覆膜砂铸造在铸造领（lǐng）域已有相当长的历史，铸件的产量也相当大；但（dàn）采（cǎi）用覆膜砂铸造生产精密铸钢件时面临很多难（nán）题：粘砂（结（jié）疤）、冷隔（gé）、气孔。如（rú）何解决这些问（wèn）题有待于我们去进一步探讨。

一（yī）、对覆膜砂的（de）认识与（yǔ）了解（覆膜砂属于有机（jī）粘结剂型、芯砂（shā））

（1）覆膜砂的特点：具有适宜的强（qiáng）度性能（néng）；流动性好，制出的砂（shā）型、砂芯轮廓清晰，组织致密，能够制造（zào）出复杂的砂芯；砂型（芯）表面质量好，表面粗（cū）糙度可达Ra=6.3～12.5μm，尺（chǐ）寸精度可达（dá）CT7～CT9级；溃（kuì）散性好，铸件容易清理。

（2）适用范围：覆膜砂（shā）既可制作铸型（xíng）又可制作砂（shā）芯（xīn），覆膜砂（shā）的型（xíng）或芯既可互相配合使用（yòng）又可与（yǔ）其它砂型（芯）配合使用；不仅可以用于金属型重力铸造（zào）或低（dī）压铸造，也可（kě）以用于铁型覆砂铸（zhù）造，还可以用于热法（fǎ）离（lí）心铸（zhù）造；不仅（jǐn）可以用（yòng）于铸铁、非铁（tiě）合金铸（zhù）件的生（shēng）产，还可以用于铸钢件的生产（chǎn）。

二、覆膜（mó）砂的制备

1．覆膜砂（shā）组（zǔ）成

一般由耐火材料（liào）、粘结剂、固化剂、润滑（huá）剂及特（tè）殊添加剂（jì）组成。

（1）耐火（huǒ）材料（liào）是构成覆膜砂的主体。对耐火（huǒ）材料（liào）的要（yào）求是（shì）：耐火（huǒ）度高、挥发物（wù）少、颗粒较圆整、坚实（shí）等。一般选用天然擦洗硅砂。对硅砂（shā）的（de）要求是：SiO2含量高（铸铁（tiě）及非铁合（hé）金铸件（jiàn）要求大于90%，铸钢件要（yào）求（qiú）大于（yú）97%）；含泥量不大于0.3%（为擦洗砂）--[水洗（xǐ）砂含泥量规定（dìng）小于；粒度①分布在相邻3～5个（gè）筛号上；粒形圆整，角形（xíng）因素应不大于1.3；酸耗值不小（xiǎo）于5ml。

（2）粘结剂普遍采用酚（fēn）醛树脂。

（3）固（gù）化剂通常采（cǎi）用乌洛托品；润滑剂一般采用硬脂酸钙，其作用是防止覆（fù）膜（mó）砂结块，增加流（liú）动性。添加（jiā）剂的主要作用是改善（shàn）覆膜砂的（de）性能。

（4）覆膜砂的基本配比 成分 配比（bǐ）（质量分（fèn）数，%）说明（míng）：原（yuán）砂 100 擦洗砂， 酚醛树脂 1.0～3.0 占原（yuán）砂重（chóng） ，乌洛（luò）托品（水溶液2）10～15 占树脂重，硬（yìng）脂酸（suān）钙 5～7 占树脂重，添加剂 0.1～0.5 占（zhàn）原砂重。1：2）10～15 占树脂重，硬脂酸钙 5～7 占树（shù）脂重（chóng），添（tiān）加剂 0.1～0.5 占原砂重。

２．覆膜砂的生产工艺　

覆膜（mó）砂的（de）制（zhì）备工艺主要有冷法覆膜、温法覆膜、热法覆（fù）膜（mó）三种，目（mù）前（qián）覆膜砂（shā）的生产几乎都是采用热覆（fù）膜法。热法覆膜（mó）工艺是先将原（yuán）砂加热到一定（dìng）温度（dù），然后分别与（yǔ）树脂、乌洛托品水溶（róng）液和（hé）硬脂（zhī）酸钙混（hún）合搅拌，经（jīng）冷却破碎和筛分而成。由（yóu）于配方的差异（yì），混制工艺（yì）有所（suǒ）不同。目前国内覆膜砂（shā）生产（chǎn）线的种类很多（duō），手工加料的（de）半（bàn）自动生产线约有2000~2300条（tiáo），电脑控制的全自动生（shēng）产线也（yě）已经有将（jiāng）近50条，有效提高了生产（chǎn）效率和（hé）产品稳定性。例如（rú）xx铸造有限（xiàn）公司的自（zì）动化可视（shì）生产线，其加料（liào）时间控（kòng）制（zhì）精确到0.1秒，加（jiā）热温度控制精确（què）到1/10℃，并（bìng）且可以通过视频时时观察混砂（shā）状态，生产效率达到6吨/小（xiǎo）时。

３．覆膜（mó）砂的主要产品类型　

（1）  普通类（lèi）覆膜砂 　

普通（tōng）覆膜砂即传（chuán）统覆膜砂，其（qí）组成（chéng）通常由石（shí）英砂，热塑性（xìng）酚醛树脂，乌洛托品和硬脂酸钙（gài）构成，不加有（yǒu）关添加剂，其树（shù）脂（zhī）加入（rù）量通常在（zài）一定强度要求（qiú）下相（xiàng）对较高（gāo），不具备耐（nài）高温，低膨胀、低（dī）发气等特（tè）性，适用于要求不高的铸件生（shēng）产

（2）  高强度低发（fā）气类覆膜砂  　

特点（diǎn）：高强度、低膨胀、低发（fā）气、慢发气、抗氧化  简介:高强度低发（fā）气覆（fù）膜（mó）砂是普（pǔ）通（tōng）覆（fù）膜砂的更新（xīn）换代产品，通过加（jiā）入有（yǒu）关特性的“添加剂（jì）”和采（cǎi）用新的配制工（gōng）艺，使树脂用量（liàng）大幅度下降，其强度比普通覆（fù）膜砂高30%以（yǐ）上（shàng），发气量显著降低，并能延（yán）缓（huǎn）发（fā）气速度，能（néng）更（gèng）好地适应铸件生产的需要。该类覆膜砂主要适用于（yú）铸铁件中，中小铸钢、合（hé）金铸钢件的生产。目前该类覆膜（mó）砂有三个系（xì）列：GD-1高强度低发气（qì）覆膜砂；GD-2高强度低膨胀低发气覆膜砂；GD-3高强度低膨胀（zhàng）低（dī）发气抗（kàng）氧化覆膜。

（3）  耐高温(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（yì）溃散（sàn）、抗（kàng）氧化 简介:耐（nài）高温覆膜砂（shā）是通过特殊工艺配方技术（shù）生产出的具有优异高温（wēn）性能(高温下强度（dù）高、耐（nài）热时（shí）间长、热（rè）膨胀量小、发气量低（dī）)和（hé）综合铸（zhù）造性能的新型覆膜砂。该类覆膜砂特别（bié）适用（yòng）于复杂薄壁精密的铸铁件(如（rú）汽车发动机（jī）缸体、缸盖等)以及高要求（qiú）的铸（zhù）钢件（jiàn）(如集装箱角和火（huǒ）车刹车缓；中器壳件等)的生产（chǎn），可有效消除（chú）粘砂、变形、热裂和气孔等铸造缺陷。目前该覆膜砂有四个系（xì）列：VND-1耐（nài）高温（wēn）覆膜（mó）砂. ND-2耐高温低膨（péng）胀低发气覆（fù）膜砂 ND-3耐（nài）高温（wēn）低膨胀低发气抗氧（yǎng）化覆（fù）膜砂 ND-4耐（nài）高温（wēn）高强底低（dī）膨胀低（dī）发气（qì）覆膜

（4）  易溃散类覆膜砂　

具（jù）有（yǒu）较好的（de）强度，同时（shí）具（jù）有优（yōu）异的低温溃散性能，适用于生产有色金属铸件。

（5）  其（qí）它特殊要求覆膜（mó）砂　

为适应不同产品的需要，开（kāi）发（fā）出了系列特（tè）种覆膜砂如：离心铸造用覆膜砂、激冷覆膜砂、湿态覆（fù）膜砂、防粘砂、防（fáng）脉纹（wén）、防（fáng）橘皮覆膜砂等。　

三、覆（fù）膜砂制芯（xīn）主要工艺过程

加热（rè）温度（dù）200-300℃、固（gù）化时间（jiān）30-150s、射砂压力0.15-0.60MPa。形（xíng）状简单的砂芯、流动性好的覆膜砂可选用较低的射（shè）砂压力，细薄砂芯选择较低的加（jiā）热（rè）温度，加（jiā）热温度低时可适当延长固化（huà）时（shí）间等。覆膜砂所使用的树（shù）脂是（shì）酚醛类树脂。制芯工艺的优（yōu）点：具（jù）有适宜的强（qiáng）度性能；流（liú）动性好；砂芯表面（miàn）质量好（hǎo）（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯抗吸湿性强；溃散性好，铸件容（róng）易清理。

1、铸型（模（mó）具）温度

铸型（xíng）温度是影响壳（ké）层（céng）厚度及强度的主要因素之一,一般控制在220～260℃,并根据下列原则选（xuǎn）定:

    （1）保证覆膜砂上的树（shù）脂软（ruǎn）化及固化所需（xū）的足够热量；

     （2）保（bǎo）证形成需要的壳厚且壳（ké）型（芯）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（shā）压力及时间

射砂时间一般控制在（zài）3～10s，时（shí）间过短则砂型（芯）不（bú）能成型（xíng）。射砂压（yā）力（lì）一般为0.6MPa左（zuǒ）右；压力过低（dī）时，易造成射不足或（huò）疏松现象。3、硬（yìng）化时间：硬化时间的长（zhǎng）短主要（yào）取决于（yú）砂型（芯）的厚度与铸型的温度，一（yī）般在60～120s左右。时间过短，壳层未完全固化则强度低；时间（jiān）过长，砂型（芯）表面层易烧（shāo）焦影响铸（zhù）件质（zhì）量。覆（fù）膜砂造型（芯）工艺（yì）参数实例：序（xù）号图号 壳厚（㎜） 重（chóng）量（㎏） 铸型温度（℃） 射砂时（shí）间（jiān）（s）硬化时间（s） 1 （导向套）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、覆膜砂应用（yòng）中存在的问题及解决对策

制芯（xīn）的方法种类很多，总（zǒng）的可以划分为（wéi）热固性方法和（hé）冷固性（xìng）方法（fǎ）两大（dà）类，覆膜砂制（zhì）芯属于热固性方法类。任何一种（zhǒng）制芯方法都有（yǒu）其自身（shēn）的优（yōu）点和缺点，这主（zhǔ）要取决于产品（pǐn）的（de）质（zhì）量要求、复（fù）杂（zá）程度、生产批量、生产成本、产品价格等综（zōng）合（hé）因素来决（jué）定采用何种制（zhì）芯方法（fǎ）。对铸件内（nèi）腔表面质量要（yào）求高，尺寸精度（dù）要求（qiú）高、形状复（fù）杂的（de）砂芯采用覆（fù）膜砂制芯是非常有效的（de）。例如（rú）：轿车发动机气缸（gāng）盖的进排气道（dào）砂芯、水道砂芯（xīn）、油（yóu）道砂芯，气缸（gāng）体的水道砂芯、油道砂芯，进气岐管、排气岐管的壳芯砂（shā）芯，液压阀的流道砂芯，汽车涡（wō）轮增压（yā）器气道砂芯等等。但是在覆膜砂（shā）使（shǐ）用中还常遇到一些问题（tí），这里仅（jǐn）就工作（zuò）中的体（tǐ）会略谈一二。

1、覆膜砂的强度和发气量的确定方法

在原（yuán）砂质量（liàng）和树脂质量一定（dìng）的前提下，影响覆（fù）膜砂（shā）强度的关键（jiàn）因素主要取于（yú）酚（fēn）醛（quán）树脂的（de）加入量。酚醛树脂加入量多，则强度就提高，但发气量也增（zēng）加，溃散性就降低。因此（cǐ）在生（shēng）产（chǎn）应（yīng）用中一定（dìng）要控制覆膜（mó）砂的（de）强度来减少发气量，提高溃散性，在（zài）强（qiáng）度（dù）标准的（de）制订时定要（yào）找到一个平衡点。这个平（píng）衡点就（jiù）是保证砂芯的表面（miàn）质量及在浇注时不产生（shēng）变形、不产生（shēng）断芯前提下（xià）的强（qiáng）度（dù）。这样（yàng）才能保证铸件的表面质（zhì）量和尺寸精（jīng）度，又可（kě）以减少发气量，减少铸（zhù）造件（jiàn）气孔（kǒng）缺陷，提高砂（shā）芯（xīn）的出砂性能。对砂芯存放，搬运过程中可（kě）以采（cǎi）用工位器（qì）具、砂（shā）芯小车，并在其上面铺有10ｍｍ～15ｍｍ厚的海绵，这（zhè）样可（kě）以减少砂芯的（de）损耗（hào）率。

2、覆膜砂砂芯的存放期

任（rèn）何（hé）砂芯都会（huì）吸湿，特别是（shì）南方地（dì）区（qū）空气相对湿（shī）度大，必须对砂芯存放期在工艺文件上加以规定，利用精益（yì）生（shēng）产先进先出的生（shēng）产（chǎn）方式减少（shǎo）砂芯的存放量和存放（fàng）周期（qī）。各企业应结合自己的厂（chǎng）房（fáng）条件和当地的气候条件来确定（dìng）砂（shā）芯的存放周期。

3、控（kòng）制好覆膜砂的供货质量

覆膜砂进厂时必须附（fù）有供应（yīng）商的质量保证资（zī）料，并且企业根据抽样标准进行检查，检（jiǎn）查（chá）合格（gé）后方可入库。企业取（qǔ）样检测不合格时（shí）由质保（bǎo）和技术部（bù）门做出处理结果，是让步（bù）接受或向供应商退货。

4、合格（gé）的覆膜砂在制（zhì）芯时（shí）发现砂（shā）芯断裂变形

制芯时砂芯的断裂变（biàn）形通常会认为覆（fù）膜砂强度低造成的。实际上砂芯断裂和变（biàn）形（xíng）会涉及（jí）到许（xǔ）多（duō）生产过（guò）程。出现（xiàn）不正常情况，必须要（yào）查（chá）到真正（zhèng）的原因才能彻底解决。具体原（yuán）因如下：

（１）制芯时模具的温（wēn）度和留模时间，关系到砂（shā）芯结壳硬化厚（hòu）度是否满（mǎn）足（zú）工（gōng）艺要（yào）求。工艺上所规定的工（gōng）艺（yì）参（cān）数都需要有一个范围，这个范围（wéi）需（xū）靠操作人员的技能来（lái）进（jìn）行调整。在模具温度（dù）上限时留模（mó）时间可以取下限，模（mó）具温度在下限时留模时（shí）间取上限。对操作（zuò）人员需要不断地培（péi）训提高操作技能。

（２）制芯（xīn）时（shí）在模具上会粘有酚醛树脂和砂粒，必须进（jìn）行及时（shí）清理并（bìng）喷上（shàng）脱模剂，否则会（huì）越积越多开模时会把砂芯拉断或变（biàn）形。

（３）热芯（xīn）盒（hé）模具静模上的弹簧顶杆，由（yóu）于长期在高（gāo）温状态下工作会产（chǎn）生弹性失效而（ér）造成砂芯断裂或变形。必须及时更换弹簧（huáng）。

（４）动模和（hé）静模不平行或（huò）不在同一中心线上，合模时在油缸或气缸的压力作（zuò）用（yòng）下，定（dìng）位销（xiāo）前端有一（yī）段（duàn）斜度，模具还（hái）是会合紧，但在开模时动模和静（jìng）模仍会恢复到原始状态使砂（shā）芯断（duàn）裂或（huò）变形。在这种情况下（xià）射砂时（shí）会跑砂，砂芯的尺寸（cùn）会变大。解决（jué）对（duì）策（cè）是及（jí）时调整模具的平行（háng）度和同轴度。

（５）在壳芯（xīn）机上生产空（kōng）心砂芯时，从砂芯中倒出尚未硬化（huà）的覆膜砂需要重新使（shǐ）用时，必须进行过筛并（bìng）未用过的覆（fù）膜砂按３：７比例混合后使（shǐ）用（yòng），这样才能保证（zhèng）壳芯（xīn）砂芯的表（biǎo）面质量和砂芯（xīn）强度。