覆膜砂制造工藝流程詳細(xì)介紹引言在現(xiàn)代鑄造工業(yè)中，覆膜砂以其優(yōu)異的性能扮演著不可或缺的角色。它是一種在砂粒表面包覆一層固態(tài)樹(shù)脂膜的型砂或芯砂，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、管件、閥門(mén)、泵體等復(fù)雜鑄件的生產(chǎn)，尤其適用于制造形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的砂芯。深入了解覆膜砂的制造工藝流程，對(duì)于優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提升鑄件性能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文將從原材料入手，詳細(xì)闡述覆膜砂制造的完整工藝過(guò)程，力求為相關(guān)從業(yè)者提供一份專(zhuān)業(yè)且實(shí)用的技術(shù)參考。一、原材料準(zhǔn)備與處理覆膜砂的質(zhì)量首先取決于原材料的品質(zhì)及其預(yù)處理工藝。這一環(huán)節(jié)是后續(xù)所有工序的基礎(chǔ)，直接影響最終產(chǎn)品的性能。1.1原砂的選擇與處理原砂是覆膜砂的主體，其性能對(duì)覆膜砂的流動(dòng)性、透氣性、強(qiáng)度及鑄件表面質(zhì)量有顯著影響。通常選用天然硅砂，有時(shí)也會(huì)根據(jù)特殊需求選用鋯砂、鉻鐵礦砂等特種砂。對(duì)原砂的基本要求包括：*粒度與粒度分布：根據(jù)鑄件大小、壁厚及表面質(zhì)量要求選擇適宜的粒度。粒度分布應(yīng)集中，以保證良好的流動(dòng)性和透氣性。*含泥量：泥分的存在會(huì)消耗樹(shù)脂，降低覆膜砂強(qiáng)度，因此必須嚴(yán)格控制，通常要求低于一定標(biāo)準(zhǔn)。*酸耗值：反映砂粒表面活性，過(guò)高會(huì)消耗過(guò)多樹(shù)脂，影響覆膜效果和砂芯性能。*灼燒減量：控制砂中有機(jī)雜質(zhì)含量。原砂在使用前通常需要進(jìn)行擦洗、篩分、烘干等處理，以去除雜質(zhì)，調(diào)整粒度，并降低水分。烘干后的砂溫需控制在一定范圍內(nèi)，避免影響后續(xù)樹(shù)脂包覆。1.2樹(shù)脂的選擇與準(zhǔn)備樹(shù)脂是覆膜砂的核心粘結(jié)劑，其種類(lèi)和性能直接決定了覆膜砂的強(qiáng)度、耐熱性、流動(dòng)性等關(guān)鍵指標(biāo)。常用的樹(shù)脂包括酚醛樹(shù)脂（如線(xiàn)性酚醛樹(shù)脂）、脲醛樹(shù)脂等，其中酚醛樹(shù)脂因其綜合性能優(yōu)良而被廣泛采用。選擇樹(shù)脂時(shí)需考慮其軟化點(diǎn)、粘度、游離酚含量、聚合速度等參數(shù)。樹(shù)脂通常為固體顆粒或片狀，在使用前可能需要進(jìn)行預(yù)熱或粉碎，以便于后續(xù)與砂粒均勻混合及包覆。1.3固化劑的選擇固化劑的作用是引發(fā)或促進(jìn)樹(shù)脂的固化反應(yīng)，使包覆在砂粒表面的樹(shù)脂膜在一定溫度下迅速固化，形成具有一定強(qiáng)度的粘結(jié)橋。常用的固化劑有烏洛托品（六亞甲基四胺），它在加熱時(shí)會(huì)分解產(chǎn)生甲醛，與酚醛樹(shù)脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。固化劑的加入量需精確控制，過(guò)少則固化不完全，砂芯強(qiáng)度不足；過(guò)多則可能導(dǎo)致砂芯發(fā)脆，或在儲(chǔ)存過(guò)程中出現(xiàn)“自硬”現(xiàn)象。固化劑通常為粉末狀，需保證其分散均勻。1.4潤(rùn)滑劑及其他添加劑為改善覆膜砂的流動(dòng)性、脫模性，減少結(jié)塊現(xiàn)象，并提高砂芯的表面質(zhì)量，通常會(huì)在覆膜砂中加入少量潤(rùn)滑劑，如硬脂酸鈣、硬脂酸鋅等。根據(jù)特定需求，還可能添加其他功能性添加劑，如助燃劑（提高砂芯抗粘砂性）、偶聯(lián)劑（改善樹(shù)脂與砂粒的界面結(jié)合）、著色劑等。二、覆膜砂制造核心工藝流程覆膜砂的制造過(guò)程，本質(zhì)上是將樹(shù)脂、固化劑等粘結(jié)劑均勻包覆在預(yù)處理后的砂粒表面，并通過(guò)一系列物理化學(xué)過(guò)程形成穩(wěn)定包覆膜的過(guò)程。典型的熱法覆膜工藝主要包括以下步驟：2.1砂的預(yù)熱將經(jīng)過(guò)處理的原砂加入到覆膜砂混砂機(jī)（如連續(xù)式覆膜砂混砂機(jī)或間歇式犁刀式混砂機(jī)）的預(yù)熱裝置中，通過(guò)熱風(fēng)或電加熱等方式將砂粒加熱至預(yù)定溫度。砂的預(yù)熱溫度是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，它直接影響樹(shù)脂的熔融、包覆效果及固化速度。溫度過(guò)高，樹(shù)脂易過(guò)早固化或分解，失去粘結(jié)能力；溫度過(guò)低，則樹(shù)脂熔融不充分，難以均勻包覆砂粒。2.2樹(shù)脂的加入與包覆當(dāng)砂粒預(yù)熱至設(shè)定溫度后，將其送入混砂主機(jī)。在攪拌作用下，向熱砂中加入定量的樹(shù)脂。樹(shù)脂在熱砂的作用下迅速熔融，借助混砂機(jī)葉片的攪拌、搓揉等機(jī)械作用，初步包覆在砂粒表面。此階段的攪拌強(qiáng)度和時(shí)間至關(guān)重要，需確保樹(shù)脂能夠均勻地、薄薄地覆蓋每一顆砂粒。對(duì)于連續(xù)式混砂機(jī)，物料的停留時(shí)間和螺旋葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)包覆效果影響顯著。2.3固化劑及其他添加劑的加入在樹(shù)脂初步包覆砂粒后，接著加入固化劑（如烏洛托品水溶液或粉末）和潤(rùn)滑劑等其他添加劑。固化劑需均勻分散在砂粒表面，與樹(shù)脂充分接觸。潤(rùn)滑劑的加入則有助于降低砂粒之間的摩擦力，改善覆膜砂的流動(dòng)性，并防止砂粒在冷卻過(guò)程中相互粘結(jié)。部分工藝中，固化劑可能與樹(shù)脂混合后一起加入，或分階段加入，具體取決于樹(shù)脂類(lèi)型和工藝要求。2.4冷卻包覆了樹(shù)脂、固化劑和添加劑的砂粒仍具有較高溫度，若不及時(shí)冷卻，固化反應(yīng)可能持續(xù)進(jìn)行，導(dǎo)致砂粒結(jié)塊，難以破碎和篩分。因此，需要將其送入冷卻裝置（如冷卻滾筒或風(fēng)冷系統(tǒng)）進(jìn)行快速冷卻。冷卻過(guò)程中仍需適當(dāng)攪拌，防止砂團(tuán)形成，并使溫度均勻下降。2.5破碎與篩分冷卻后的覆膜砂可能會(huì)形成一些較大的結(jié)塊或團(tuán)塊，需要通過(guò)破碎機(jī)進(jìn)行破碎，使其恢復(fù)到松散的砂粒狀態(tài)。破碎后的砂料再經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，分離出不符合粒度要求的粗顆粒（返回重新破碎或廢棄）和細(xì)粉（可作為回砂適當(dāng)回用或廢棄），得到符合粒度規(guī)格的成品覆膜砂。2.6成品砂處理與儲(chǔ)存篩分后的成品覆膜砂需進(jìn)行必要的質(zhì)量檢驗(yàn)，如測(cè)定其常溫抗彎強(qiáng)度、熱態(tài)抗彎強(qiáng)度、發(fā)氣量、流動(dòng)性、粒度組成、灼減量等指標(biāo)。合格的成品砂應(yīng)儲(chǔ)存在干燥、通風(fēng)的料倉(cāng)或容器中，避免吸潮。儲(chǔ)存時(shí)間也不宜過(guò)長(zhǎng)，以防其性能發(fā)生變化。三、工藝流程關(guān)鍵控制點(diǎn)覆膜砂的制造是一個(gè)多參數(shù)協(xié)同作用的過(guò)程，以下幾個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)對(duì)最終產(chǎn)品質(zhì)量影響重大：*砂溫控制：精確控制砂的預(yù)熱溫度，確保樹(shù)脂能良好熔融但不分解。*各組分加入量及比例：嚴(yán)格按照配方控制砂、樹(shù)脂、固化劑、潤(rùn)滑劑等的用量，這是保證產(chǎn)品性能穩(wěn)定的基礎(chǔ)。*混砂時(shí)間與強(qiáng)度：保證各組分混合均勻，樹(shù)脂包覆完整，同時(shí)避免過(guò)度攪拌導(dǎo)致砂粒破碎或樹(shù)脂膜損傷。*冷卻速度：快速均勻冷卻，防止砂粒結(jié)塊和過(guò)早固化。*破碎篩分效率：確保成品砂的粒度分布符合要求。四、結(jié)語(yǔ)覆膜砂的制造工藝看似簡(jiǎn)單，實(shí)則蘊(yùn)含著對(duì)材料特性、熱工過(guò)程和機(jī)械作用的深刻理解與精細(xì)控制。從原材料的嚴(yán)格篩選與預(yù)處理，到砂粒的精準(zhǔn)預(yù)熱、樹(shù)脂的均勻包覆，再到固化劑的有效作用和后續(xù)的冷卻、破碎、篩分，每一個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)最終產(chǎn)品的性能有著直接影響。隨著鑄造行業(yè)對(duì)鑄件質(zhì)量、生產(chǎn)效率和環(huán)保要求的不斷提高，對(duì)覆膜砂性能的要求也日益嚴(yán)苛。