覆膜砂铸造材料知识汇编一、覆膜砂原材料的选用覆膜砂一般由骨料、粘结剂、固化剂、润滑剂和特殊添加剂组成。1.骨料骨料是构成覆膜砂的主体。对骨料的要求是：耐火度高、挥发物少、颗粒较圆整并自身强度高等。一般都会采用天然擦洗硅砂，这主要是由于其储量丰富，价格实惠公道，能满足铸造要求只有特别的条件的铸钢件或铸铁件才采用错砂或铭铁矿砂。对硅砂的一般要求是：S02含量高。铸铁及有色铸造用砂要求SO290%,铸钢件要)粒度分布宜采用3~5筛分散度；AFS细度：应根据铸件表面粗糙度要求来选定不同的细度，一般)硅砂需用水擦洗过，如有特殊要求，可将硅砂酸洗或进行高温活性处理(900焙烧)2.粘结剂目前普遍采用酚醛类树脂作为粘结剂。酚醛类树脂有固体和液体、热固性和热塑性之分。目前制作覆膜砂一般会用热塑性固态酚醛树脂。对其性能要求是：21世纪的造型、制芯技术进步的核心问题，应是开发无污染、少污染、生产所带来的成本低、节能节材和劳动条件好的造型、制芯工艺。因此，覆膜砂技术今后的发展趋势应该是：)减少覆膜砂的环境污染，开发低游离酚、低发气、少污染的酚醛树脂，保护人类赖以生存的自然环境。)酚醛树脂代用品的研究。因酚醛树脂价格昂贵，研制一种价廉物美的新型粘结剂是当)进一步研究与改进酚醛树脂的流变性，逐步的提升树脂的反应、覆膜及固化特性。)研究树脂合成过程中的性能控制，对树脂中大分子及小分子的合适级配也需进一步研究，以提高树脂的强韧性和抗脱壳性。)进一步研究旧砂的回用。随着我们国家覆膜砂用量的不断增大，许多厂家用量已达到数千吨以上，研究覆膜砂旧砂的再生回用已具有重大的现实意义，这不仅仅可以提高覆膜砂的性能，而且还能节省本金，降低废旧物对环境的污染。)逐步降低覆膜砂的固化温度、减少固化时间，这样既能降低能耗、提高工效，又能降低模具变形量，提高型、芯尺寸精度。笔者深信，随着我们国家国民经济建设的日益发展在我国铸造行业中覆膜砂技术将会慢慢的先进，其应用将会慢慢的广泛。）聚合速度（热板法）：25~27s粘结剂的性能对覆膜砂的品质有很大的影响，人们一直在致力于研究怎么样提高酚醛树脂的性能，以及寻找酚醛树脂的替代品。国外已开发出不同性能的专用树脂，如高强度低发气树脂、易溃散树脂，也有采用改性聚酯树脂的报道，但未得到全面推广，至今普遍采用的.仍是改性酚醛树脂。国内近年来在覆膜砂专用酚醛树脂的研究开发方面发展较快，已开发出不同的改性酚醛树脂供生产使用。3.固化剂、润滑剂、添加剂固化剂一般会用乌洛托品即六亚甲基四胺，分子式为（CH2要求为工业一级品。润滑剂一般都会采用硬脂酸钙。其作用是防止覆膜砂结块，增加流动性，使型、芯表面致密及改善砂型（芯）的脱模性。添加剂的最大的作用是改善覆膜砂的性能。目前采用的添加剂主要有：耐高温添加剂（如含碳材料或其他惰性材料）、易贵散添加剂（如二氧化镒、重铭酸钾、高镒酸钾、已内酰胺等）、增强增韧添加剂（如超短玻璃纤维材料、有机硅烷KH-550等以及防粘砂添加剂和抗老化添加剂等等。随着覆膜砂应用场景范围的继续扩展，不同铸造工艺、不一样的材质要求及不同结构的铸件对覆膜砂提出了不同的性能要求。自20世纪90年代以来，国内开发了不同性能的覆膜砂，按其性能特点来划分，可将国内市场上的覆膜砂分为干态和湿态两大类。其中干态类包括：普通类、耐高温类、高强度低发气类、易溃散类、离心铸造类等。湿态覆膜砂包括机类和手工类两种。各类覆膜砂的主要成分、特点及适合使用的范围如下：1.普通覆膜砂其组成通常由石英砂热塑性酚醛树脂、乌洛托品和硬脂酸钙构成，不加有关添加剂。其树脂加入量通常在一定强度要求下相比来说较高，不具备耐高温、低膨胀、低发气等特性，适用于一些要求不高、结构较简单的铸铁件生产。.高强度低发气覆膜砂是在普通覆膜砂的基础上，通过加入有关特性的“添加剂”和采用新的配制工艺，使树脂用量一下子就下降，发气量明显降低，并能延缓发气速度。该覆膜砂具有高强度、低膨胀、低发气、慢发气等特点，非常适合于铸铁件、中小铸钢件中要求发气量低的砂芯，如阀体砂.耐高温覆膜砂该砂一般是指覆膜砂的热强度大、耐热时间长、高温变形小，而不是指其耐火度很高。它是通过特殊的工艺配方技术（一般都是在硅砂覆膜时加入一定量的惰性材料如铳砂、高铝矿砂、含碳材料或其他惰性材料等），生产出具备优秀能力高温性能和综合铸造性能的新型覆膜砂。具有耐高温、高强度、低膨胀、低发气、慢发气等特点。非常适合于复杂薄壁精密铸铁件（如汽车发动机缸体、缸盖等）以及高要求的铸钢件（如集装箱角和火车刹车缓冲器壳体等）的生产，可有效消除粘砂、变形、热裂和气孔等铸造缺陷。.易溃散覆膜砂它是针对有色金属（特别是铝合金）铸件不易清砂而研制的一种覆膜砂。该砂在具备比较好的强度的同时具备优秀能力的低温溃散性。用它生产有色金属（铝合金、铜合金等）铸件，不需要将铸件重新加热来清砂，只需将浇注后的铸件冷却24小时后，即可振动落砂。.离心铸造覆膜砂该覆膜砂适用于离心铸造工艺，可用它替代涂料生产离心铸管等。根据铸管材质与直径大小及技术方面的要求不同，可加工成不同性能的离心铸造覆膜砂。与其他各类覆膜砂的不同之处是该覆膜砂的密度较大一些，发气量较低且发气速度慢。.湿态机械类覆膜砂它是一种在室温下呈湿态的覆膜砂。在室温下长期存放不会自然固化（可存放1年以上），根据不同铸件的技术方面的要求可使用湿态高强度低发气等各种不同特性的覆膜砂，该覆膜砂可完全替代热芯盒砂（射芯机射头不用改装来生产.各种材质和很多类型的铸件）。该覆膜砂湿压强度可在0.1〜0.3MPa内任意调整。存放期超过3个月，适用于手工造型或制芯（类似于桐油砂和合脂砂），在室温下脱模后，将型（芯）放入烘箱或烘炉内加热，加热温度250350，加热时间3〜lOmin,固化后的型（芯）具有强度高、发气量低、蠕变形量小、膜砂适于单件、小批量及精度要求比较高铸件的生产，特别适于乡镇企业采用。有必要注意一下的是，在型（芯）加热固化时，必须等待炉温达到所需的温度时才能放入加热，切忌随炉升温加热。近年来，覆膜砂的应用越来越广，几乎用于所有的铸造方法中，其工艺方法不完全一样，但无论是制芯还是造型，其基本工艺技术要求是（湿态手工类除外）：加热温度200300;固化时间30~150s谢砂压力0.15具体参数应根据设备型号、型、芯质量及复杂程度、覆膜砂的种类等做调整，原则是：形状简单的砂芯、流动性好（或粒度较粗）的覆膜砂可选择较低的射砂压力，细薄砂芯选择较低的加热温度，加热温度低时可适当延长固化时间等；反之亦然。以下分述几种不同的应用实例。.制作实体芯从理论上讲，覆膜砂几乎能生产所有类型，尤其是高精度铸件的实体砂时，可直接利用热芯盒设备和工装制芯，而无需对原有设备和工装做任何改变。采用干态覆膜砂时，由于其流动性好，需对芯盒的排气方式、射嘴及芯盒密封进行特殊处理。可利用安息角原理（覆膜砂的安息角约30o），解决射砂后排气时覆膜砂进入射腔和不.砂时覆膜砂自动下落等问题。目前，采用干态覆膜砂热芯盒制芯工艺的厂家较多。 .制作壳型用覆膜砂制作壳型，常见于浇注凸轮轴等轴类零件或刹车片等盘类零件 及一些表面要求高 的阀类零件等。其相关参数如下：砂铁比1 .制作壳芯用覆膜砂制作壳芯一般会用摇摆式壳芯机(如K85、K87、K89 出余砂、固化、脱膜等环节完成制芯过程。为了确认和保证壳芯的品质，除了要保证覆膜砂的品质之外，还必须根据每个 砂芯的详细情况来 选择合理的制芯工艺。 (1)芯盒温度 芯盒温度是影响壳层厚度的重要的因素之一，一般控制在 230-300 ,并根据 下列原则选定：保证覆膜砂上的树脂软化及固化 所需的足够热量；保证形成需要的壳 厚且壳芯表面不焦化；尽量缩 短结壳及硬化时间，以提高生产率。 )射砂压力及时间射砂压力应根据砂芯的形状及复杂程度而定，以 能使芯砂紧密地充 填芯盒为宜。压力过高时，易使砂芯出现缩颈和跑 砂现象；压力过低时，砂芯易出现疏松 现象。射砂时间过长，易使已结 壳的型壳滑移，造成结壳很薄；时间过短则砂芯不能成型 射砂压力一 般为0.15〜0.4MPa ,射砂时间一般控制在3~ 10s )结壳时间结壳时间的长短取决于砂芯壳厚，壳厚由砂芯在运输、 .度要求而定。在覆膜砂品质一定的前提下，壳层越厚 强度越高。壳厚6〜8mm时，结壳时 间10〜30s,壳厚10mm时，结 壳时间20~ 65s 45o角的幅度左右摇 摆，倒掉未结壳的余砂。该段时间可根据砂芯外 形复杂程度及射砂口的布置情况来确定， 以倒净为宜，一般为5-10s ）硬化时间为了使砂壳充分硬化，砂芯应持续在加热的芯盒中硬化， 硬化时间可根 据壳厚及芯盒温度而定。时间过短，壳层未完全固化则强 度低些；时间过长,砂芯表层易 烧焦。一般控制在20-100s .热法离心铸造该工艺是在粗成形的金属型（铁型）内传统的离心铸造工艺，大多数都用在 生产管类回转体铸 件，先在铁模内腔表面涂挂一层涂料以利于取模。近 年来，已开发出适于离心铸造用覆膜 砂替代涂料生产。由于其排气效果 较差，故要求壁薄（约3mm）,且通常采用双层砂，与 铸件接触表面 采用细砂（70/140 目），外层采用粗砂（50/100 该工艺是在粗成形的金属型（铁型）内腔覆一薄层覆膜砂（3-8mm 它通过各种手段，如工艺试验、计算机模拟、经验图表等，合理地设定铁型壁厚和覆膜 砂厚度、浇注系统及覆膜砂层材 料，以达到使铸铁在一个比较有利的条件下完成充型凝固 冷却，提高其 内在品质和表面品质的目的。 我国铁型覆砂技术首先是在中小铸造企业中发展起来并成功应用的。20 世纪70 年代末， 我国建成了第一条铁型覆砂铸造生产线 年代以后， 我国铁型覆砂铸造工艺的基本研究 队伍和应用企业已形成，并得到较快 地发展。目前，我国已有近百家企业将铁型覆砂铸造 应用来生产，年产 铁型覆砂铸件10 万吨左右（主要是曲轴、凸轮轴、齿轮及出口铸件 .我国许多中小铸造企业不同程度存在铸件品质差、经济效益低和铸造生 产条件恶劣的情况 又很少有财力进行根本性的技术改造，因此有些中 小铸造企业就考虑采用投资少、见效快 的铁型覆砂铸造技术来提高自身 的竞争能力。因为铁型覆砂铸造生产的铸件平均精度为 CT7 级左右，表 面粗糙度为12.5um ,投资几十万元就能基本形成生产能力。如果大企 采用此工艺则可有效地降低生产所带来的成本。铁型覆砂铸造的主要工艺参数：铁型壁厚25mm，覆砂层厚5-8mm（适 曲轴）；铁型质量一般是型铸件质量的5倍左右；铁砂 比（铸件质量与所耗覆膜砂量之