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覆膜砂的制備

1．覆膜砂組成

一般由耐火材料、粘結(jié)劑、固化劑、潤滑劑及特殊添加劑組成。

（1）耐火材料是構(gòu)成覆膜砂的主體。對耐火材料的要求是：耐火度高、揮發(fā)物少、顆粒較圓整、堅實等。一般選用天然擦洗硅砂。對硅砂的要求是：SiO2含量高（鑄鐵及非鐵合金鑄件要求大于90%，鑄鋼件要求大于97%）；含泥量不大于0.3%（為擦洗砂）--[水洗砂含泥量規(guī)定小于；粒度①分布在相鄰3～5個篩號上；粒形圓整，角形因素應(yīng)不大于1.3；酸耗值不小于5ml。

（2）粘結(jié)劑普遍采用酚醛樹脂。

（3）固化劑通常采用烏洛托1品；潤滑劑一般采用硬脂酸鈣，其作用是防止覆膜砂結(jié)塊，增加流動性。添加劑的主要作用是改善覆膜砂的性能。

（4）覆膜砂的基本配比成分配比（質(zhì)量分數(shù)，%）說明：原砂100 擦洗砂，酚醛樹脂1.0～3.0 占原砂重，烏洛托1品（水溶液2）10～15 占樹脂重，硬脂酸鈣5～7 占樹脂重，添加劑0.1～0.5 占原砂重。1：2）10～15 占樹脂重，硬脂酸鈣5～7 占樹脂重，添加劑0.1～0.5 占原砂重。

２．覆膜砂的生產(chǎn)工藝　

覆膜砂的制備工藝主要有冷法覆膜、溫法覆膜、熱法覆膜三種，目前覆膜砂的生產(chǎn)幾乎都是采用熱覆膜法。熱法覆膜工藝是先將原砂加熱到一定溫度，然后分別與樹脂、烏洛托1品水溶液和硬脂酸鈣混合攪拌，經(jīng)冷卻破碎和篩分而成。由于配方的差異，混制工藝有所不同。目前國內(nèi)覆膜砂生產(chǎn)線的種類很多，手工加料的半自動生產(chǎn)線約有2000~2300條，電腦控制的全自動生產(chǎn)線也已經(jīng)有將近50條，有效提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品穩(wěn)定性。例如xx鑄造有限公司的自動化可視生產(chǎn)線，其加料時間控制精1確到0.1秒，加熱溫度控制精1確到1/10℃，并且可以通過視頻時時觀察混砂狀態(tài)，生產(chǎn)效率達到6噸/小時。

３．覆膜砂的主要產(chǎn)品類型　

（1）普通類覆膜砂　普通覆膜砂即傳統(tǒng)覆膜砂，其組成通常由石英砂，熱　　塑性酚醛樹脂，烏洛托1品和硬脂酸鈣構(gòu)成，不加有關(guān)添加劑，其樹脂加入量通常在一定強度要求下相對較高，不具備耐高溫，低膨脹、低發(fā)氣等特性，適用于要求不高的鑄件生產(chǎn)。

（2）高強度低發(fā)氣類覆膜砂 　特點：高強度、低膨脹、低發(fā)氣、慢發(fā)氣、抗1氧化 簡介:高強度低發(fā)氣覆膜砂是普通覆膜砂的更新?lián)Q代產(chǎn)品，通過加入有關(guān)特性的“添加劑”和采用新的配制工藝，使樹脂用量大幅度下降，其強度比普通覆膜砂高30%以上，發(fā)氣量顯著降低，并能延緩發(fā)氣速度，能更好地適應(yīng)鑄件生產(chǎn)的需要。該類覆膜砂主要適用于鑄鐵件中，鑄造扣件專用覆膜砂，中小鑄鋼、合金鑄鋼件的生產(chǎn)。目前該類覆膜砂有三個系列：GD-1高強度低發(fā)氣覆膜砂；GD-2高強度低膨脹低發(fā)氣覆膜砂；GD-3高強度低膨脹低發(fā)氣抗1氧化覆膜。

（3）耐高溫(類)覆膜砂(ND型) 　特點：耐高溫、高強度、低膨脹、低發(fā)氣、慢發(fā)氣、易潰散、抗1氧化簡介:耐高溫覆膜砂是通過特殊工藝配方技術(shù)生產(chǎn)出的具有優(yōu)異高溫性能(高溫下強度高、耐熱時間長、熱膨脹量小、發(fā)氣量低)和綜合鑄造性能的新型覆膜砂。該類覆膜砂特別適用于復雜薄壁精密的鑄鐵件(如汽車發(fā)動機缸體、缸蓋等)以及高要求的鑄鋼件(如集裝箱角和火車剎車緩；中器殼件等)的生產(chǎn)，可有效消除粘砂、變形、熱裂和氣孔等鑄造缺陷。目前該覆膜砂有四個系列：VND-1耐高溫覆膜砂. ND-2耐高溫低膨脹低發(fā)氣覆膜砂ND-3耐高溫低膨脹低發(fā)氣抗1氧化覆膜砂ND-4耐高溫高強底低膨脹低發(fā)氣覆膜

（4）易潰散類覆膜砂　具有較好的強度，同時具有優(yōu)異的低溫潰散性能，適用于生產(chǎn)有色金屬鑄件。

（5）其它特殊要求覆膜砂　為適應(yīng)不同產(chǎn)品的需要，開發(fā)出了系列特種覆膜砂如：離心鑄造用覆膜砂、激冷覆膜砂、濕態(tài)覆膜砂、防粘砂、防脈紋、防橘皮覆膜砂等。

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1、原生產(chǎn)工藝

原生產(chǎn)工藝：熔煉設(shè)備采用2.0T中頻爐和1.5T工頻爐；

QT400-15原鐵液成分為ω（C）=3.75%~3.95%、、ω（Si）=1.4%~1.7%、ω(Mn)≤0.40%、ω（P）≤0.07%、ω（S）≤0.035%；球化處理所用球化劑為1.3%~l.5%的RE3Mg8SiFe合金；

孕育處理所用孕育劑為0.7%~0.9%的75SiFe-C合金。球化處理采用兩次出鐵沖入法：先出鐵55%~60%，進行球化處理，然后加入孕育劑，再補加其余鐵液。由于球化、孕育采用傳統(tǒng)的方式，用25 mm厚的單鑄楔形試塊檢測得到的球化率一般在80%左右，即球化級別3級。

2、提高球化率的試驗方案

為提高球化率，對原來的球化和孕育處理工藝進行了改進，主要措施是：增大球化劑和孕育劑加入量、凈化鐵液、脫硫處理等。球化率仍然采用25 mm的單鑄楔形試塊進行檢測，具體方案如下：

（1）分析原工藝球化率偏低的原因，曾認為是球化劑用量較少，故將球化劑加入量由1.3%~1.4%增加到1.7%，但球化率并未達到要求。

（2）另一種猜測是認為球化率偏低可能是由于孕育不良或孕育衰1退引起，因而試驗加大孕育劑量，由0.7%~0.9%增加到1.1%，球化率亦未達到要求。

(3)繼續(xù)分析認為鐵液夾雜較多、球化干擾元素偏高等可能是造成球化率偏低的原因，因而對鐵液進行高溫凈化，高溫凈化溫度一般控制在1 500±10℃，但其球化率仍未突破90%。

(4) ω（S）量高嚴重消耗球化劑量并加速球化衰1退，因此增加脫硫處理，將原鐵液ω（S）量從原來的0.035%降低到0.020%以下，但球化率也只達到86%。以上4種方案的試驗結(jié)果如表1所示，楔形試塊的組織和力學性能均未達到要求。

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從澆鑄到鑄件凝固成殼期間，砂型、砂芯發(fā)生氣體浸入金屬液1、它的形狀特征：團球形、梨形、淚滴形，小頭所指是氣體來源的方向。

2、表面面貌：孔壁平滑，鑄件侵入氣體主要成分是CO時，孔壁呈藍色；是氫氣時，孔壁是金屬色，發(fā)亮；是水蒸氣時，孔壁是氧化色，孔壁發(fā)暗，灰色。

3、一般尺寸較大，在幾毫米以上。

4、部位：按澆注位置來說，常處于鑄件上表面，生產(chǎn)扣件專用覆膜砂，去掉澆冒口或氣針1后可看到，有的粗加工后表現(xiàn)出來。

5、分布：大多情況下是單個或幾個聚集的尺寸較大的氣孔，很少成為彌散性氣孔或針1·孔。形成機理

砂型：砂型中的氣體侵入金屬液，分為兩種：

①不潤濕型：組成砂型型砂粒度細、強度高、緊實度大（硬），如靜壓線造型。高溫鐵水遇到濕砂型，表面水分極度氣化膨脹，在砂型毛細管內(nèi)形成較高壓力，一部分向外透過砂型排入大氣，一部分因壓力大，超過鐵水靜壓力，克服表面張力，便進入鐵水中，關(guān)系式為：PA>Po+PM+PN

PA——表示氣體侵入壓力

Po——型腔中氣體壓力，即標準大氣壓PM——金屬液靜壓力

PN——金屬液表面阻力（表面張力和粘度）

②金屬液潤濕型壁時也就是型砂組成砂粒較粗、緊實度較低情況，砂粒間孔隙較大，有利于氣體排出，但也使鐵液容易滲入到砂粒孔隙中，形成機械粘砂，并堵死氣體通道，并且濕砂型都有氣體遷移問題，砂型表面水分100%氣化，要比原水分體積大三倍，1300℃多度鐵水能使水份離子化，就是分解成O與H，體積又要擴大幾倍，并迅速向壓力小、濕度低的深層轉(zhuǎn)移，形成水份聚集區(qū)，還原成水，堵塞了氣體通道，提高了氣體壓力，向四處擴散，同時一部分侵入到鐵水中，當金屬液充滿型腔時，由于砂粒間隙大，鐵水易侵入，興隆臺區(qū)扣件專用覆膜砂，不利于上型排氣，型腔內(nèi)氣體會聚集在界面上形成氣坑或皮下大氣孔。總之，金屬液不潤濕型壁時，有利于防止粘砂，但易使氣體侵入形成氣孔，潤濕型壁時有利于防止侵入氣孔，但易形成機械粘砂。

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