覆膜砂（shā）铸造（zào）在铸造领（lǐng）域已有（yǒu）相当长（zhǎng）的历史，铸（zhù）件（jiàn）的（de）产（chǎn）量也（yě）相当大；但采（cǎi）用（yòng）覆膜砂铸造生（shēng）产精密（mì）铸钢（gāng）件（jiàn）时面（miàn）临（lín）很多难（nán）题：粘砂（结（jié）疤）、冷隔（gé）、气孔（kǒng）。如何解（jiě）决这些问题有（yǒu）待于我们去进一步探讨。

一、对覆膜（mó）砂的认识与了（le）解（覆膜砂属于有机（jī）粘结（jié）剂型、芯砂）

（1）覆膜砂的（de）特点：具（jù）有适（shì）宜的强度性能（néng）；流动性好，制出的砂型、砂芯轮（lún）廓清晰，组织致密，能（néng）够制造出复（fù）杂（zá）的砂芯（xīn）；砂型（芯）表面质量好，表面粗（cū）糙度可达Ra=6.3～12.5μm，尺寸精度可（kě）达CT7～CT9级；溃散性好，铸（zhù）件容易清理。

（2）适用范（fàn）围：覆（fù）膜砂既（jì）可制作铸型又可制（zhì）作砂芯，覆膜砂的型或芯既可互相配合（hé）使（shǐ）用又可与其它砂型（芯）配合使用；不仅可以用于金属型重力（lì）铸造（zào）或低压（yā）铸造，也可以用于铁型覆砂铸造，还可以用于热（rè）法离心（xīn）铸造；不仅可以用于铸铁、非铁合（hé）金铸（zhù）件的生产，还可以用于铸钢（gāng）件的（de）生产。

二、覆膜砂的制备

1．覆膜砂组（zǔ）成

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

（1）耐火材料是构成覆膜砂的主体。对耐火材（cái）料的要（yào）求是：耐火度高、挥发物少、颗（kē）粒较圆整、坚（jiān）实（shí）等。一般选（xuǎn）用天然（rán）擦洗硅砂。对硅砂的要（yào）求是（shì）：SiO2含量高（铸铁及非铁合金（jīn）铸（zhù）件（jiàn）要求大于90%，铸钢件要求大于（yú）97%）；含泥（ní）量不大于（yú）0.3%（为擦（cā）洗（xǐ）砂）--[水洗砂（shā）含泥量规定小于；粒度①分布在相邻3～5个筛（shāi）号上（shàng）；粒（lì）形圆整（zhěng），角形因素应不大于1.3；酸耗值不小（xiǎo）于5ml。

（2）粘结剂普遍采用酚醛树脂（zhī）。

（3）固化（huà）剂通常采用乌洛（luò）托品；润滑剂一般采用硬脂酸钙，其作用（yòng）是（shì）防止覆膜砂结块，增（zēng）加流动性。添加剂的（de）主要（yào）作用（yòng）是改善覆膜砂的性能。

（4）覆膜（mó）砂的基（jī）本配比 成分 配比（质（zhì）量分数（shù），%） 说明：原砂 100 擦（cā）洗砂， 酚醛树脂 1.0～3.0 占原（yuán）砂（shā）重 ，乌洛（luò）托品（水溶液2） 10～15 占树（shù）脂重，硬脂酸钙 5～7 占树脂重（chóng），添（tiān）加剂 0.1～0.5 占原砂重 。1：2） 10～15 占树脂（zhī）重，硬脂酸钙 5～7 占（zhàn）树（shù）脂（zhī）重，添（tiān）加（jiā）剂 0.1～0.5 占原（yuán）砂重 。

２．覆膜砂（shā）的生产工艺 　

覆膜砂的制备工艺主要有冷法覆膜、温法覆（fù）膜、热法覆膜三种，目前覆膜砂的生产几乎都是采用热覆膜法。热法（fǎ）覆膜工艺是先将原砂（shā）加热到一定温度（dù），然后（hòu）分别（bié）与树（shù）脂（zhī）、乌（wū）洛托品水溶液和硬（yìng）脂酸钙混合搅（jiǎo）拌，经（jīng）冷却破（pò）碎和筛分而成。由于配（pèi）方的差异，混制工艺有所不同。目前国内覆膜砂生（shēng）产线的种类很（hěn）多，手（shǒu）工加料的半自（zì）动生产线约有2000~2300条，电脑控制（zhì）的全（quán）自动（dòng）生产线也已经有将近（jìn）50条，有效提高了生产效率和产品稳定（dìng）性。例如xx铸造（zào）有限公（gōng）司的自动化可视生产线（xiàn），其加料时间控制（zhì）精确到0.1秒，加（jiā）热温度控（kòng）制精确到（dào）1/10℃，并且可以通过视频时时观察（chá）混砂状态，生产效率达到（dào）6吨/小时。

３．覆膜砂的主（zhǔ）要产品类型　

（1）普通类（lèi）覆膜（mó）砂 　普（pǔ）通覆膜砂即传统覆膜砂（shā），其组成通常由石英砂，热塑（sù）性酚醛树脂，乌洛托品和硬脂酸钙构成，不加有关添加（jiā）剂，其树脂加入量通常（cháng）在一定强（qiáng）度（dù）要（yào）求下相对较高（gāo），不（bú）具备耐高（gāo）温，低膨胀、低（dī）发（fā）气等特性（xìng），适用（yòng）于要求不高的铸件生（shēng）产。

（2）高强度低发气类（lèi）覆（fù）膜砂 　特点：高强度、低膨胀、低发（fā）气、慢发气、抗氧化 简介（jiè）:高（gāo）强度低发气覆（fù）膜砂是普（pǔ）通覆膜砂的更新换（huàn）代产品，通（tōng）过加入有关特性的“添加剂”和采用新的配制工艺，使树脂用量大幅度（dù）下降，其强度比普通覆膜砂（shā）高30%以（yǐ）上（shàng），发（fā）气量显（xiǎn）著降（jiàng）低，并能延缓（huǎn）发气速度，能更好地适应铸（zhù）件生产的需要（yào）。该类覆膜砂主（zhǔ）要适用（yòng）于铸铁件中，中小铸钢、合（hé）金铸钢件的生产。目（mù）前该类覆膜砂（shā）有（yǒu）三个（gè）系列（liè）：GD-1高强度低发（fā）气覆膜砂；GD-2高强度低膨胀（zhàng）低发气覆膜砂；GD-3高强度（dù）低（dī）膨胀（zhàng）低发气（qì）抗（kàng）氧化（huà）覆膜。

（3）耐高温(类)覆（fù）膜砂(ND型) 　特点：耐高温、高强度、低膨（péng）胀（zhàng）、低发气、慢发气（qì）、易溃散、抗氧化 简介:耐高温覆膜（mó）砂是通过特殊工艺配方技术生产出的具有优异高温性能(高温下强度高、耐热时间长、热膨胀量（liàng）小、发气（qì）量低)和综合（hé）铸造性能的新型覆膜砂。该（gāi）类覆（fù）膜砂特别适用于复杂薄（báo）壁（bì）精密的铸铁（tiě）件(如汽车发动机缸体、缸盖等)以及（jí）高（gāo）要求的铸钢件(如集装箱角和火车刹车缓；中器壳件（jiàn）等)的生产，可有效（xiào）消除粘砂、变形、热裂和气孔等铸造缺陷。目前（qián）该覆膜砂有四个系（xì）列：VND-1耐高温覆膜砂. ND-2耐高（gāo）温低膨胀低发（fā）气覆（fù）膜（mó）砂 ND-3耐高温低膨（péng）胀低发气抗氧化覆膜砂 ND-4耐高温（wēn）高强底低膨胀低发气（qì）覆膜

（4）易（yì）溃散类覆膜砂（shā）　具有较好的（de）强度，同时具有优（yōu）异的低温溃散（sàn）性能，适用于（yú）生（shēng）产有（yǒu）色金属（shǔ）铸件。

（5）其它特殊要求覆膜（mó）砂　为适应不同产品的（de）需（xū）要，开发出了（le）系列特种覆膜砂如（rú）：离心铸造用覆（fù）膜（mó）砂、激冷覆膜砂、湿态覆膜砂、防粘（zhān）砂（shā）、防脉纹、防橘皮覆膜砂等。　

三、覆（fù）膜砂制（zhì）芯主要（yào）工艺过程

加（jiā）热温（wēn）度200-300℃、固化时间30-150s、射砂压力0.15-0.60MPa。形状（zhuàng）简（jiǎn）单的（de）砂芯、流动性好的覆膜砂可选用较低的射砂压力，细薄砂芯选择较低的加热温度，加热温度低时可适当延（yán）长固化时（shí）间等。覆（fù）膜砂所使用的树脂是酚（fēn）醛类树脂。制芯工艺的优点：具（jù）有适宜的强度性能（néng）；流动性好（hǎo）；砂芯表面质量好（hǎo）（Ra=6.3-12.5μm）；砂（shā）芯抗（kàng）吸湿性强；溃（kuì）散性好，铸件容易清理（lǐ）。

1、铸型（模具（jù））温度

铸型温度是影响壳层厚度及（jí）强度的主要因（yīn）素之（zhī）一,一般（bān）控制在220～260℃,并根据下列原则选定:

（1）保（bǎo）证覆膜砂上（shàng）的树脂软化及固（gù）化所需的足（zú）够热量；

（2）保证形成（chéng）需要的壳厚且壳型（芯）表面不焦化；

（3）尽量缩短（duǎn）结壳及硬化时间，以提高生（shēng）产率。

 2、射（shè）砂压力及时间

射砂时间一般控制在3～10s，时间过短则砂型（芯）不能成（chéng）型。射砂压力一般为（wéi）0.6MPa左右；压力（lì）过低时，易造成射不足（zú）或疏松现（xiàn）象。3、硬化时（shí）间（jiān）：硬化时间（jiān）的长（zhǎng）短主（zhǔ）要取决于砂型（芯）的厚（hòu）度（dù）与（yǔ）铸型的温度，一般在60～120s左（zuǒ）右。时间过短，壳层未完全固化（huà）则强（qiáng）度低；时间过长，砂型（芯）表面（miàn）层易烧焦影（yǐng）响铸件（jiàn）质量。覆膜（mó）砂造型（芯）工（gōng）艺（yì）参数实例（lì）：序号 图（tú）号 壳厚（㎜） 重（chóng）量（㎏） 铸型温度（℃） 射（shè）砂时间（jiān）（s） 硬化时间（jiān）（s） 1 （导向套）DN80-05 8～10 2.5～2.6 220～240 2～3 60～80 2 （阀体）DN05-01 10～12 3.75～3.8 240～260 3～5 80～100

四、覆膜（mó）砂（shā）应用中存在的问（wèn）题及解决对策

制（zhì）芯（xīn）的方法种类很多，总的（de）可以（yǐ）划分为热固（gù）性（xìng）方法和冷固性方法两大（dà）类，覆膜砂制芯属于热固（gù）性方法（fǎ）类。任何一种制芯方（fāng）法都有其（qí）自身的优点和缺点，这主要取（qǔ）决于产品（pǐn）的质量要求、复杂程度、生产批（pī）量、生产（chǎn）成本、产品价格等综合因（yīn）素来决定采用何种（zhǒng）制芯（xīn）方法（fǎ）。对铸件内（nèi）腔表面（miàn）质量要求高，尺寸精度要求高、形状复杂的砂芯采用（yòng）覆膜砂制芯是非常有效的。例如：轿车发动机气缸盖的进排气道砂芯、水道砂芯、油（yóu）道砂芯，气缸体的水道砂芯、油道砂芯（xīn），进气岐管、排（pái）气（qì）岐管的壳芯砂芯，液压（yā）阀的流道砂芯（xīn），汽车涡轮（lún）增压（yā）器气道砂芯等（děng）等。但是在覆膜砂（shā）使用中还（hái）常遇到一些（xiē）问题，这里（lǐ）仅就工作中的体会略谈一二。

1、覆膜砂的强度和（hé）发气量的确定方法

在原砂质（zhì）量和树脂质量一定的前提下（xià），影响覆膜砂强度的关键因素主（zhǔ）要取（qǔ）于（yú）酚醛树脂的加入量。酚醛树（shù）脂加入量（liàng）多，则（zé）强（qiáng）度就（jiù）提高，但（dàn）发气（qì）量也增加，溃（kuì）散性就降低。因此在生产应（yīng）用中（zhōng）一定要控制（zhì）覆膜砂的强度（dù）来减少发（fā）气量，提高溃散性，在强度（dù）标准（zhǔn）的制订（dìng）时定要找到（dào）一个平衡点。这个平衡（héng）点就是保证砂芯的表面质量及在浇（jiāo）注时不产生变形、不（bú）产生断芯（xīn）前（qián）提下的强度。这样才（cái）能保（bǎo）证铸（zhù）件（jiàn）的表（biǎo）面（miàn）质量和尺寸精度，又（yòu）可（kě）以减少发气量，减少铸造件气孔缺（quē）陷，提高砂芯（xīn）的出（chū）砂性能。对砂（shā）芯存放，搬运过程中（zhōng）可以采用（yòng）工位器具、砂芯（xīn）小车，并在（zài）其上面铺有10ｍｍ～15ｍｍ厚的海绵，这（zhè）样可以减少（shǎo）砂芯的损耗（hào）率。

2、覆（fù）膜砂砂芯的存放期

任（rèn）何砂芯（xīn）都会吸湿，特别是南方地（dì）区空气（qì）相（xiàng）对（duì）湿度大，必（bì）须对砂芯存放（fàng）期在（zài）工艺文件（jiàn）上加以规定（dìng），利用精益生产先进先出的生产（chǎn）方式（shì）减少砂芯的存放量（liàng）和存放周期。各企业应（yīng）结合自己的厂（chǎng）房条件（jiàn）和当地的气（qì）候条件来确定（dìng）砂芯的存（cún）放周（zhōu）期。

3、控制好（hǎo）覆（fù）膜砂的供货质量

覆（fù）膜（mó）砂进厂时必须附（fù）有（yǒu）供应商的（de）质量保证资（zī）料，并且企业根据抽样标（biāo）准进行检查，检查（chá）合格后方（fāng）可入（rù）库。企业取（qǔ）样检测不合格时由质保和技（jì）术部（bù）门做（zuò）出处（chù）理结（jié）果，是（shì）让步接受或（huò）向供应商退（tuì）货。

4、合格的覆（fù）膜砂（shā）在制芯时发现砂芯断裂变形（xíng）

制芯时砂芯的断裂变形通（tōng）常会（huì）认为覆（fù）膜（mó）砂强度低造成的。实际上砂芯断裂和（hé）变形会涉及（jí）到许多生（shēng）产过程。出现（xiàn）不（bú）正常情况，必须要（yào）查到真正的原因才能彻底（dǐ）解决。具体原因如下：

（１）制芯时模具的温（wēn）度和留（liú）模时间，关系到砂芯结壳（ké）硬（yìng）化厚度（dù）是否满足（zú）工（gōng）艺要求（qiú）。工艺上所规定的工艺参数都（dōu）需要有一个（gè）范围（wéi），这个范围（wéi）需靠操作人员（yuán）的技（jì）能来进行调整。在（zài）模具温度上限时留模时间可以取下限，模（mó）具温度在下限时（shí）留模时间（jiān）取上限。对操作人（rén）员需（xū）要不断地培训提高操作技（jì）能。

（２）制芯时在模具上会粘有酚醛树脂和砂粒（lì），必须进（jìn）行及时（shí）清理并（bìng）喷上脱（tuō）模（mó）剂，否则会越积越多开模时会把砂芯拉断或变形。

（３）热芯盒模具静模上的弹（dàn）簧顶（dǐng）杆（gǎn），由于长期在高温状态下工作（zuò）会产生（shēng）弹性失效而造成砂（shā）芯（xīn）断裂或变（biàn）形。必须及时更换（huàn）弹（dàn）簧。

（４）动模和静模不平行或不在同一中（zhōng）心线上，合（hé）模（mó）时在油（yóu）缸（gāng）或气缸的压力作用下（xià），定位销前（qián）端有一段斜（xié）度，模具还是会合（hé）紧，但在（zài）开模（mó）时动模和静模仍会恢复到原始状（zhuàng）态使砂（shā）芯（xīn）断裂（liè）或变形。在这（zhè）种情况下射（shè）砂时会跑砂，砂芯的（de）尺寸会（huì）变大。解决（jué）对（duì）策是及时调整模具的平（píng）行（háng）度和同轴度。

（５）在壳芯机上生产空心砂芯（xīn）时，从砂芯中倒出尚（shàng）未硬化的覆膜（mó）砂需要重新使用时，必须（xū）进行过（guò）筛并未用（yòng）过的覆膜（mó）砂按３：７比例（lì）混合后使用，这样才能保证壳（ké）芯砂芯的表面质量（liàng）和砂芯强度。