覆膜砂铸造在铸造领域已有相（xiàng）当长的历史，铸件的产量也相当大；但采用覆（fù）膜（mó）砂（shā）铸造（zào）生（shēng）产精（jīng）密铸钢件（jiàn）时（shí）面临很多难题：粘（zhān）砂（结疤（bā））、冷隔、气（qì）孔。如何解决（jué）这些问题有待于我们去（qù）进一步探讨。

一、对覆膜砂（shā）的（de）认（rèn）识与了解（覆膜（mó）砂属于有机（jī）粘（zhān）结剂（jì）型、芯砂）

（1）覆（fù）膜砂的（de）特点：具有适宜的强度性能；流动性好，制出的砂型、砂芯轮（lún）廓清（qīng）晰，组织致密，能（néng）够制造（zào）出复（fù）杂的砂芯；砂型（芯）表面质（zhì）量好（hǎo），表面粗糙度可达Ra=6.3～12.5μm，尺寸精度可达CT7～CT9级；溃（kuì）散性好，铸件容易清理（lǐ）。

（2）适用范围：覆膜砂既可制作铸型又（yòu）可制（zhì）作砂芯，覆（fù）膜砂的型或芯既可互相（xiàng）配合使用（yòng）又可与其它砂型（芯）配合（hé）使用（yòng）；不仅可以用（yòng）于金（jīn）属型重（chóng）力铸造（zào）或低（dī）压铸（zhù）造，也（yě）可以（yǐ）用于铁（tiě）型覆砂铸造，还可以用于热法（fǎ）离心铸造；不（bú）仅（jǐn）可（kě）以用于铸铁、非（fēi）铁合金铸件的生产（chǎn），还可以用于铸钢件的生产。

二、覆膜砂的制备

1．覆膜砂（shā）组成（chéng）

一般由耐（nài）火材料、粘结剂、固（gù）化剂、润（rùn）滑剂及特殊添加剂组成（chéng）。

（1）耐火（huǒ）材料是构成覆膜砂的主体。对耐火材料（liào）的要求是：耐火度高、挥发物少、颗粒较圆（yuán）整（zhěng）、坚实等。一般选（xuǎn）用天然（rán）擦洗硅砂。对硅砂的要求是：SiO2含量高（gāo）（铸铁（tiě）及非铁合金铸（zhù）件要求大于（yú）90%，铸钢件要求大于（yú）97%）；含泥量不大于（yú）0.3%（为擦洗砂）--[水洗砂含泥（ní）量（liàng）规定小于；粒（lì）度①分布在相邻3～5个筛号上；粒形圆整，角形因素应（yīng）不大于1.3；酸耗值不小于5ml。

（2）粘结（jié）剂普（pǔ）遍采用（yòng）酚醛（quán）树脂。

（3）固化剂通常（cháng）采用乌洛托品；润滑剂（jì）一般采用硬脂酸钙，其作用是防止覆膜砂结块（kuài），增加流动性。添加剂的主要作用是改善（shàn）覆膜砂的（de）性能。

（4）覆膜砂的基（jī）本（běn）配比 成分 配比（bǐ）（质量（liàng）分数，%） 说明：原砂 100 擦洗砂， 酚醛树脂（zhī） 1.0～3.0 占原砂重 ，乌洛托品（水溶液2） 10～15 占树脂重（chóng），硬脂酸钙（gài） 5～7 占树脂重，添加剂 0.1～0.5 占原砂重 。1：2） 10～15 占树脂重，硬（yìng）脂酸钙 5～7 占树脂重，添加（jiā）剂 0.1～0.5 占原砂重 。

２．覆膜砂（shā）的生产工艺 　

覆膜（mó）砂的（de）制备（bèi）工艺（yì）主要（yào）有冷（lěng）法覆膜、温法覆膜、热法覆膜三种，目前（qián）覆膜砂的生产几乎（hū）都是采（cǎi）用热覆（fù）膜（mó）法。热法（fǎ）覆膜工艺是先将（jiāng）原（yuán）砂加热到一定温度（dù），然后分别（bié）与（yǔ）树脂（zhī）、乌（wū）洛托品水溶液和（hé）硬脂酸钙混合（hé）搅拌，经冷却破碎和筛分而成。由于（yú）配方的差异，混制工艺有所不同（tóng）。目（mù）前（qián）国内（nèi）覆膜砂生（shēng）产线的种类很（hěn）多，手（shǒu）工加料的半自动（dòng）生产线约有2000~2300条，电脑控制的全自动生产线也已经有将近50条，有效提高了生产（chǎn）效率（lǜ）和产品稳定性。例如xx铸（zhù）造有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（jiā）热温（wēn）度控制精确到1/10℃，并（bìng）且可以通过视频时时观察混砂状态，生产效率达到6吨/小时。

３．覆膜砂的主要产品类型（xíng）　

（1）普通类覆膜砂 　普通覆膜砂即传统覆膜砂，其组成通常由石英砂，热塑性（xìng）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）常在一定强度要求下相对较高，不具备耐高温，低膨胀、低发气等特性，适用（yòng）于要求不高的铸件生产。

（2）高（gāo）强度（dù）低发气（qì）类（lèi）覆膜砂 　特点（diǎn）：高强（qiáng）度、低膨胀、低发（fā）气、慢（màn）发气、抗氧化（huà） 简介:高（gāo）强度低发气覆（fù）膜砂（shā）是普通覆膜砂的更新换代产品，通过加入有（yǒu）关特性（xìng）的“添（tiān）加剂（jì）”和采用（yòng）新（xīn）的（de）配制工艺（yì），使（shǐ）树脂用（yòng）量（liàng）大幅度下降，其强度（dù）比普通覆膜砂高30%以上，发气（qì）量显著降低，并能延缓发气（qì）速度，能更好地适应铸（zhù）件生产的需要。该类覆膜砂主要适用于铸（zhù）铁件中（zhōng），中小铸钢（gāng）、合金铸钢件的生产。目前该类覆膜（mó）砂有三个系列：GD-1高强度低发气覆膜砂；GD-2高强度低膨（péng）胀（zhàng）低发气覆膜砂；GD-3高强度低（dī）膨胀低发气（qì）抗氧化覆膜。

（3）耐高温(类（lèi）)覆（fù）膜砂(ND型) 　特点：耐（nài）高（gāo）温、高强度、低（dī）膨胀、低发气、慢（màn）发气、易（yì）溃散、抗氧化 简介（jiè）:耐高温覆膜砂是通过特殊工艺配方技（jì）术生产出的（de）具有优异高（gāo）温性能(高温下强度高（gāo）、耐热时间（jiān）长、热膨胀量小、发气量低)和综合铸造性能的新型覆膜（mó）砂。该类（lèi）覆膜砂特别适用于复杂薄壁精密的铸铁件(如汽车发动机缸体、缸盖等)以及高要求的铸（zhù）钢件(如集装（zhuāng）箱（xiāng）角和火车刹车（chē）缓；中（zhōng）器壳件等)的生产，可有效消除（chú）粘砂、变形、热（rè）裂和（hé）气（qì）孔等铸造缺陷（xiàn）。目前（qián）该（gāi）覆膜砂有四个系列：VND-1耐高温覆（fù）膜砂. ND-2耐高温低（dī）膨（péng）胀低（dī）发气（qì）覆膜砂 ND-3耐高（gāo）温（wēn）低膨（péng）胀低发气抗氧化覆膜（mó）砂 ND-4耐高（gāo）温（wēn）高强底低（dī）膨胀低发气覆膜

（4）易溃散类覆膜（mó）砂（shā）　具（jù）有较（jiào）好（hǎo）的强度（dù），同（tóng）时具（jù）有（yǒu）优（yōu）异的低（dī）温溃散性能，适（shì）用于（yú）生产有色（sè）金属铸件。

（5）其它（tā）特殊要求覆膜砂　为适应（yīng）不（bú）同产（chǎn）品的需要，开发出了系列特种覆膜砂如：离心铸造用覆膜砂、激冷覆膜（mó）砂、湿态覆膜砂、防粘（zhān）砂（shā）、防脉纹（wén）、防橘皮覆膜砂等。　

三、覆膜砂制芯主（zhǔ）要工（gōng）艺过程

加热（rè）温度200-300℃、固化时间（jiān）30-150s、射砂压力（lì）0.15-0.60MPa。形状简单的（de）砂芯、流动性（xìng）好的覆膜（mó）砂可选用（yòng）较低的（de）射砂压力，细薄砂芯选择较低的加（jiā）热温度，加热温（wēn）度低时可（kě）适（shì）当延长固化时间（jiān）等（děng）。覆膜砂所使（shǐ）用的树脂（zhī）是（shì）酚醛类树脂。制芯（xīn）工艺（yì）的优点：具有（yǒu）适宜的（de）强度性能；流动性好；砂芯表（biǎo）面质量好（Ra=6.3-12.5μm）；砂（shā）芯抗（kàng）吸湿性强；溃（kuì）散性好，铸（zhù）件（jiàn）容（róng）易清理。

1、铸型（模具（jù））温度

铸型温度是影（yǐng）响壳层厚度及强度的主要因（yīn）素之一,一般控（kòng）制在220～260℃,并根据下（xià）列原（yuán）则选定（dìng）:

（1）保证覆膜砂上的树脂软化及固化所（suǒ）需的（de）足够热量；

（2）保证形成需（xū）要的（de）壳厚且（qiě）壳（ké）型（芯）表面不焦化；

（3）尽（jìn）量缩（suō）短结壳及（jí）硬化时间，以提（tí）高生产率。

 2、射砂压力（lì）及时间（jiān）

射砂时间一般控制在3～10s，时（shí）间过短则砂型（芯（xīn））不（bú）能成型。射砂压力一般为0.6MPa左右；压（yā）力过低时（shí），易（yì）造成（chéng）射不（bú）足或疏松现象。3、硬化时间：硬化时间（jiān）的长短主要（yào）取决于（yú）砂型（芯）的厚度与铸型的（de）温度，一般在60～120s左右。时间过（guò）短，壳层未完全固化则强度（dù）低；时（shí）间过长，砂型（芯）表面（miàn）层易（yì）烧（shāo）焦影响铸件（jiàn）质量（liàng）。覆膜砂造型（芯）工艺（yì）参数实例：序号（hào） 图号 壳厚（㎜） 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 2.5～2.6 220～240 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（zhōng）存在的问（wèn）题及解（jiě）决（jué）对（duì）策

制（zhì）芯的（de）方（fāng）法种类很多，总的可（kě）以（yǐ）划分（fèn）为热固性方法和（hé）冷固性方法两大类，覆膜砂制芯属于热固性方法类。任何一（yī）种（zhǒng）制（zhì）芯方法都有其（qí）自身的优点和缺点，这主要取决于产（chǎn）品的质量要求、复杂程度、生产批量、生产（chǎn）成本、产品（pǐn）价格等综合因素来决定采用（yòng）何种制芯方法。对铸件（jiàn）内腔表面质量要求高，尺寸（cùn）精度要求高（gāo）、形状（zhuàng）复杂的砂芯采用覆膜（mó）砂制芯是非常（cháng）有（yǒu）效的。例如：轿（jiào）车发（fā）动机气缸盖的进排气道砂芯、水道（dào）砂芯、油（yóu）道砂芯，气缸（gāng）体的水道砂芯、油道（dào）砂芯，进气岐管、排气岐管的壳芯（xīn）砂芯（xīn），液压阀（fá）的（de）流道砂芯（xīn），汽车涡轮增（zēng）压器气道砂芯等等。但是在覆膜砂（shā）使用中还常遇到一些问题，这里仅就工（gōng）作中（zhōng）的体（tǐ）会略谈一二（èr）。

1、覆膜砂的强度和发（fā）气量（liàng）的确定方法

在原砂质（zhì）量（liàng）和树（shù）脂（zhī）质量一（yī）定的（de）前提（tí）下（xià），影响覆膜砂强度的关键因（yīn）素（sù）主要取于酚醛树脂的加入（rù）量。酚醛树脂加入量多，则强度就提高，但发气量也增加，溃散性就降低。因此（cǐ）在生（shēng）产应用中一定要控制（zhì）覆膜砂的强度来减少发（fā）气量，提高溃散（sàn）性，在强（qiáng）度标准的制订时定要找到一个平衡点。这个（gè）平衡点就是保证砂芯的表（biǎo）面（miàn）质量及在浇注时不（bú）产生变（biàn）形、不产生（shēng）断芯前提下的强（qiáng）度。这样才能（néng）保证铸件的表（biǎo）面（miàn）质量和尺寸精度，又可以减少发气量，减少铸造件气（qì）孔（kǒng）缺陷，提高砂芯的出砂（shā）性能。对砂（shā）芯存放，搬运（yùn）过程中可以采用工位器具、砂芯（xīn）小车，并在其（qí）上（shàng）面（miàn）铺有10ｍｍ～15ｍｍ厚的海绵，这样可（kě）以减（jiǎn）少砂芯的损耗率。

2、覆膜砂砂芯的存放期

任何砂芯都（dōu）会吸湿，特别是南方地区空气（qì）相对湿度（dù）大（dà），必须对砂芯存放期在（zài）工（gōng）艺文件上加以规定，利用精益生产先进先出的生产方式（shì）减少砂芯的存（cún）放量和存（cún）放（fàng）周（zhōu）期（qī）。各企业应结（jié）合（hé）自己的厂（chǎng）房条件和（hé）当（dāng）地（dì）的气候（hòu）条（tiáo）件来（lái）确定砂芯的（de）存放周期。

3、控（kòng）制好（hǎo）覆膜砂的供货质量

覆膜砂进厂时必须附有供应商（shāng）的质量保证（zhèng）资料，并且（qiě）企业根据抽样标（biāo）准进行检查，检查（chá）合格后方可入库。企业取样检测不合（hé）格（gé）时由质保和技术（shù）部门做出处理结果，是让（ràng）步接受或向供应商退货。

4、合（hé）格（gé）的覆膜砂在制芯（xīn）时发现（xiàn）砂芯断（duàn）裂（liè）变形

制芯时砂芯的断裂变形通常会认为覆膜砂（shā）强度低造成（chéng）的。实（shí）际（jì）上砂（shā）芯断裂和变（biàn）形会涉及到许多生产过程。出现不正常情况，必须要查到真正的原因才能彻底解决。具体原因如下：

（１）制（zhì）芯时模具（jù）的温度和留模时间，关（guān）系到（dào）砂芯结壳硬化厚（hòu）度是否满足工艺（yì）要求（qiú）。工艺上所规定的工艺参数都需要（yào）有一（yī）个范围，这个（gè）范围需靠（kào）操作人员的技能来进行调整。在模具温度上限时留模时间可以取下限，模（mó）具（jù）温度在下（xià）限时留模时间取（qǔ）上限（xiàn）。对操作（zuò）人员需要（yào）不断地（dì）培训提高操作技能。

（２）制芯时在模具上会粘有酚醛树脂和砂粒，必（bì）须进行及时清理并（bìng）喷（pēn）上脱模剂，否则会越积越多开模时（shí）会（huì）把（bǎ）砂（shā）芯（xīn）拉断或（huò）变形。

（３）热（rè）芯盒模具静（jìng）模上（shàng）的弹簧顶杆，由（yóu）于长（zhǎng）期在高温（wēn）状（zhuàng）态下工作会产生弹性失效而（ér）造成砂芯断裂或变形（xíng）。必须及时更换弹簧。

（４）动模和静模不平行（háng）或不在同一中心（xīn）线上，合模时在油缸或气缸的（de）压力作用下，定（dìng）位销前端有（yǒu）一段斜度，模具还是会合（hé）紧（jǐn），但在开（kāi）模时动（dòng）模（mó）和静（jìng）模仍会恢复到原始状（zhuàng）态使砂芯断裂或变形。在这种情况下射砂时会（huì）跑砂，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（zhóu）度。

（５）在壳芯（xīn）机上生产空心砂芯时，从砂芯中（zhōng）倒出尚（shàng）未硬化的覆膜砂需（xū）要重新（xīn）使用时（shí），必须进行过筛并未用过的覆膜砂按３：７比例混合后使用，这样（yàng）才能保证（zhèng）壳（ké）芯砂芯的表面质（zhì）量和砂芯强度（dù）。