覆膜砂用酚醛樹脂鑄造在鑄造領域面臨的問題

覆膜砂鑄造在鑄造領域有著悠久的歷史，毛坯的產值也相當大； 然而，采用覆膜砂鑄造生產精密鑄件時，面臨著諸多困難：粘砂（愈合）、冷隔、氣孔等。 如何解決這個問題還有待進一步闡述。

1、覆膜砂的認識和了解（覆膜砂屬于有機結合劑、芯砂）：

(1)覆膜砂的特點：適宜的硬度性能； 流動性好，型腔和砂芯輪廓清晰，結構致密，可生產復雜砂芯； 模具型腔（型芯）表面質量好，表面粗糙度可達Ra=6.3～12.5μm，規格精度可達CT7～CT9級； 散熱性好，毛坯易于去除。

（2）適用范圍：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，也可以與其他型腔（型芯）配合使用； 鐵型砂型鑄造也可采用金屬型重力鑄造或低壓鑄造，以及熱力離心鑄造； 除用于生產鑄鐵和有色合金零件外，還可用于生產鑄件。

2、覆膜砂的制備： 1）覆膜砂通常由耐火材料、結合劑、固化劑、潤滑劑和特殊添加劑組成。

(1)耐火材料是覆膜砂的主體。 對耐火材料的要求是：耐火度高、揮發分少、顆粒較圓、堅固等。通常采用摩擦方解石。 對方解石的要求是：SiO2濃度高（鑄鐵及有色合金件小于90%，鑄件小于97%）； 含泥量不小于0.3%（用于抹砂）--【洗砂含泥量規定】 大于； 細度①分布在相鄰的3～5個篩目上； 顆粒形狀圓潤，角形誘導不應小于1.3； 酸消耗值不應大于5ml。

(2)熱固性樹脂常用作粘合劑。

(3)烏洛托品一般用作固化劑； 硼酸鈣通常用作潤滑劑，其作用是避免覆膜砂結塊，降低流動性。 添加劑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（質量分數，%） 說明 原砂 100 抹砂 熱固性樹脂 1.0~3.0%

1）樹脂重油酸鈣10-15%樹脂重量5-7%添加劑原砂重量0.1-0.5%

2）覆膜砂的生產工藝覆膜砂的制備工藝主要有冷覆膜、溫覆膜和熱覆膜。 目前覆膜砂的生產幾乎全部采用熱覆膜法。 熱涂工藝是將原砂加熱到相應濕度，然后與樹脂、烏洛托品水堿液、油酸鈣混合攪拌，然后冷卻、粉碎、過篩。 由于配方不同，混合工藝也不同。

3）覆膜砂主要產品類型

（1）普通覆膜砂介紹：普通覆膜砂就是傳統的覆膜砂，一般由石英砂、熱塑性熱固性樹脂、烏洛托品和油酸鈣組成，不添加相關添加劑覆膜砂用酚醛樹脂，樹脂添加量一般比較高在相應硬度要求下，不具有耐低溫、低膨脹、低發氣等特點，適合生產要求不高的鑄鋼。

（2）高硬度低發氣覆膜砂特點：高硬度、低膨脹、低發氣、慢發氣、抗氧化簡介：高硬度低發氣覆膜砂是普通覆膜砂的更新換代產品。 通過添加相關特性的“添加劑”，采用新的制備工藝，使樹脂用量大大增加，其硬度比普通覆膜砂高30%以上，氣體產生量顯著減少，氣體產生的速度可以減慢。 完全適應鑄鋼生產的需要。 此類覆膜砂主要適用于鑄鐵件、中小型鑄件、合金鑄件的生產。 目前該類覆膜砂有三個系列：GD-1高硬度低發氣覆膜砂；  GD-2高硬度、低膨脹、低發氣覆膜砂；  GD-3高硬度、低膨脹、低發氣抗氧化涂層。

（3）耐低溫（級）覆膜砂（ND型）特點：耐低溫、高硬度、低膨脹、低發氣、慢發氣、易消散、抗氧化具有優異低溫性能的新型覆膜砂采用配方技術生產的性能（低溫硬度高、耐熱時間長、熱膨脹小、氣體產生量低）和綜合鑄造性能。 此類覆膜砂非常適合生產復雜、薄壁精密鑄鐵件（如汽車底盤發動機、缸蓋等），能有效去除粘砂、變形、熱裂紋、氣孔等鑄造缺陷。目前覆膜砂有四個系列： VND-1耐低溫覆膜砂。  ND-2 耐低溫、低膨脹、低發氣覆膜砂 ND-3 耐低溫、低膨脹、低發氣、抗氧化覆膜砂 ND-4 耐低溫、高強底、低膨脹、低放氣涂層

(4)易消散覆膜砂硬度好，高溫消散性能優良，適合有色金屬零件的生產。

（5）其他特殊要求覆膜砂為了滿足不同產品的需要，開發了一系列專用覆膜砂，如：離心鑄造用覆膜砂、激冷覆膜砂、濕法覆膜砂、防粘砂、抗脈紋、抗橘皮覆膜砂等。同時2004年推出的快速固化覆膜砂，可在各種性能的基礎上提高固化率30-70%，有效提高生產效率，節約成本。活力。

3、覆膜砂芯制作主要工藝流程：

加熱溫度200-300℃，養護時間30-150s，射砂壓力0.15-0.60MPa。 對于形狀簡單的砂芯和流動性好的覆膜砂，可以選擇較低的射砂壓力，對于細砂芯覆膜砂用酚醛樹脂，可以選擇較低的加熱溫度，加熱溫度較低時，可以適當延長養護時間。 覆膜砂所用的樹脂是熱固性樹脂。

制芯工藝優點：硬度性能合適； 流動性好； 砂芯表面質量好（Ra=6.3-12.5μm）； 砂芯抗吸濕能力強； 散熱性好，易于清除毛坯。

1、模具（模具）溫度：型腔溫度是影響型殼長度和硬度的主要因素之一，通常控制在220-260℃，并按以下原則選擇：

(1)保證有足夠的熱量使覆膜砂上的樹脂軟化、固化；

（2）保證生產出所需的殼厚度，且殼（芯）表面不結焦；

(3)盡量減少結皮硬化時間，增加原料豐度。

2、射砂壓力和時間：射砂時間通常控制在3-10s內，時間太短則無法形成型腔（型芯）。 射砂壓力通常為0.6MPa左右； 壓力過高時，容易造成射出不足或松動。  3、硬化時間：硬化時間的長短主要取決于型腔（型芯）的長度和型腔的溫度，通常在60-120s左右。 時間太短，殼固化不完全，殼層硬度低； 時間過長，型腔（型芯）表層易燒焦，影響坯料質量。 覆膜砂造型（型芯）工藝參數舉例：序號、圖號、型殼厚度（㎜）、重量（㎏）、型腔溫度（℃）、注砂時間（s）、硬化時間（s）1（導套) DN80-058～102.5 ～2.6220～2402～360～802 (外殼) DN05-0110～123.75～3.8240～2603～580～100

4、射芯機工作原理：射砂時，壓縮空氣快速進入射砂缸，推動砂粒通過地層間隙，產生砂氣流，使芯砂注入巖芯中箱體高速運轉，芯砂填充在芯箱內。 盒子同時獲得堅固性。

五、覆膜砂應用中存在的問題及解決辦法 制芯方法有多種，一般可定義為熱塑法和冷定型技術。 覆膜砂制芯方法屬于聚酰亞胺法。 任何制芯方法都有其自身的優點和缺點，主要取決于產品質量要求、復雜程度、生產批量、生產成本、產品價格等綜合激勵來決定采用哪種制芯方法。 對于坯型腔表面質量要求高、規格精度高、形狀復雜的型芯，采用覆膜砂制作型芯非常有效。 如：卡車底盤缸蓋進排氣道砂芯、水道砂芯、油道砂芯、缸體水道砂芯、油道砂芯、進氣歧管、排氣歧管殼芯砂芯、流量油壓閥的通道砂芯、汽車渦輪增壓器的空氣通道砂芯等。而且，覆膜砂在使用過程中經常會遇到一些問題。 這里僅討論作品中的一兩個感受。

1 覆膜砂硬度和發氣量的測定方法 在原砂和樹脂質量不變的前提下，影響覆膜砂硬度的關鍵因素主要由熱固性樹脂的添加量決定。 如果熱固性樹脂添加量多，硬度會增加，但氣體產生量也會減少，塌陷也會增加。 因此，在生產和應用中，須控制覆膜砂的硬度，減少氣體的產生，改善耗散，在制定硬度標準時須找到一個平衡點。 這個平衡點是在鑄造時不變形、不斷芯的前提下保證砂芯的表面質量和硬度。 這樣既能保證坯料的表面質量和規格精度，又能減少氣體的產生，減少鑄件的氣孔缺陷，提高砂芯的產砂性能。 對于砂芯儲存，運輸時可采用站具和砂芯車，并在其前面鋪設10mm-15mm厚的海綿，可減少砂芯的磨損率。

2、覆膜砂芯的儲存期限：任何砂芯都會吸收水分，特別是在空氣相對溫度較高的北方地區。 工藝文件中須規定砂芯的儲存期限，可采用精益生產先進先出的生產方式，減少砂芯儲存量和儲存期限。 各企業應結合自身廠況和當地氣候條件確定砂芯的儲存期限。

3、控制覆膜砂的供貨質量：覆膜砂進廠時須附有供應商的質量保證資料，但企業會按照抽樣標準進行檢測，合格后方可入庫。測試。 當企業抽樣監測不合格時，質保和技術部門會做出處理結果，對供應商做出讓步接受或退款。

4 合格的覆膜砂在制芯時發現破碎、變形。 制芯時砂芯龜裂變形一般是由于覆膜砂硬度低造成的。 事實上，型芯斷裂變形會涉及到很多生產工序。 一旦出現異常情況，須查明真正原因，才能解決。 具體原因如下：

1）制芯時磨具的溫度和模具停留時間與砂芯結皮的硬化長度是否滿足工藝要求有關。 工藝中規定的工藝參數須有一個范圍，這個范圍需要通過操作者的技能來調整。 當研磨體溫度處于上限的時侯，模具保持時間可取下限，當模具溫度處于下限的時侯，模具保持時間可取上限。 操作人員需要不斷接受培訓，提高操作技能。

2）制芯時熱固性樹脂和砂子會粘在磨具上，須及時清除并噴上脫模劑，否則開模時砂芯會扭曲或變形。

3）熱芯盒磨具靜模上的彈簧頂桿因常年在低溫下工作，會產生彈性失效，導致砂芯斷裂或變形。 須及時更換彈簧。

4）動模不平行或不在同一中心線上。 合模時，在油缸或氣缸的壓力下，定位銷后端有斜面，模具仍會緊密閉合，但開模時，動模清河模具仍會恢復原狀使砂芯開裂或變形。 這些情況，射砂時砂子就會跑完，砂芯的規格就會變大。 解決的辦法是及時調整磨具的平行度和同軸度。

5）在殼芯機上生產空心砂芯時，未硬化的覆膜砂從砂芯中倒出，需要重復使用時，須將未使用的覆膜砂過篩，按3：7的比例混合。 這樣才能保證殼芯砂芯的表面質量和硬度。