鑄造中覆膜砂制芯工藝的應用

嚴 倪

（海裝駐重慶軍事代表局，四川 瀘州 646605）

鑄造中覆膜砂制芯工藝的應用

嚴 倪

（海裝駐重慶軍事代表局，四川 瀘州 646605）

在造型、制芯前砂粒表面上已覆蓋有一層固態樹脂膜的型砂、芯砂稱為覆膜砂，也稱殼型（芯）砂?，F已發展成用熱塑性酚醛樹脂加潛伏性固化劑（如烏洛托品）與潤滑劑（如硬脂酸鈣）通過一定的覆膜工藝配制成覆膜砂，受熱時在烏洛托品分解作用下，熔融的樹脂由線性結構迅速轉變成不熔融的體型結構，從而固化成形。覆膜砂具有良好的流動性和存放性，用它制作的砂芯強度高、尺寸精度高，便于長期存放。用覆膜砂既可制作鑄型，又可制作砂芯（實體芯和殼芯），覆膜砂的型或芯既可以相互配合使用，又可以與其他砂型（芯）配合使用；覆膜砂不僅可以用于砂型鑄造、金屬型重力鑄造或低壓鑄造，也可以用于鐵型覆砂鑄造，還可用于熱法離心鑄造；不僅可以用于生產鋼鐵金屬鑄件，還可以用于生產非鐵合金鑄件。

鋁合金砂型；覆膜砂；制芯

1 覆膜砂制芯工藝在鋁合金砂型鑄造中的應用

1.1 覆膜砂的混制工藝

覆膜砂的配比可根據技術水平和使用性能來調整，一般配比覆膜砂時酚醛樹脂占1.0%～3.0%，烏洛托品（水溶液1∶1）占10%～15%，硬脂酸鈣占5%～7%，添加劑占0.1%～0.5%。

覆膜砂的混制工藝主要有冷法覆膜、溫法覆膜和熱法覆膜3種，其中最常用的是熱法覆膜，因為該法具有樹脂用量少，生產效率高等特點。

1.1.1 冷法覆膜工藝

將原砂及熱固性粉狀酚醛樹脂加入混砂機中混拌均勻，然后加入適量的溶劑（如酒精等）繼續混合，直到粉狀樹脂被融化黏附到砂粒表面，溶劑揮發完，出砂后經破碎、過篩即可。

1.1.2 溫法覆膜工藝

將熱固性液態酚醛樹脂與60～80 ℃的原砂混合，混制2～3 min后出砂，然后冷卻、破碎、篩分即可。

1.1.3 熱法覆膜工藝

先將原砂加熱到一定溫度，然后分別與樹脂、烏洛托品水溶液和硬脂酸鈣混合攪拌，經冷卻、破碎和篩分而成。將原砂加熱至140～160 ℃，加入樹脂混碾45～50 s，當砂溫降至105～110 ℃時，加烏洛托品混碾10 s，再加硬脂酸鈣混碾45～50 s，當砂溫降至70 ℃以下時，卸砂——冷卻——破碎10 s，然后進行篩分即可。

1.2 覆膜砂制芯工藝

覆膜砂制芯的基本工藝要求是：加熱溫度200～300 ℃，固化時間30～150 s，射砂壓力0.15～0.6 MPa。具體參數可根據實際生產情況來調整，原則是：形狀簡單的砂芯、流動性好的覆膜砂可選擇較低的射砂壓力，細薄砂芯選擇較低的加熱溫度，加熱溫度低時可適當延長固化時間。覆膜砂芯有實體芯和殼芯兩種。

1.2.1 制作實體覆膜砂芯

覆膜砂幾乎可以生產所有類型，尤其是高精度鑄件的實體芯，但由于其流動性好，需對芯盒的排氣方式、射嘴及芯盒密封進行特殊處理。一般制作殼體砂芯時，控制單件重2.8 kg，芯盒溫度280℃，固化時間300 s，射砂壓力0.6 MPa。

1.2.2 制作殼型覆膜砂芯

用覆膜砂制作殼芯通常采用搖擺式殼芯機，通過射砂、結殼、排出余砂、固化、起模等環節完成制芯過程。為了確保殼芯的質量，除了要保證覆膜砂的質量之外，還必須根據每個砂芯的具體情況來選擇合理的制芯工藝。

（1）芯盒溫度：芯盒溫度是影響殼層厚度及強度的主要因素之一，一般控制在230～300 ℃。

（2）射砂壓力及時間：射砂壓力根據砂芯的形狀及復雜程度而定，以能使芯砂緊密地充填芯盒為宜。壓力過高時，易使砂芯出現縮頸和跑砂現象；壓力過低時，砂芯易出現疏松現象。射砂時間過長，使已結殼的型殼滑移，造成結殼很??；時間過短，則砂芯不能成型。

（3）結殼：結殼時間的長短取決于砂芯殼厚，在覆膜砂質量一定的前提下，殼厚越厚，強度越高。

（4）搖擺倒砂：殼芯機在結殼階段結束后，將芯盒射砂口朝下，以45 °角的幅度左右搖擺，倒掉未結殼的余砂。

（5）硬化：為了使砂殼充分硬化，砂芯應持續在加熱的芯盒中硬化，硬化時間可根據殼厚及芯盒溫度而定。時間過短，殼層未完全固化則強度低；時間過長，砂芯表層易燒焦。

1.3 覆膜砂芯的使用

覆膜砂芯盒采用鋁合金或鋼鐵材料制作，其結構必須與砂型鑄造用模具相結合，配套制作定位結構。

下覆膜砂芯前，先將其表面的披縫清理干凈，并修補好缺陷，再將其放入烘箱，于220 ℃下烘烤30 min，以去除砂芯表面的水分。如果砂芯為組合式的，需要黏結，則先用白膠黏結，再用鉛粉涂料修整光滑，然后放入烘箱，于220 ℃下烘烤60 min，即可使用。下覆膜砂芯時，對好心頭定位，并固定好，防止砂芯在扣箱、澆注時壓彎和沖彎。澆注完后，隔30 min打箱和清理。清理時只需輕輕敲擊鑄件冒口，或用細鐵棒擊碎砂芯，即可清理干凈。

2 覆膜砂制芯工藝在鋁合金砂型鑄造中的推廣及意義

與油砂和其他樹脂砂相比，覆膜砂具有以下優點：

（1）具有適宜的強度性能，既可制成高強度的殼芯覆膜砂，又可制成中強度的熱心盒覆膜砂，也可制成低強度非鐵合金用覆膜砂。

（2）流動性好，制出的砂芯輪廓清晰，組織致密，能夠制造復雜的砂芯。

（3）砂芯表面質量好，少上或不上涂料，就可以得到較好的鑄件表面質量，表面粗糙度可達Ra＝6.3～12.5 μm，尺寸精度可達CT7～CT8級。

（4）潰散性好，鑄件容易清理。

（5）砂芯抗吸濕性強，存放時間長，有利于儲存、運輸及使用。

（6）缺點是：成本較高，能耗較大，在造型、制芯及澆注過程中會產生刺激性氣味，在高溫、高濕季節長時間儲存時可能產生結塊等。

覆膜砂制芯工藝的應用和推廣、新工藝方案的引進與發展，標志著鋁合金砂型鑄造向高質量、高精度邁進了很大一步。

1 黃天佑主編.鑄造手冊——造型材料［M］.北京：機械工業出版社，2002（第2版）

2 鄧文英主編.金屬工藝學［M］.北京：高等教育出版社，1990（第3版）上冊

3 胡 忠、張啟勛、高以熹.鋁鎂合金鑄造工藝及質量控制［M］.北京：航空工業出版社，1990

4 陸數蓀等.有色鑄造合金及熔煉［M］.北京：國防工業出版社，1983

5 王壽彭主編.鑄件形成理論及工藝基礎［M］.西安：西北工業大學出版社，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