覆膜砂用酚醛树脂铸造在铸造领域面临的问题

覆膜砂铸造在铸造领域有着悠久的历史，毛坯的产值也相当大； 然而，采用覆膜砂铸造生产精密铸件时，面临着诸多困难：粘砂（愈合）、冷隔、气孔等。 如何解决这个问题还有待进一步阐述。

1、覆膜砂的认识和了解（覆膜砂属于有机结合剂、芯砂）：

(1)覆膜砂的特点：适宜的硬度性能； 流动性好，型腔和砂芯轮廓清晰，结构致密，可生产复杂砂芯； 模具型腔（型芯）表面质量好，表面粗糙度可达Ra=6.3～12.5μm，规格精度可达CT7～CT9级； 散热性好，毛坯易于去除。

（2）适用范围：覆膜砂可用于制作型腔、砂芯。 覆膜砂型或型芯可以相互配合使用，也可以与其他型腔（型芯）配合使用； 铁型砂型铸造也可采用金属型重力铸造或低压铸造，以及热力离心铸造； 除用于生产铸铁和有色合金零件外，还可用于生产铸件。

2、覆膜砂的制备： 1）覆膜砂通常由耐火材料、结合剂、固化剂、润滑剂和特殊添加剂组成。

(1)耐火材料是覆膜砂的主体。 对耐火材料的要求是：耐火度高、挥发分少、颗粒较圆、坚固等。通常采用摩擦方解石。 对方解石的要求是：SiO2浓度高（铸铁及有色合金件小于90%，铸件小于97%）； 含泥量不小于0.3%（用于抹砂）--【洗砂含泥量规定】 大于； 细度①分布在相邻的3～5个筛目上； 颗粒形状圆润，角形诱导不应小于1.3； 酸消耗值不应大于5ml。

(2)热固性树脂常用作粘合剂。

(3)乌洛托品一般用作固化剂； 硼酸钙通常用作润滑剂，其作用是避免覆膜砂结块，降低流动性。 添加剂的主要作用是改善覆膜砂的性能。

（4）覆膜砂基本配比 成分比例（质量分数，%） 说明 原砂 100 抹砂 热固性树脂 1.0~3.0%

1）树脂重油酸钙10-15%树脂重量5-7%添加剂原砂重量0.1-0.5%

2）覆膜砂的生产工艺覆膜砂的制备工艺主要有冷覆膜、温覆膜和热覆膜。 目前覆膜砂的生产几乎全部采用热覆膜法。 热涂工艺是将原砂加热到相应湿度，然后与树脂、乌洛托品水碱液、油酸钙混合搅拌，然后冷却、粉碎、过筛。 由于配方不同，混合工艺也不同。

3）覆膜砂主要产品类型

（1）普通覆膜砂介绍：普通覆膜砂就是传统的覆膜砂，一般由石英砂、热塑性热固性树脂、乌洛托品和油酸钙组成，不添加相关添加剂覆膜砂用酚醛树脂，树脂添加量一般比较高在相应硬度要求下，不具有耐低温、低膨胀、低发气等特点，适合生产要求不高的铸钢。

（2）高硬度低发气覆膜砂特点：高硬度、低膨胀、低发气、慢发气、抗氧化简介：高硬度低发气覆膜砂是普通覆膜砂的更新换代产品。 通过添加相关特性的“添加剂”，采用新的制备工艺，使树脂用量大大增加，其硬度比普通覆膜砂高30%以上，气体产生量显着减少，气体产生的速度可以减慢。 完全适应铸钢生产的需要。 此类覆膜砂主要适用于铸铁件、中小型铸件、合金铸件的生产。 目前该类覆膜砂有三个系列：GD-1高硬度低发气覆膜砂；  GD-2高硬度、低膨胀、低发气覆膜砂；  GD-3高硬度、低膨胀、低发气抗氧化涂层。

（3）耐低温（级）覆膜砂（ND型）特点：耐低温、高硬度、低膨胀、低发气、慢发气、易消散、抗氧化具有优异低温性能的新型覆膜砂采用配方技术生产的性能（低温硬度高、耐热时间长、热膨胀小、气体产生量低）和综合铸造性能。 此类覆膜砂非常适合生产复杂、薄壁精密铸铁件（如汽车底盘发动机、缸盖等），能有效去除粘砂、变形、热裂纹、气孔等铸造缺陷。目前覆膜砂有四个系列： VND-1耐低温覆膜砂。  ND-2 耐低温、低膨胀、低发气覆膜砂 ND-3 耐低温、低膨胀、低发气、抗氧化覆膜砂 ND-4 耐低温、高强底、低膨胀、低放气涂层

(4)易消散覆膜砂硬度好，高温消散性能优良，适合有色金属零件的生产。

（5）其他特殊要求覆膜砂为了满足不同产品的需要，开发了一系列专用覆膜砂，如：离心铸造用覆膜砂、激冷覆膜砂、湿法覆膜砂、防粘砂、抗脉纹、抗橘皮覆膜砂等。同时2004年推出的快速固化覆膜砂，可在各种性能的基础上提高固化率30-70%，有效提高生产效率，节约成本。活力。

3、覆膜砂芯制作主要工艺流程：

加热温度200-300℃，养护时间30-150s，射砂压力0.15-0.60MPa。 对于形状简单的砂芯和流动性好的覆膜砂，可以选择较低的射砂压力，对于细砂芯覆膜砂用酚醛树脂，可以选择较低的加热温度，加热温度较低时，可以适当延长养护时间。 覆膜砂所用的树脂是热固性树脂。

制芯工艺优点：硬度性能合适； 流动性好； 砂芯表面质量好（Ra=6.3-12.5μm）； 砂芯抗吸湿能力强； 散热性好，易于清除毛坯。

1、模具（模具）温度：型腔温度是影响型壳长度和硬度的主要因素之一，通常控制在220-260℃，并按以下原则选择：

(1)保证有足够的热量使覆膜砂上的树脂软化、固化；

（2）保证生产出所需的壳厚度，且壳（芯）表面不结焦；

(3)尽量减少结皮硬化时间，增加原料丰度。

2、射砂压力和时间：射砂时间通常控制在3-10s内，时间太短则无法形成型腔（型芯）。 射砂压力通常为0.6MPa左右； 压力过高时，容易造成射出不足或松动。  3、硬化时间：硬化时间的长短主要取决于型腔（型芯）的长度和型腔的温度，通常在60-120s左右。 时间太短，壳固化不完全，壳层硬度低； 时间过长，型腔（型芯）表层易烧焦，影响坯料质量。 覆膜砂造型（型芯）工艺参数举例：序号、图号、型壳厚度（㎜）、重量（㎏）、型腔温度（℃）、注砂时间（s）、硬化时间（s）1（导套) DN80-058～102.5 ～2.6220～2402～360～802 (外壳) DN05-0110～123.75～3.8240～2603～580～100

4、射芯机工作原理：射砂时，压缩空气快速进入射砂缸，推动砂粒通过地层间隙，产生砂气流，使芯砂注入岩芯中箱体高速运转，芯砂填充在芯箱内。 盒子同时获得坚固性。

五、覆膜砂应用中存在的问题及解决办法 制芯方法有多种，一般可定义为热塑法和冷定型技术。 覆膜砂制芯方法属于聚酰亚胺法。 任何制芯方法都有其自身的优点和缺点，主要取决于产品质量要求、复杂程度、生产批量、生产成本、产品价格等综合激励来决定采用哪种制芯方法。 对于坯型腔表面质量要求高、规格精度高、形状复杂的型芯，采用覆膜砂制作型芯非常有效。 如：卡车底盘缸盖进排气道砂芯、水道砂芯、油道砂芯、缸体水道砂芯、油道砂芯、进气歧管、排气歧管壳芯砂芯、流量油压阀的通道砂芯、汽车涡轮增压器的空气通道砂芯等。而且，覆膜砂在使用过程中经常会遇到一些问题。 这里仅讨论作品中的一两个感受。

1 覆膜砂硬度和发气量的测定方法 在原砂和树脂质量不变的前提下，影响覆膜砂硬度的关键因素主要由热固性树脂的添加量决定。 如果热固性树脂添加量多，硬度会增加，但气体产生量也会减少，塌陷也会增加。 因此，在生产和应用中，须控制覆膜砂的硬度，减少气体的产生，改善耗散，在制定硬度标准时须找到一个平衡点。 这个平衡点是在铸造时不变形、不断芯的前提下保证砂芯的表面质量和硬度。 这样既能保证坯料的表面质量和规格精度，又能减少气体的产生，减少铸件的气孔缺陷，提高砂芯的产砂性能。 对于砂芯储存，运输时可采用站具和砂芯车，并在其前面铺设10mm-15mm厚的海绵，可减少砂芯的磨损率。

2、覆膜砂芯的储存期限：任何砂芯都会吸收水分，特别是在空气相对温度较高的北方地区。 工艺文件中须规定砂芯的储存期限，可采用精益生产先进先出的生产方式，减少砂芯储存量和储存期限。 各企业应结合自身厂况和当地气候条件确定砂芯的储存期限。

3、控制覆膜砂的供货质量：覆膜砂进厂时须附有供应商的质量保证资料，但企业会按照抽样标准进行检测，合格后方可入库。测试。 当企业抽样监测不合格时，质保和技术部门会做出处理结果，对供应商做出让步接受或退款。

4 合格的覆膜砂在制芯时发现破碎、变形。 制芯时砂芯龟裂变形一般是由于覆膜砂硬度低造成的。 事实上，型芯断裂变形会涉及到很多生产工序。 一旦出现异常情况，须查明真正原因，才能解决。 具体原因如下：

1）制芯时磨具的温度和模具停留时间与砂芯结皮的硬化长度是否满足工艺要求有关。 工艺中规定的工艺参数须有一个范围，这个范围需要通过操作者的技能来调整。 当研磨体温度处于上限的时侯，模具保持时间可取下限，当模具温度处于下限的时侯，模具保持时间可取上限。 操作人员需要不断接受培训，提高操作技能。

2）制芯时热固性树脂和砂子会粘在磨具上，须及时清除并喷上脱模剂，否则开模时砂芯会扭曲或变形。

3）热芯盒磨具静模上的弹簧顶杆因常年在低温下工作，会产生弹性失效，导致砂芯断裂或变形。 须及时更换弹簧。

4）动模不平行或不在同一中心线上。 合模时，在油缸或气缸的压力下，定位销后端有斜面，模具仍会紧密闭合，但开模时，动模清河模具仍会恢复原状使砂芯开裂或变形。 这些情况，射砂时砂子就会跑完，砂芯的规格就会变大。 解决的办法是及时调整磨具的平行度和同轴度。

5）在壳芯机上生产空心砂芯时，未硬化的覆膜砂从砂芯中倒出，需要重复使用时，须将未使用的覆膜砂过筛，按3：7的比例混合。 这样才能保证壳芯砂芯的表面质量和硬度。