覆（fù）膜砂铸造在铸造（zào）领域已有相当长的历史，铸件的产量也相当大；但采用（yòng）覆（fù）膜砂铸造生产精密铸钢件时面（miàn）临很多难题：粘砂（结疤（bā））、冷（lěng）隔、气（qì）孔。如何解决这些问题有待于（yú）我们去进一步探讨。

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

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

（2）适用范围：覆膜（mó）砂既可（kě）制作铸型又可制（zhì）作砂芯（xīn），覆膜砂的（de）型或芯既（jì）可互相配（pèi）合（hé）使用又可与其它砂型（芯）配合使用；不（bú）仅可以（yǐ）用于金属型重力铸造（zào）或低压铸造，也（yě）可（kě）以（yǐ）用于铁型覆砂（shā）铸造，还可（kě）以（yǐ）用于热法离心铸（zhù）造；不（bú）仅可以（yǐ）用于铸铁、非铁合金铸件的生产，还可以（yǐ）用于铸钢（gāng）件的生产。

二、覆膜（mó）砂的制备

1．覆膜砂组（zǔ）成

一般由耐（nài）火（huǒ）材料、粘结剂（jì）、固化剂、润滑剂及特殊添加剂组成。

（1）耐火材料是构成覆（fù）膜砂的主体（tǐ）。对耐火材料的要求（qiú）是：耐火度高、挥发物少、颗粒较（jiào）圆（yuán）整、坚实等。一般选用天然（rán）擦洗（xǐ）硅砂。对硅砂的要求（qiú）是：SiO2含量高（铸铁及非铁合金铸（zhù）件要求大（dà）于90%，铸钢件要求（qiú）大于97%）；含泥量不大（dà）于（yú）0.3%（为擦洗砂（shā））--[水洗砂含（hán）泥量（liàng）规定小于；粒（lì）度①分布在相邻（lín）3～5个筛号上；粒形圆整，角形因素（sù）应不大（dà）于1.3；酸耗值不小于5ml。

（2）粘结（jié）剂普遍采用（yòng）酚醛（quán）树脂（zhī）。

（3）固化剂通常采用乌洛（luò）托品；润滑剂一（yī）般（bān）采用硬脂酸钙（gài），其（qí）作用是防止覆膜砂结块（kuài），增加流动性。添（tiān）加剂的主（zhǔ）要作用是（shì）改善覆膜砂的性能。

（4）覆膜砂的基本配比 成分 配比（质量分数，%）说明：原砂 100 擦洗砂， 酚醛（quán）树脂 1.0～3.0 占原砂（shā）重 ，乌洛托品（水溶（róng）液2）10～15 占（zhàn）树（shù）脂（zhī）重，硬脂酸钙 5～7 占树脂重，添加剂（jì） 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，添加剂 0.1～0.5 占原砂（shā）重。

２．覆膜砂的生产工艺　

覆膜砂的制备（bèi）工艺主要有（yǒu）冷（lěng）法覆膜（mó）、温法覆膜、热法覆膜三种，目前覆膜（mó）砂的（de）生产几乎都是采用热覆膜法。热法（fǎ）覆膜工艺是先将原砂加热到一定（dìng）温度，然后分（fèn）别与树脂、乌洛托品水溶（róng）液（yè）和硬脂酸钙混合搅拌，经冷却破碎和筛分（fèn）而（ér）成。由于（yú）配方的（de）差异，混制工艺有所不同。目前国内覆膜砂生（shēng）产（chǎn）线的（de）种类（lèi）很多（duō），手工加料（liào）的半自动生产线约有2000~2300条，电脑控制的全（quán）自动生产线也已（yǐ）经有将近50条，有效提高了生产（chǎn）效率和产品稳（wěn）定性。例（lì）如xx铸造（zào）有限公司的自动化可视生产线，其（qí）加料时间控制精确到0.1秒，加（jiā）热温（wēn）度控制精确到1/10℃，并（bìng）且可以通过视（shì）频时时观察混（hún）砂状态，生产效率达（dá）到6吨/小时。

３．覆膜砂的主要产（chǎn）品类型　

（1）  普通类覆膜砂 　

普通（tōng）覆膜砂即传统（tǒng）覆膜砂，其组（zǔ）成通常由石英砂，热塑性酚醛树脂，乌洛托品（pǐn）和（hé）硬脂（zhī）酸钙构（gòu）成，不加有（yǒu）关添加剂（jì），其树脂（zhī）加入（rù）量通常在一定强度要求下相对较高，不（bú）具备耐（nài）高温，低膨胀、低发（fā）气等特性，适用于要求不高的铸（zhù）件生（shēng）产

（2）  高强度低（dī）发气类覆（fù）膜砂  　

特点：高强度、低膨胀（zhàng）、低发（fā）气（qì）、慢发气、抗氧化  简介（jiè）:高强度低发（fā）气覆膜砂是普通覆膜砂的更新换（huàn）代产品，通过加入有关特（tè）性的“添加（jiā）剂”和采用新的（de）配制工艺（yì），使树脂用量大幅度下降，其强度比普通覆膜砂高（gāo）30%以上（shàng），发气量显著降低，并（bìng）能延缓发气（qì）速度，能更好地适应（yīng）铸（zhù）件生产的需要。该类覆膜砂主要适用于铸铁（tiě）件中，中小铸钢、合金铸钢件的生（shēng）产。目前该类覆膜砂有三个系列（liè）：GD-1高（gāo）强度低发气覆膜砂；GD-2高强（qiáng）度（dù）低膨胀（zhàng）低发气覆膜砂（shā）；GD-3高（gāo）强度低（dī）膨胀低发气（qì）抗（kàng）氧化（huà）覆（fù）膜。

（3）  耐高温（wēn）(类)覆（fù）膜砂(ND型（xíng）) 

特点：耐高（gāo）温、高强度、低膨胀、低发（fā）气、慢（màn）发气、易溃散、抗氧化（huà） 简介:耐高温覆膜砂（shā）是通过特殊（shū）工艺配方技术（shù）生产出的（de）具（jù）有优（yōu）异（yì）高温性能(高温下强度高、耐热时间长、热膨胀量（liàng）小、发气量低)和综合铸造（zào）性能的新型覆膜砂。该类覆膜（mó）砂特别（bié）适用于复（fù）杂薄壁精密的铸（zhù）铁（tiě）件(如（rú）汽车发动机缸体、缸盖（gài）等)以及（jí）高要求的铸钢件(如集装箱角和火（huǒ）车刹车（chē）缓；中（zhōng）器壳（ké）件等)的（de）生（shēng）产，可有效消除粘砂、变形、热裂（liè）和气孔等铸造缺陷。目（mù）前该（gāi）覆膜砂有四个系列：VND-1耐高温覆膜砂. ND-2耐高温低膨胀低发气覆膜砂 ND-3耐高温低膨胀低发气抗氧化覆（fù）膜砂 ND-4耐高温高强底低膨胀低发气覆膜

（4）  易溃（kuì）散类覆膜（mó）砂　

具有较（jiào）好的（de）强度，同时具有优异的低温溃散（sàn）性能，适用于（yú）生产有色金属铸件。

（5）  其它特殊（shū）要求覆（fù）膜砂（shā）　

为适应不同（tóng）产品（pǐn）的需要，开（kāi）发出了系列特种（zhǒng）覆膜砂如：离心铸造用覆（fù）膜砂、激（jī）冷覆膜砂（shā）、湿态覆膜砂、防粘砂、防脉纹、防（fáng）橘皮覆膜（mó）砂等。　

三、覆膜砂（shā）制芯主要工艺过程

加热温度200-300℃、固化时（shí）间30-150s、射砂压力（lì）0.15-0.60MPa。形状简单的（de）砂芯（xīn）、流动性好的覆膜砂可（kě）选用较（jiào）低的射（shè）砂压（yā）力（lì），细薄砂芯选择较低的加热温（wēn）度，加热温度低时可适（shì）当延（yán）长（zhǎng）固化时（shí）间等。覆膜（mó）砂所（suǒ）使用的树（shù）脂是酚醛类树脂（zhī）。制芯工艺的优点：具有适宜的强度性能；流动性好（hǎo）；砂（shā）芯表面质（zhì）量好（Ra=6.3-12.5μm）；砂芯抗吸湿性强；溃散（sàn）性好，铸件（jiàn）容易清理。

1、铸型（模具）温度（dù）

铸型温度是影响壳层厚度及（jí）强度的（de）主要因素之一,一般控制（zhì）在220～260℃,并（bìng）根据下列原则选定:

    （1）保证覆膜砂上的树脂软化及固化所（suǒ）需的足够热量；

     （2）保证形成需要的壳厚（hòu）且壳型（xíng）（芯）表面不（bú）焦（jiāo）化；

      （3）尽量缩短结（jié）壳（ké）及硬化时间，以提高生产率。

2、射砂压力（lì）及时间

射砂（shā）时间一般控制在（zài）3～10s，时间过短则（zé）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（xiàng）。3、硬（yìng）化时间：硬化时间的长短（duǎn）主要取决于砂（shā）型（芯）的厚度与（yǔ）铸型（xíng）的温度，一般在60～120s左（zuǒ）右。时间过（guò）短，壳（ké）层未完全固化则（zé）强度低；时间（jiān）过长，砂型（xíng）（芯）表面层易烧（shāo）焦影响（xiǎng）铸件质量。覆膜（mó）砂（shā）造型（芯（xīn））工艺参数实例（lì）：序（xù）号图号（hào） 壳厚（㎜） 重量（㎏） 铸型温度（℃） 射砂时间（s）硬化（huà）时间（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、覆膜砂应用中（zhōng）存在的（de）问（wèn）题及解决对策

制芯的方法种（zhǒng）类很多，总（zǒng）的可以划分为热固（gù）性方法和（hé）冷固性方法两大类，覆（fù）膜砂制（zhì）芯属（shǔ）于热固性方法类。任（rèn）何一（yī）种制芯方法都有其自身的优点和缺点，这主要取（qǔ）决于产品的质量要求、复杂程度、生产批量、生产成本、产品（pǐn）价（jià）格等（děng）综（zōng）合因素来决定采用何（hé）种制芯方法。对铸件内（nèi）腔（qiāng）表面质量要求高，尺（chǐ）寸精（jīng）度（dù）要（yào）求高、形状复杂的砂芯采用（yòng）覆膜砂制芯是非常有效的。例（lì）如：轿车发动（dòng）机气（qì）缸盖的（de）进（jìn）排气（qì）道砂芯、水道砂（shā）芯、油道砂芯，气缸体的（de）水道（dào）砂芯、油道砂芯，进气岐管、排气岐管（guǎn）的壳芯砂芯（xīn），液压阀（fá）的流道砂芯，汽车涡（wō）轮（lún）增压器气道砂芯（xīn）等等。但是在覆膜砂使用中还常遇到一些问题，这（zhè）里仅就工作（zuò）中的体会略谈（tán）一（yī）二。

1、覆膜砂（shā）的（de）强度和发气量的确定方法

在原砂质量（liàng）和树（shù）脂（zhī）质量（liàng）一定的前提下，影响覆膜砂强（qiáng）度的关键因素主要取于酚醛树脂的（de）加入量。酚醛树脂加（jiā）入（rù）量多，则强度就提（tí）高，但发（fā）气量（liàng）也增（zēng）加，溃散性就降低。因此在生产应用中一（yī）定（dìng）要（yào）控制覆膜砂的强度来（lái）减少发气量，提高溃散性，在强度（dù）标准的（de）制订时定要找到一个平衡点。这个平衡点就是保证砂芯的表面（miàn）质量及在浇注（zhù）时不产生变形、不（bú）产生断芯前提下（xià）的强度（dù）。这样才（cái）能保证铸件的表（biǎo）面质量和尺寸（cùn）精度（dù），又可以减（jiǎn）少（shǎo）发气量，减少铸造件气孔缺陷（xiàn），提高砂芯的出砂（shā）性能。对砂芯存（cún）放，搬运（yùn）过程中可以采用工（gōng）位器具、砂芯小车，并在其上面（miàn）铺有10ｍｍ～15ｍｍ厚的海绵，这样可以（yǐ）减少砂芯（xīn）的损耗率（lǜ）。

2、覆膜（mó）砂砂（shā）芯的（de）存放（fàng）期

任何砂芯都会吸湿，特别是南方地区（qū）空气相对（duì）湿度（dù）大，必须（xū）对（duì）砂芯（xīn）存放（fàng）期在工艺文件上加以规定，利用精益（yì）生产先进（jìn）先出（chū）的生产方（fāng）式减少砂芯（xīn）的（de）存（cún）放量和（hé）存放周期。各企业应（yīng）结（jié）合自己的厂房条件和当地的气候（hòu）条（tiáo）件来确（què）定砂芯的存（cún）放周期。

3、控制好覆膜砂的供货质量

覆膜砂进厂时必须（xū）附有供（gòng）应（yīng）商的质量保（bǎo）证资料，并且（qiě）企业根据抽样标准进行检查，检（jiǎn）查合格（gé）后方可（kě）入库（kù）。企（qǐ）业（yè）取样检测不合格时由质（zhì）保和技术部门做出处理结果，是让（ràng）步接受（shòu）或向供应商退货。

4、合格（gé）的覆（fù）膜砂在制芯（xīn）时（shí）发现砂芯断裂变（biàn）形

制芯时砂芯（xīn）的断裂变（biàn）形（xíng）通常会认为覆膜砂强度低造成的。实际上砂芯断裂和变（biàn）形会涉（shè）及到许（xǔ）多（duō）生产过（guò）程（chéng）。出（chū）现（xiàn）不正常情（qíng）况，必须要（yào）查到真正的原因才能彻底解决。具体原因如下：

（１）制芯时模具的温度和留模时（shí）间，关系到砂（shā）芯结壳硬化厚度是否满足工艺要求。工艺上所（suǒ）规定的工艺参数（shù）都（dōu）需要有一个范围，这个范围需靠（kào）操作人员的技能来进行调（diào）整（zhěng）。在模具（jù）温（wēn）度上限时留模（mó）时间可以取下限，模具温（wēn）度在下限（xiàn）时留模时（shí）间取上限。对操作人（rén）员需要（yào）不断地（dì）培训提高（gāo）操作技能。

（２）制芯时在模具上会粘有酚醛树脂（zhī）和（hé）砂粒，必须进行及时（shí）清理并喷（pēn）上脱模剂，否则会越积越（yuè）多开模时会把砂芯拉断或变形。

（３）热芯盒模（mó）具静模上的弹簧（huáng）顶杆，由于长期在高温状态下工作（zuò）会产（chǎn）生弹性失效（xiào）而造（zào）成砂芯（xīn）断（duàn）裂或变形。必须及（jí）时更换弹簧。

（４）动模和（hé）静模不平行或不在同一中心（xīn）线上，合（hé）模时在油缸或气（qì）缸的（de）压力作用（yòng）下（xià），定位销前端（duān）有一（yī）段斜度，模具还是（shì）会合（hé）紧，但（dàn）在开模时动模和静模仍会恢复到原始状态使（shǐ）砂芯断裂或变形。在（zài）这种情况下射砂（shā）时会跑砂，砂芯的尺寸会变大。解决对策是及时（shí）调整模具的平（píng）行度和同轴度。

（５）在（zài）壳（ké）芯机上生产空心砂芯（xīn）时（shí），从（cóng）砂芯中倒出（chū）尚未（wèi）硬化（huà）的覆膜（mó）砂（shā）需（xū）要重新使（shǐ）用（yòng）时，必须进行过筛并未用过的（de）覆膜砂按３：７比例混合（hé）后（hòu）使用（yòng），这样才能保证（zhèng）壳（ké）芯砂芯的表面质量和砂芯强度。