铸造中覆膜砂制芯工艺的应用

严 倪

（海装驻重庆军事代表局，四川 泸州 646605）

铸造中覆膜砂制芯工艺的应用

严 倪

（海装驻重庆军事代表局，四川 泸州 646605）

在造型、制芯前砂粒表面上已覆盖有一层固态树脂膜的型砂、芯砂称为覆膜砂，也称壳型（芯）砂。现已发展成用热塑性酚醛树脂加潜伏性固化剂（如乌洛托品）与润滑剂（如硬脂酸钙）通过一定的覆膜工艺配制成覆膜砂，受热时在乌洛托品分解作用下，熔融的树脂由线性结构迅速转变成不熔融的体型结构，从而固化成形。覆膜砂具有良好的流动性和存放性，用它制作的砂芯强度高、尺寸精度高，便于长期存放。用覆膜砂既可制作铸型，又可制作砂芯（实体芯和壳芯），覆膜砂的型或芯既可以相互配合使用，又可以与其他砂型（芯）配合使用；覆膜砂不仅可以用于砂型铸造、金属型重力铸造或低压铸造，也可以用于铁型覆砂铸造，还可用于热法离心铸造；不仅可以用于生产钢铁金属铸件，还可以用于生产非铁合金铸件。

铝合金砂型；覆膜砂；制芯

1 覆膜砂制芯工艺在铝合金砂型铸造中的应用

1.1 覆膜砂的混制工艺

覆膜砂的配比可根据技术水平和使用性能来调整，一般配比覆膜砂时酚醛树脂占1.0%～3.0%，乌洛托品（水溶液1∶1）占10%～15%，硬脂酸钙占5%～7%，添加剂占0.1%～0.5%。

覆膜砂的混制工艺主要有冷法覆膜、温法覆膜和热法覆膜3种，其中最常用的是热法覆膜，因为该法具有树脂用量少，生产效率高等特点。

1.1.1 冷法覆膜工艺

将原砂及热固性粉状酚醛树脂加入混砂机中混拌均匀，然后加入适量的溶剂（如酒精等）继续混合，直到粉状树脂被融化黏附到砂粒表面，溶剂挥发完，出砂后经破碎、过筛即可。

1.1.2 温法覆膜工艺

将热固性液态酚醛树脂与60～80 ℃的原砂混合，混制2～3 min后出砂，然后冷却、破碎、筛分即可。

1.1.3 热法覆膜工艺

先将原砂加热到一定温度，然后分别与树脂、乌洛托品水溶液和硬脂酸钙混合搅拌，经冷却、破碎和筛分而成。将原砂加热至140～160 ℃，加入树脂混碾45～50 s，当砂温降至105～110 ℃时，加乌洛托品混碾10 s，再加硬脂酸钙混碾45～50 s，当砂温降至70 ℃以下时，卸砂——冷却——破碎10 s，然后进行筛分即可。

1.2 覆膜砂制芯工艺

覆膜砂制芯的基本工艺要求是：加热温度200～300 ℃，固化时间30～150 s，射砂压力0.15～0.6 MPa。具体参数可根据实际生产情况来调整，原则是：形状简单的砂芯、流动性好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。覆膜砂芯有实体芯和壳芯两种。

1.2.1 制作实体覆膜砂芯

覆膜砂几乎可以生产所有类型，尤其是高精度铸件的实体芯，但由于其流动性好，需对芯盒的排气方式、射嘴及芯盒密封进行特殊处理。一般制作壳体砂芯时，控制单件重2.8 kg，芯盒温度280℃，固化时间300 s，射砂压力0.6 MPa。

1.2.2 制作壳型覆膜砂芯

用覆膜砂制作壳芯通常采用摇摆式壳芯机，通过射砂、结壳、排出余砂、固化、起模等环节完成制芯过程。为了确保壳芯的质量，除了要保证覆膜砂的质量之外，还必须根据每个砂芯的具体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及强度的主要因素之一，一般控制在230～300 ℃。

（2）射砂压力及时间：射砂压力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，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。

（3）结壳：结壳时间的长短取决于砂芯壳厚，在覆膜砂质量一定的前提下，壳厚越厚，强度越高。

（4）摇摆倒砂：壳芯机在结壳阶段结束后，将芯盒射砂口朝下，以45 °角的幅度左右摇摆，倒掉未结壳的余砂。

（5）硬化：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；时间过长，砂芯表层易烧焦。

1.3 覆膜砂芯的使用

覆膜砂芯盒采用铝合金或钢铁材料制作，其结构必须与砂型铸造用模具相结合，配套制作定位结构。

下覆膜砂芯前，先将其表面的披缝清理干净，并修补好缺陷，再将其放入烘箱，于220 ℃下烘烤30 min，以去除砂芯表面的水分。如果砂芯为组合式的，需要黏结，则先用白胶黏结，再用铅粉涂料修整光滑，然后放入烘箱，于220 ℃下烘烤60 min，即可使用。下覆膜砂芯时，对好心头定位，并固定好，防止砂芯在扣箱、浇注时压弯和冲弯。浇注完后，隔30 min打箱和清理。清理时只需轻轻敲击铸件冒口，或用细铁棒击碎砂芯，即可清理干净。

2 覆膜砂制芯工艺在铝合金砂型铸造中的推广及意义

与油砂和其他树脂砂相比，覆膜砂具有以下优点：

（1）具有适宜的强度性能，既可制成高强度的壳芯覆膜砂，又可制成中强度的热心盒覆膜砂，也可制成低强度非铁合金用覆膜砂。

（2）流动性好，制出的砂芯轮廓清晰，组织致密，能够制造复杂的砂芯。

（3）砂芯表面质量好，少上或不上涂料，就可以得到较好的铸件表面质量，表面粗糙度可达Ra＝6.3～12.5 μm，尺寸精度可达CT7～CT8级。

（4）溃散性好，铸件容易清理。

（5）砂芯抗吸湿性强，存放时间长，有利于储存、运输及使用。

（6）缺点是：成本较高，能耗较大，在造型、制芯及浇注过程中会产生刺激性气味，在高温、高湿季节长时间储存时可能产生结块等。

覆膜砂制芯工艺的应用和推广、新工艺方案的引进与发展，标志着铝合金砂型铸造向高质量、高精度迈进了很大一步。

1 黄天佑主编.铸造手册——造型材料［M］.北京：机械工业出版社，2002（第2版）

2 邓文英主编.金属工艺学［M］.北京：高等教育出版社，1990（第3版）上册

3 胡 忠、张启勋、高以熹.铝镁合金铸造工艺及质量控制［M］.北京：航空工业出版社，1990

4 陆数荪等.有色铸造合金及熔炼［M］.北京：国防工业出版社，1983

5 王寿彭主编.铸件形成理论及工艺基础［M］.西安：西北工业大学出版社，1994

In Casting Membrana Tectoria Granulated Substance System Core Craft Application

Yan Ni

Before the modelling, the system core on the sand grain surface has covered has solid state resin membrane molding sand, the core granulated substance to be called the membrana tectoria granulated substance, also calls shell（core）the granulated substance. Already developed adds the latent firming agent with the thermosplastic phenolics（for example methenamine）with the lubrican（tfor example stearic acid the calcium）compounds the membrana tectoria granulated substance through certain membrana tectoria craft, when the heating under the methenamine decomposition, the fusing resin transforms the build structure which rapidly by linear structure does not fuse, thus solidification forming. The membrana tectoria granulated substance has the good fluidity and depositing, manufactures with it the granulated substance core intensity to be high, the size precision is high, is advantageous for the long－term storage. Both may manufacture the cast with the membrana tectoria granulated substance, and may manufacture the granulated substance core（entity core and shell the core）, also the membrana tectoria granulated substance or the core may coordinate the use mutually, may also（core）coordinate the use with other sand molds; The membrana tectoria granulated substance not only may use in the sand casting, the metal mold gravity casting or the low pressure casting, may also use in the iron mold duplicate granulated substance casting, but may also use in hot process centrifugal casting making;Not only may use in producing the steel and iron metal founding, but may also use in producing the non－ferrous alloy casting.

aluminum alloy sand mold; membrana tectoria granulated substance; makes the core

TG242.7

A

1000－8136（2011）06－0021－02