覆膜砂铸造在铸（zhù）造领域已有相当长的历史，铸（zhù）件的产量也相当大；但采用覆膜砂铸造生产精密铸钢件时面临很多难题：粘砂（结疤）、冷隔、气孔。如何解决这些问题有待于我们去进一步（bù）探讨。

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

（1）覆（fù）膜砂的特点：具有适宜的强（qiáng）度性能；流动性好，制出的（de）砂型、砂芯轮廓清晰，组织致密，能够（gòu）制造出（chū）复杂的（de）砂（shā）芯；砂型（芯）表面质量（liàng）好，表（biǎo）面粗糙度可达Ra=6.3～12.5μm，尺寸（cùn）精度可（kě）达CT7～CT9级；溃（kuì）散性好，铸件容易清理。

（2）适（shì）用范围：覆膜砂既可制作铸型又可制作砂芯，覆膜砂的（de）型或芯既可互相配合（hé）使（shǐ）用（yòng）又可（kě）与其它砂（shā）型（芯）配合使用；不仅可以用（yòng）于（yú）金属型重力铸造或（huò）低压（yā）铸造，也可以用于铁型覆砂（shā）铸造，还可以用于（yú）热（rè）法离心铸造；不（bú）仅可（kě）以用（yòng）于（yú）铸铁、非铁（tiě）合（hé）金铸件的（de）生产，还（hái）可（kě）以（yǐ）用于铸钢（gāng）件的（de）生产。

二（èr）、覆膜砂的制备

1．覆膜（mó）砂组成（chéng）

一般由（yóu）耐火材料、粘结剂、固（gù）化剂、润滑（huá）剂（jì）及（jí）特殊添加剂组成。

（1）耐火材料（liào）是构成覆膜砂的（de）主体。对耐火材料的要求是：耐火度高、挥发物少、颗粒较圆整、坚实等。一般选（xuǎn）用天然擦洗硅砂。对硅砂的要求（qiú）是：SiO2含量高（铸（zhù）铁及非铁合金铸件（jiàn）要求大于90%，铸钢件要求（qiú）大于97%）；含泥量不（bú）大于0.3%（为擦洗砂）--[水洗砂含（hán）泥（ní）量规定（dìng）小于；粒（lì）度①分布在相邻（lín）3～5个筛号上（shàng）；粒形圆整，角形因素应不大于1.3；酸耗值不小于5ml。

（2）粘结剂（jì）普（pǔ）遍采用酚醛树脂。

（3）固（gù）化（huà）剂通常采用乌洛托品；润滑剂一般采用硬脂酸钙，其作用是防止覆膜砂结块，增加（jiā）流动（dòng）性。添加剂的主要作用是改善覆膜砂的性能。

（4）覆（fù）膜砂的基本（běn）配比（bǐ） 成分 配比（bǐ）（质（zhì）量（liàng）分数，%）说明：原砂 100 擦洗砂， 酚醛树脂 1.0～3.0 占原砂重 ，乌洛托（tuō）品（水溶（róng）液2）10～15 占树脂（zhī）重，硬（yìng）脂酸钙 5～7 占树脂重，添加剂 0.1～0.5 占原（yuán）砂重。1：2）10～15 占树脂重（chóng），硬脂酸钙 5～7 占树脂重（chóng），添加（jiā）剂（jì） 0.1～0.5 占（zhàn）原砂重。

２．覆膜砂的生产（chǎn）工艺　

覆膜砂的制备工艺主要有冷法覆膜、温法覆膜、热法（fǎ）覆膜三种，目（mù）前覆膜砂的（de）生产几乎都是采用热覆膜法。热法覆（fù）膜工艺是先将（jiāng）原砂加热到一定温度，然后分别（bié）与树脂、乌洛托品水溶液和硬脂酸钙混合搅拌，经冷却破碎和筛分而成。由于配（pèi）方（fāng）的差异，混制工艺有所不同。目前国内覆（fù）膜砂生产线的种类很多，手（shǒu）工（gōng）加料的半自动生产线（xiàn）约有2000~2300条，电脑控制的全自动生（shēng）产线也已经有（yǒu）将近50条（tiáo），有效（xiào）提高了生产效（xiào）率和（hé）产品稳定性（xìng）。例如xx铸（zhù）造（zào）有限公司的自动化可视生产（chǎn）线，其（qí）加料时间控制（zhì）精（jīng）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（pín）时（shí）时观（guān）察（chá）混砂状态，生产（chǎn）效率达到（dào）6吨/小时。

３．覆膜砂（shā）的主要产品（pǐn）类（lèi）型　

（1）  普通（tōng）类覆膜（mó）砂 　

普通覆膜砂即传统覆膜砂，其组成通常由石（shí）英砂（shā），热塑性（xìng）酚醛树脂，乌（wū）洛托品和硬脂酸钙构成，不加有关添（tiān）加（jiā）剂，其树脂加入量通常在一定（dìng）强度要（yào）求下相对较高，不具备（bèi）耐高（gāo）温，低膨胀、低发气（qì）等特性，适（shì）用于要（yào）求不高的铸件生产

（2）  高（gāo）强（qiáng）度低发气类覆膜砂  　

特点：高强（qiáng）度、低膨（péng）胀（zhàng）、低发气、慢发气、抗氧化  简介:高强度低发气覆膜砂是普通覆膜砂的更新换代产（chǎn）品，通过加入有（yǒu）关特性的（de）“添（tiān）加剂（jì）”和采用新的配（pèi）制工艺，使（shǐ）树脂用量（liàng）大幅度下降（jiàng），其强度比（bǐ）普通覆膜（mó）砂高30%以上（shàng），发气量显著降低，并能延缓（huǎn）发气速度，能更好地适应铸件生产的需要。该（gāi）类覆（fù）膜砂主要适用（yòng）于铸铁（tiě）件中，中小铸钢、合金铸钢件的生产。目前该类（lèi）覆膜砂有三（sān）个系列：GD-1高强度低（dī）发气覆膜砂（shā）；GD-2高强度（dù）低膨胀低发气覆膜（mó）砂；GD-3高强度低膨胀低（dī）发气抗氧（yǎng）化覆膜。

（3）  耐高温(类)覆（fù）膜（mó）砂(ND型) 

特点：耐高温、高（gāo）强度、低膨（péng）胀、低发气（qì）、慢发（fā）气、易（yì）溃（kuì）散（sàn）、抗氧化 简介:耐高温覆（fù）膜砂（shā）是通过特殊工艺（yì）配方技术生产出（chū）的（de）具有优（yōu）异（yì）高温性能(高温下强度高、耐（nài）热时间长、热膨胀量小、发气量低（dī）)和综（zōng）合铸造性能的（de）新型覆膜砂（shā）。该（gāi）类覆膜砂特别适（shì）用于复（fù）杂薄壁精密（mì）的铸铁（tiě）件(如汽（qì）车发（fā）动机缸体、缸盖等)以（yǐ）及高要（yào）求的铸钢（gāng）件(如集装箱角（jiǎo）和火车刹车缓；中器壳件（jiàn）等)的生产，可有（yǒu）效消除粘砂、变形、热裂和气孔等铸造缺陷。目前该覆膜（mó）砂（shā）有四个系列：VND-1耐（nài）高温覆膜砂. ND-2耐高温低膨胀低发气（qì）覆膜砂 ND-3耐（nài）高（gāo）温低膨胀低发气抗（kàng）氧（yǎng）化覆膜砂 ND-4耐高温高强底低膨胀低发气覆膜

（4）  易溃散类（lèi）覆膜砂　

具有较好的强度，同（tóng）时具有优异的（de）低温溃（kuì）散性能，适用于生产有色（sè）金属（shǔ）铸（zhù）件。

（5）  其它特（tè）殊要求覆膜砂　

为（wéi）适应不同（tóng）产品的（de）需要，开发出了系列特种覆膜砂如（rú）：离心铸造用覆膜砂、激冷覆膜（mó）砂（shā）、湿态覆膜砂、防粘砂（shā）、防脉纹、防橘皮覆膜砂等。　

三、覆（fù）膜砂制芯主要工艺过程

加（jiā）热温（wēn）度200-300℃、固化时（shí）间30-150s、射砂压力0.15-0.60MPa。形状简（jiǎn）单的砂芯、流动性好的（de）覆膜砂（shā）可选用较低的射砂（shā）压（yā）力，细薄（báo）砂芯选择（zé）较低的加热（rè）温度，加热（rè）温度（dù）低时可适当延长固化（huà）时间等。覆膜砂（shā）所使用的树脂是酚醛类树脂。制芯工（gōng）艺的优（yōu）点：具有适宜（yí）的强（qiáng）度性能；流动性好；砂（shā）芯表面（miàn）质量（liàng）好（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯（xīn）抗吸湿性强；溃散性好，铸件容易清理（lǐ）。

1、铸型（模具）温度（dù）

铸型温（wēn）度是影响壳层厚度及强度的主要因素之（zhī）一,一（yī）般控制在220～260℃,并根据下（xià）列原（yuán）则选定:

    （1）保证覆膜砂（shā）上的树脂软化及固（gù）化所需的（de）足够热（rè）量；

     （2）保证形（xíng）成需要的壳厚（hòu）且壳型（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（shè）砂压力及时间

射（shè）砂时间（jiān）一般控制在3～10s，时间过短则砂型（芯）不（bú）能成型。射砂压力（lì）一般为0.6MPa左右（yòu）；压（yā）力过低时，易造成射（shè）不（bú）足或疏松现（xiàn）象。3、硬（yìng）化时间（jiān）：硬化时间的长短主要取（qǔ）决于砂型（芯）的厚（hòu）度与铸型的温度，一般在60～120s左右。时间（jiān）过短，壳层未完全固化则强（qiáng）度低（dī）；时间过长，砂型（芯（xīn））表面层易烧焦影响（xiǎng）铸件质量。覆膜砂（shā）造型（芯）工艺参数实例：序号（hào）图号 壳厚（hòu）（㎜） 重量（㎏） 铸型温度（℃） 射砂时（shí）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）DN05-01 10～123.75～3.8 240～260 3～5 80～100

四、覆膜（mó）砂（shā）应用中存在的问题及解（jiě）决对策

制芯的方法种类很多，总（zǒng）的（de）可以划分为热固性方法和冷固性方法两大（dà）类（lèi），覆膜砂（shā）制芯属于热固性方法类。任何一（yī）种制芯方（fāng）法都有（yǒu）其自身的优点和缺点，这主要取决于（yú）产（chǎn）品的（de）质量要求、复杂程度、生产批量、生产成（chéng）本、产（chǎn）品价格等综合因素来（lái）决（jué）定采用何种制芯方法（fǎ）。对（duì）铸件内腔表面（miàn）质量要（yào）求高，尺寸精度要求（qiú）高（gāo）、形状复（fù）杂的（de）砂芯采用覆膜砂制芯是非常有效的。例（lì）如：轿车发动机气缸（gāng）盖（gài）的进排气道砂芯、水道砂芯、油道砂芯，气缸体的（de）水道砂芯（xīn）、油道砂（shā）芯，进气岐管、排气岐管的壳芯砂（shā）芯，液压阀的流道砂（shā）芯，汽车涡轮增压器气道砂芯等等。但是在覆膜砂（shā）使用中还（hái）常遇到一（yī）些问题，这（zhè）里仅就工作中的体会略谈一二。

1、覆膜（mó）砂的强度和发（fā）气（qì）量的确定方（fāng）法

在原砂质量和树脂（zhī）质量一定的（de）前提下，影响覆（fù）膜砂强（qiáng）度的关（guān）键因（yīn）素主要取于酚醛（quán）树（shù）脂的加入量。酚醛树脂（zhī）加入（rù）量多，则强度就提高（gāo），但发气（qì）量也增加，溃散性就降低。因此在生产应用中一定要控制覆膜砂的强度来减少发气量，提高溃散性，在强度标准的制订时（shí）定要找到一（yī）个平衡点。这个平衡点就是保（bǎo）证砂芯的表面质量及在浇注时不产生变形、不（bú）产（chǎn）生断（duàn）芯前提下的强度。这样才能保证铸件的表（biǎo）面质量和尺（chǐ）寸精度（dù），又可以减少发气（qì）量，减少（shǎo）铸造件气孔（kǒng）缺陷（xiàn），提高砂芯的（de）出砂性能（néng）。对砂芯存放，搬运（yùn）过程中可以采用工位（wèi）器具、砂芯（xīn）小（xiǎo）车，并在其上面铺有（yǒu）10ｍｍ～15ｍｍ厚的海绵（mián），这样可以（yǐ）减少砂芯的（de）损耗（hào）率。

2、覆膜砂（shā）砂（shā）芯（xīn）的存放期（qī）

任何砂芯都会吸湿，特（tè）别（bié）是南方地区空气相对湿度（dù）大，必（bì）须对砂（shā）芯（xīn）存放期（qī）在工艺文件上（shàng）加（jiā）以规定，利（lì）用精益（yì）生（shēng）产（chǎn）先进先出的生产方式（shì）减少（shǎo）砂芯的存（cún）放量和存放周期。各企业应（yīng）结合自己的（de）厂房条件和当地的气候条件来确定（dìng）砂芯的存放周期。

3、控制好覆（fù）膜砂的供（gòng）货质（zhì）量

覆膜（mó）砂进（jìn）厂时必须附（fù）有供应商的质量保证资料，并且企业根据抽样标准进行检查，检查合格（gé）后方可（kě）入库。企业取样（yàng）检测不合（hé）格（gé）时（shí）由质保和技术部门做出处理结果，是让步（bù）接受或向供应（yīng）商退货。

4、合格的覆膜砂（shā）在制芯时发现砂芯断裂变形（xíng）

制芯（xīn）时（shí）砂（shā）芯的断裂变形通常会认为覆膜砂强度低造成的。实际上砂（shā）芯断裂和变形会涉（shè）及（jí）到许多（duō）生产过程。出现（xiàn）不正（zhèng）常情况，必（bì）须要查到真（zhēn）正的原因才（cái）能彻底解决（jué）。具体原因（yīn）如下：

（１）制芯时模具的温度（dù）和留模时间，关系到砂芯结壳（ké）硬化厚度是否满足（zú）工艺要（yào）求。工艺上所规定的工艺参数（shù）都需要有一个范围，这（zhè）个范围需靠操作人员的技（jì）能来进行（háng）调整。在模具温（wēn）度上限时留（liú）模时间可（kě）以取下限，模具温度在下限时（shí）留（liú）模时间取上限。对操作人（rén）员（yuán）需（xū）要不断地（dì）培训提（tí）高操作技能（néng）。

（２）制（zhì）芯（xīn）时在模具上会粘有酚醛树脂和砂粒，必须进行及时清理并喷上脱模（mó）剂（jì），否则会越积（jī）越多（duō）开模（mó）时（shí）会把砂（shā）芯拉断或变形。

（３）热芯盒（hé）模具静模上的弹簧（huáng）顶（dǐng）杆（gǎn），由（yóu）于（yú）长期在高（gāo）温状态下（xià）工作（zuò）会（huì）产（chǎn）生弹性失效而造成砂芯断裂或变形。必须及时更换弹簧。

（４）动模和静模不平行或不在同一中心线（xiàn）上（shàng），合模时在油缸或气缸的压力作用下，定位销前端有（yǒu）一（yī）段斜度，模（mó）具（jù）还（hái）是（shì）会合紧，但（dàn）在开模时动模和静模仍会恢复（fù）到原（yuán）始状态使砂芯断裂（liè）或变形。在这种（zhǒng）情况（kuàng）下射砂时会跑砂，砂芯的尺寸会变大（dà）。解（jiě）决对策是及时调整（zhěng）模具的平行度（dù）和同轴度。

（５）在壳芯机上生产空心砂芯时，从砂芯中倒出尚（shàng）未硬化的覆（fù）膜砂（shā）需要重新（xīn）使用时，必须进行过筛并未用（yòng）过的覆膜砂按３：７比例混合后使用，这样才能保（bǎo）证壳（ké）芯砂芯的表面质量和砂（shā）芯强度。