覆膜砂（shā）铸造在铸造领域已（yǐ）有相当长（zhǎng）的历（lì）史，铸件的产量（liàng）也相当大；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）、冷隔、气孔。如何解决（jué）这些问题有待于我们（men）去进一步探讨。

一、对覆膜砂的认（rèn）识与了解（覆膜砂属于有机粘（zhān）结剂型、芯砂）

（1）覆膜砂的（de）特点（diǎn）：具（jù）有适宜的强度性能；流动性好，制出的砂（shā）型、砂芯轮廓清晰，组（zǔ）织致（zhì）密，能够制造出复杂的砂（shā）芯；砂型（芯）表面（miàn）质量好，表面粗糙度可达Ra=6.3～12.5μm，尺（chǐ）寸精（jīng）度可（kě）达CT7～CT9级；溃散性好，铸件容（róng）易清（qīng）理。

（2）适（shì）用（yòng）范（fàn）围（wéi）：覆膜砂既可制作铸型又可制作砂芯，覆（fù）膜（mó）砂的型或芯（xīn）既可互相配合使（shǐ）用又可与其它砂型（芯）配合（hé）使用；不仅可以（yǐ）用于金（jīn）属型重力铸造或低压铸造，也可以（yǐ）用于铁型覆（fù）砂铸（zhù）造，还可以用于热法离心铸（zhù）造；不仅可（kě）以用于铸铁、非（fēi）铁（tiě）合金铸（zhù）件的生（shēng）产（chǎn），还可以（yǐ）用于铸钢件的生产。

二、覆膜砂的制（zhì）备

1．覆膜（mó）砂（shā）组成

一般由耐火材料、粘结剂、固化剂、润滑（huá）剂及特殊添（tiān）加剂组成。

（1）耐火材料是构成覆膜砂（shā）的主体。对耐（nài）火材料的要求是：耐火（huǒ）度高、挥（huī）发物少、颗粒较圆（yuán）整（zhěng）、坚实等。一般选用天然擦洗硅砂（shā）。对（duì）硅砂的要求是：SiO2含量（liàng）高（gāo）（铸（zhù）铁及非铁（tiě）合金铸件要求大（dà）于90%，铸钢（gāng）件要求大于97%）；含泥（ní）量不大（dà）于0.3%（为（wéi）擦洗砂）--[水（shuǐ）洗砂含泥（ní）量（liàng）规定小（xiǎo）于；粒度①分布在相邻（lín）3～5个筛号上；粒形圆整，角形因（yīn）素（sù）应不（bú）大于1.3；酸耗（hào）值不（bú）小于（yú）5ml。

（2）粘（zhān）结剂普（pǔ）遍采用酚醛树脂。

（3）固化剂通常采（cǎi）用乌洛托品（pǐn）；润滑（huá）剂一（yī）般采用（yòng）硬脂酸钙，其（qí）作用是防止覆膜砂结块，增加（jiā）流动性。添加（jiā）剂的主要作用是改善（shàn）覆（fù）膜（mó）砂的性能。

（4）覆（fù）膜砂的（de）基本配比 成分 配比（质量分（fèn）数，%）说明：原砂（shā） 100 擦洗砂， 酚（fēn）醛（quán）树脂 1.0～3.0 占原砂重 ，乌洛托品（水溶（róng）液2）10～15 占树脂重（chóng），硬脂酸钙 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（chóng），硬脂酸钙 5～7 占树脂重，添加剂 0.1～0.5 占原砂重。

２．覆膜砂的生产工艺　

覆膜砂的制备工艺（yì）主要有冷法覆（fù）膜、温法覆膜、热法覆膜三种，目前（qián）覆膜砂的（de）生产几乎都（dōu）是（shì）采用热覆（fù）膜法。热法（fǎ）覆膜工艺是先（xiān）将原砂加热到一定温度，然后分别与树脂、乌（wū）洛托品（pǐn）水溶液和硬脂酸（suān）钙混（hún）合（hé）搅拌，经（jīng）冷却破碎（suì）和筛分（fèn）而成。由于（yú）配（pèi）方的差异，混（hún）制工艺有所不同（tóng）。目前国内覆膜（mó）砂生（shēng）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（quán）自动生（shēng）产线也已经有将近50条，有效提高了生产效率和产品（pǐn）稳定性。例如xx铸造有限公（gōng）司的自动化可视生（shēng）产线，其（qí）加料时间控制精确到0.1秒（miǎo），加（jiā）热温度控制精确到1/10℃，并且可以通过视频（pín）时时（shí）观（guān）察（chá）混砂状态，生产效率达到（dào）6吨/小时（shí）。

３．覆膜砂的（de）主要产品（pǐn）类型（xíng）　

（1）  普通（tōng）类覆膜砂 　

普通覆膜砂（shā）即传统覆膜砂，其（qí）组（zǔ）成通（tōng）常由石英砂，热塑（sù）性酚醛树（shù）脂，乌洛托品和硬脂酸（suān）钙构成，不加有关（guān）添加剂（jì），其树脂加（jiā）入量通常在一定强度要求下相对较高，不具备耐高（gāo）温，低膨胀、低发气等特性，适用（yòng）于（yú）要求不高的铸件生产

（2）  高强（qiáng）度（dù）低发气类覆膜砂  　

特点：高（gāo）强度、低膨胀、低发（fā）气、慢（màn）发气、抗氧化  简介:高（gāo）强度低发（fā）气覆膜砂（shā）是普通（tōng）覆膜砂（shā）的（de）更新换（huàn）代产品（pǐn），通（tōng）过（guò）加入有（yǒu）关特性的“添加剂（jì）”和采用新的配制（zhì）工艺，使树（shù）脂用量（liàng）大幅度下降（jiàng），其强度（dù）比（bǐ）普通覆（fù）膜砂高30%以（yǐ）上（shàng），发（fā）气量显著降低，并能延缓发气速度，能更好地（dì）适应（yīng）铸件生产的需要。该类覆（fù）膜（mó）砂（shā）主要适用于铸铁（tiě）件中（zhōng），中（zhōng）小铸钢（gāng）、合金铸钢（gāng）件（jiàn）的生产（chǎn）。目（mù）前该（gāi）类覆膜（mó）砂有三个系列：GD-1高强度低发气覆膜（mó）砂；GD-2高强度低（dī）膨胀低发气覆（fù）膜（mó）砂；GD-3高（gāo）强度低（dī）膨胀低发气抗氧化覆膜。

（3）  耐（nài）高温(类)覆（fù）膜砂(ND型) 

特点：耐高温、高强度、低（dī）膨胀、低（dī）发气、慢发（fā）气、易溃散、抗氧（yǎng）化（huà） 简（jiǎn）介:耐高温覆膜砂（shā）是通过特（tè）殊（shū）工艺配方技术生产出的具（jù）有（yǒu）优（yōu）异高温（wēn）性能(高温（wēn）下（xià）强度高、耐热时间长、热膨胀量小、发气量低)和综合铸造性能的新型覆膜砂。该类覆膜（mó）砂特（tè）别适用于复（fù）杂薄壁精密的铸铁件(如汽（qì）车发动机缸体（tǐ）、缸盖等（děng）)以及高要求的铸钢（gāng）件(如集装箱角和火车刹车（chē）缓；中器（qì）壳件等)的生产，可（kě）有效消除粘砂、变形、热裂和气孔等铸（zhù）造（zào）缺（quē）陷。目前该覆膜砂有四（sì）个系列（liè）：VND-1耐高温（wēn）覆（fù）膜砂. ND-2耐（nài）高温低膨胀低发气（qì）覆（fù）膜砂 ND-3耐高温低膨胀低（dī）发气抗（kàng）氧化（huà）覆膜砂 ND-4耐高温（wēn）高强底（dǐ）低膨胀低发气（qì）覆膜

（4）  易溃散类覆（fù）膜砂　

具有较好的强度，同时具（jù）有优异的低温溃散性能，适用于生产有（yǒu）色金属铸件。

（5）  其它特殊要求覆膜（mó）砂　

为适应不（bú）同产品的（de）需要（yào），开发出了系列特种覆膜砂如：离（lí）心（xīn）铸造用覆膜砂、激冷覆膜砂、湿态覆膜砂、防粘（zhān）砂、防（fáng）脉纹、防橘皮覆膜（mó）砂等。　

三、覆膜砂制（zhì）芯主要工艺过程

加（jiā）热温度200-300℃、固化时（shí）间30-150s、射砂压力0.15-0.60MPa。形状简单的砂芯、流动性好的（de）覆膜砂可选用（yòng）较低的射砂压力，细薄砂芯选（xuǎn）择较低的加热（rè）温（wēn）度，加热温度低时（shí）可适当延长固化时间等。覆膜（mó）砂所使用的树脂是（shì）酚醛类（lèi）树脂（zhī）。制芯工艺的优点：具有适（shì）宜的（de）强度性（xìng）能；流动性好（hǎo）；砂芯表面质量好（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯抗吸湿性强；溃（kuì）散性好，铸件（jiàn）容易清（qīng）理。

1、铸型（模具）温度

铸型温度是（shì）影响（xiǎng）壳层厚度及强度的主要因素之一（yī）,一般控制在220～260℃,并根据（jù）下（xià）列原则选定:

    （1）保证（zhèng）覆膜砂上的树脂软化及固化所需的足够热量；

     （2）保证（zhèng）形成需要（yào）的壳厚且壳型（芯）表面不焦化；

      （3）尽量缩（suō）短结壳（ké）及硬化（huà）时间，以提高生产率（lǜ）。

2、射砂压（yā）力及时（shí）间

射砂时间一般（bān）控（kòng）制（zhì）在（zài）3～10s，时间（jiān）过短则砂型（芯）不能成（chéng）型。射砂压力一般为0.6MPa左右；压力过低时，易造成（chéng）射不足或疏松现象。3、硬化时间（jiān）：硬化时间（jiān）的长（zhǎng）短（duǎn）主要（yào）取决（jué）于砂型（芯）的厚度与铸型的（de）温度，一般在60～120s左右。时（shí）间过短（duǎn），壳层未完（wán）全固化（huà）则强（qiáng）度低；时间过长，砂型（芯）表面层易（yì）烧焦影响铸（zhù）件（jiàn）质量。覆膜砂造型（xíng）（芯（xīn））工艺参数实例：序号（hào）图号 壳（ké）厚（㎜） 重（chóng）量（㎏） 铸型温度（℃） 射砂时间（s）硬化时间（jiān）（s） 1 （导向套）DN80-05 8～10 2.5～2.6220～240 2～3 60～80 2 （阀体（tǐ））DN05-01 10～123.75～3.8 240～260 3～5 80～100

四、覆膜砂（shā）应用（yòng）中存在的问（wèn）题及（jí）解（jiě）决对策

制（zhì）芯的（de）方法（fǎ）种类很（hěn）多，总的可以划（huá）分为热固（gù）性（xìng）方法和冷固性方法两大类，覆膜（mó）砂制（zhì）芯属于热固性方（fāng）法类。任何一种（zhǒng）制芯方法都有其自身的（de）优点和缺点，这（zhè）主要（yào）取决于产（chǎn）品的质量要（yào）求、复杂程度、生产批量、生产成本、产品（pǐn）价格等综合因素来（lái）决定采（cǎi）用何种制芯方法。对铸件内腔表面质量要（yào）求高，尺寸精（jīng）度要求高、形状（zhuàng）复杂的砂芯采用覆膜砂制芯是（shì）非常（cháng）有效的。例如：轿车（chē）发动机气缸盖的进（jìn）排气道砂芯、水（shuǐ）道砂芯、油道砂芯，气缸（gāng）体的水道砂芯、油（yóu）道砂芯，进气（qì）岐管、排（pái）气（qì）岐管的壳芯砂（shā）芯，液压（yā）阀的流（liú）道砂芯（xīn），汽车涡轮增压器气道砂芯等（děng）等（děng）。但是在覆膜砂使用中还常遇到一些问题，这里仅就（jiù）工作中的体会略谈一二（èr）。

1、覆膜砂的强度和（hé）发（fā）气量的（de）确（què）定方法

在原（yuán）砂质量和树脂质量一定的前（qián）提下，影响覆膜（mó）砂（shā）强度的关键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），则强度（dù）就提高，但发气量也增加，溃散性就降低。因此在生产应用（yòng）中一定要控制（zhì）覆膜砂的（de）强度（dù）来减少发气量，提高（gāo）溃散性，在强度（dù）标准的（de）制订时（shí）定要找到一个平衡点。这个平衡点就是保证砂（shā）芯（xīn）的表面质量及在浇（jiāo）注时不产生（shēng）变形、不（bú）产生断芯前提下的强度。这样（yàng）才能保证铸件（jiàn）的表面质量（liàng）和尺寸精度，又可（kě）以（yǐ）减少发气量，减少（shǎo）铸造件气孔缺陷，提高砂芯的出砂性能。对砂芯存放，搬（bān）运（yùn）过程中可（kě）以采用工位器具（jù）、砂芯（xīn）小车，并在（zài）其（qí）上面铺有10ｍｍ～15ｍｍ厚的海绵，这样可（kě）以减少砂芯的损耗率（lǜ）。

2、覆（fù）膜砂砂芯的存放期

任何砂（shā）芯都（dōu）会吸湿，特（tè）别是（shì）南方地区空气相（xiàng）对湿度大，必（bì）须（xū）对砂芯存放期在工艺文件上加以规（guī）定，利（lì）用精（jīng）益生产先进先出的生产方式减少（shǎo）砂芯的存（cún）放量和存放周期。各企业应结（jié）合自己的（de）厂房条件（jiàn）和当（dāng）地的气候条件来确定砂芯的（de）存放周（zhōu）期。

3、控制好覆（fù）膜砂的供货质量

覆膜砂进厂（chǎng）时（shí）必须附有供应（yīng）商的质量保证（zhèng）资料，并且企业（yè）根据抽样标准（zhǔn）进行检查，检查合格（gé）后（hòu）方（fāng）可（kě）入（rù）库。企业取（qǔ）样检测（cè）不合格（gé）时由质保和技（jì）术部门做出处理（lǐ）结果，是让步接受或向供应（yīng）商退（tuì）货。

4、合（hé）格的覆膜（mó）砂（shā）在制芯时发（fā）现砂芯断（duàn）裂（liè）变形

制芯时砂（shā）芯的断裂变形通常会认（rèn）为覆（fù）膜砂强度低（dī）造成的。实（shí）际（jì）上砂芯断（duàn）裂和变形会（huì）涉及（jí）到（dào）许多生产过程。出现（xiàn）不正（zhèng）常情况，必须要（yào）查到真正的原因（yīn）才能彻底解（jiě）决。具体原因如（rú）下：

（１）制芯时模（mó）具的温度（dù）和（hé）留模时间，关系到砂芯结壳（ké）硬（yìng）化厚度是否满足工艺（yì）要求（qiú）。工（gōng）艺上所规定的工（gōng）艺参数都需（xū）要有（yǒu）一（yī）个范围，这个范（fàn）围需靠操（cāo）作人（rén）员的（de）技能来（lái）进行调整。在模具温度上限时留模（mó）时间可以取下限，模具温度在下限时留模时间取上限。对操（cāo）作人员需（xū）要不断（duàn）地培训提高操（cāo）作技能。

（２）制芯时在模（mó）具上会粘有酚醛树脂和砂粒，必须（xū）进行及时清理并喷上脱模剂（jì），否（fǒu）则会越积越多开模时会把砂（shā）芯拉断或（huò）变形。

（３）热芯盒（hé）模具静模上（shàng）的弹簧（huáng）顶杆，由于长期在（zài）高温状态下工（gōng）作（zuò）会产生弹（dàn）性失效而造（zào）成砂芯断裂或变形。必（bì）须及时更换弹簧。

（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力作用下，定位销（xiāo）前端有一段斜度，模具还是会合（hé）紧，但（dàn）在开模时动模和静模（mó）仍（réng）会恢复到原始状态使（shǐ）砂芯断裂或变形（xíng）。在（zài）这种情况下射砂时会跑砂，砂芯的尺寸会变大。解决对策（cè）是及（jí）时调整模具的平行度和（hé）同轴度。

（５）在（zài）壳（ké）芯机上（shàng）生产空心砂（shā）芯时，从砂芯中倒出尚未硬化（huà）的覆膜砂需要重新使用时，必须进行过筛（shāi）并未用过的覆膜砂按３：７比例混合后使用，这样才能保证壳芯（xīn）砂芯的表面（miàn）质量和砂芯强度。