）底解决。具（jù）体（tǐ）原因（yīn）如（rú）下（xià）：

（１）制（zhì）芯（xīn）时（shí）模具的温度和留模时间，关系到砂芯结壳硬化（huà）厚度是否满足工（gōng）艺要求。工艺上所规定的工（gōng）艺参数都需要有（yǒu）一个范围（wéi），这个范围需靠操作（zuò）人员的技能（néng）来进行（háng）调整。在模具温度上限（xiàn）时留模时间可（kě）以（yǐ）取下（xià）限，模具温度在（zài）下限时留模（mó）时（shí）间取上（shàng）限。对操作（zuò）人（rén）员需要不（bú）断地培训提高操（cāo）作技能。

（２）制芯时（shí）在（zài）模（mó）具上会粘有酚醛树脂和砂粒（lì），必（bì）须进（jìn）行及时清理（lǐ）并喷（pēn）上脱模剂，否则会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（de）弹簧顶杆，由于长期在高温状态下工作会（huì）产生弹性失效（xiào）而造成砂芯断裂或变形。必须（xū）及时（shí）更换弹簧。

（４）动模和静模不平行或不在（zài）同一中心线上（shàng），合模（mó）时（shí）在油缸或气缸的压力作用下，定（dìng）位销前（qián）端有一段斜度，模（mó）具还是会（huì）合紧，但在开模时动（dòng）模和静模仍会恢复到（dào）原始状态使（shǐ）砂芯断裂或变形（xíng）。在（zài）这种情况下射（shè）砂时（shí）会跑砂，砂芯的尺寸会（huì）变大（dà）。解决对策是及时调整模具的（de）平行度和同轴度（dù）。

（５）在壳芯机上生产空心砂芯时，从砂芯中倒出尚未硬化的覆膜（mó）砂需要重（chóng）新使用时，必须进行过筛并未（wèi）用过的（de）覆膜砂按３：７比（bǐ）例混（hún）合后使用，这样才（cái）能保证壳芯砂芯（xīn）的表（biǎo）面质量和砂芯强度。