鑄造中覆膜砂制芯工藝的應(yīng)用

嚴(yán) 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(yīng)用

嚴(yán) 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(tài)樹脂膜的型砂、芯砂稱為覆膜砂，也稱殼型（芯）砂。現(xiàn)已發(fā)展成用熱塑性酚醛樹脂加潛伏性固化劑（如烏洛托品）與潤(rùn)滑劑（如硬脂酸鈣）通過(guò)一定的覆膜工藝配制成覆膜砂，受熱時(shí)在烏洛托品分解作用下，熔融的樹脂由線性結(jié)構(gòu)迅速轉(zhuǎn)變成不熔融的體型結(jié)構(gòu)，從而固化成形。覆膜砂具有良好的流動(dòng)性和存放性，用它制作的砂芯強(qiáng)度高、尺寸精度高，便于長(zhǎng)期存放。用覆膜砂既可制作鑄型，又可制作砂芯（實(shí)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(chǎn)鋼鐵金屬鑄件，還可以用于生產(chǎn)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(yīng)用

1.1 覆膜砂的混制工藝

覆膜砂的配比可根據(jù)技術(shù)水平和使用性能來(lái)調(diào)整，一般配比覆膜砂時(shí)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?yàn)樵摲ň哂袠渲昧可伲a(chǎn)效率高等特點(diǎn)。

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(jī)中混拌均勻，然后加入適量的溶劑（如酒精等）繼續(xù)混合，直到粉狀樹脂被融化黏附到砂粒表面，溶劑揮發(fā)完，出砂后經(jīng)破碎、過(guò)篩即可。

1.1.2 溫法覆膜工藝

將熱固性液態(tài)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(jīng)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(dāng)砂溫降至105～110 ℃時(shí)，加烏洛托品混碾10 s，再加硬脂酸鈣混碾45～50 s，當(dāng)砂溫降至70 ℃以下時(shí)，卸砂——冷卻——破碎10 s，然后進(jìn)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(shí)間30～150 s，射砂壓力0.15～0.6 MPa。具體參數(shù)可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況來(lái)調(diào)整，原則是：形狀簡(jiǎn)單的砂芯、流動(dòng)性好的覆膜砂可選擇較低的射砂壓力，細(xì)薄砂芯選擇較低的加熱溫度，加熱溫度低時(shí)可適當(dāng)延長(zhǎng)固化時(shí)間。覆膜砂芯有實(shí)體芯和殼芯兩種。

1.2.1 制作實(shí)體覆膜砂芯

覆膜砂幾乎可以生產(chǎn)所有類型，尤其是高精度鑄件的實(shí)體芯，但由于其流動(dòng)性好，需對(duì)芯盒的排氣方式、射嘴及芯盒密封進(jìn)行特殊處理。一般制作殼體砂芯時(shí)，控制單件重2.8 kg，芯盒溫度280℃，固化時(shí)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(jī)，通過(guò)射砂、結(jié)殼、排出余砂、固化、起模等環(huán)節(jié)完成制芯過(guò)程。為了確保殼芯的質(zhì)量，除了要保證覆膜砂的質(zhì)量之外，還必須根據(jù)每個(gè)砂芯的具體情況來(lái)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(qiáng)度的主要因素之一，一般控制在230～300 ℃。

（2）射砂壓力及時(shí)間：射砂壓力根據(jù)砂芯的形狀及復(fù)雜程度而定，以能使芯砂緊密地充填芯盒為宜。壓力過(guò)高時(shí)，易使砂芯出現(xiàn)縮頸和跑砂現(xiàn)象；壓力過(guò)低時(shí)，砂芯易出現(xiàn)疏松現(xiàn)象。射砂時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使已結(jié)殼的型殼滑移，造成結(jié)殼很薄；時(shí)間過(guò)短，則砂芯不能成型。

（3）結(jié)殼：結(jié)殼時(shí)間的長(zhǎng)短取決于砂芯殼厚，在覆膜砂質(zhì)量一定的前提下，殼厚越厚，強(qiáng)度越高。

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

（5）硬化：為了使砂殼充分硬化，砂芯應(yīng)持續(xù)在加熱的芯盒中硬化，硬化時(shí)間可根據(jù)殼厚及芯盒溫度而定。時(shí)間過(guò)短，殼層未完全固化則強(qiáng)度低；時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，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(jié)構(gòu)必須與砂型鑄造用模具相結(jié)合，配套制作定位結(jié)構(gòu)。

下覆膜砂芯前，先將其表面的披縫清理干凈，并修補(bǔ)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(jié)，則先用白膠黏結(jié)，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(shí)，對(duì)好心頭定位，并固定好，防止砂芯在扣箱、澆注時(shí)壓彎和沖彎。澆注完后，隔30 min打箱和清理。清理時(shí)只需輕輕敲擊鑄件冒口，或用細(xì)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(yōu)點(diǎn)：

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

（2）流動(dòng)性好，制出的砂芯輪廓清晰，組織致密，能夠制造復(fù)雜的砂芯。

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

（4）潰散性好，鑄件容易清理。

（5）砂芯抗吸濕性強(qiáng)，存放時(shí)間長(zhǎng)，有利于儲(chǔ)存、運(yùn)輸及使用。

（6）缺點(diǎn)是：成本較高，能耗較大，在造型、制芯及澆注過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生刺激性氣味，在高溫、高濕季節(jié)長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存時(shí)可能產(chǎn)生結(jié)塊等。

覆膜砂制芯工藝的應(yīng)用和推廣、新工藝方案的引進(jìn)與發(fā)展，標(biāo)志著鋁合金砂型鑄造向高質(zhì)量、高精度邁進(jìn)了很大一步。

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

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

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

4 陸數(shù)蓀等.有色鑄造合金及熔煉［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1983

5 王壽彭主編.鑄件形成理論及工藝基礎(chǔ)［M］.西安：西北工業(yè)大學(xué)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