鑄造覆膜砂殼型工藝技術(shù)手冊(cè)一、工藝概述覆膜砂殼型鑄造是將覆膜砂（由原砂、熱固性樹脂、固化劑及添加劑混合而成的預(yù)混砂）通過加熱模板使砂粒表面樹脂熔融結(jié)殼，形成高強(qiáng)度、高精度砂型（殼）的鑄造工藝。該工藝憑借砂型精度高、表面質(zhì)量優(yōu)、生產(chǎn)效率快、模具壽命長等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體/缸蓋、航空航天精密構(gòu)件、液壓閥件等復(fù)雜鑄件的批量生產(chǎn)，尤其適用于尺寸公差要求嚴(yán)格（CT4-CT6級(jí)）、表面粗糙度低（Ra≤12.5μm）的鑄件制造。二、原材料與設(shè)備要求（一）原材料組成及特性1.原砂：以天然石英砂為主，粒度需匹配鑄件精度（如精密件選50/100目、普通件選20/40目），需控制含泥量≤0.3%、水分≤0.1%，確保砂粒圓整度與熱穩(wěn)定性。2.酚醛樹脂：常用熱固性酚醛樹脂（糠醇改性型為佳），樹脂添加量一般為砂重的1.0%-2.5%，需具備低發(fā)氣、高結(jié)殼強(qiáng)度、良好流動(dòng)性，固化后形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)支撐砂型。3.固化劑：多采用烏洛托品（六亞甲基四胺），添加量為樹脂重的10%-15%，需與樹脂充分混合，確保加熱時(shí)快速釋放固化基團(tuán)（-CH?-）交聯(lián)樹脂。4.添加劑：潤滑劑（硬脂酸鈣/鋅）：添加量0.2%-0.5%，降低砂型脫模阻力，改善表面光潔度；潰散劑（如淀粉、聚烯烴）：提升砂型潰散性，便于鑄件清理；抗粘砂劑（石墨粉、云母粉）：減少鑄件粘砂缺陷，添加量≤1%。（二）核心設(shè)備配置1.殼型機(jī)：分為翻轉(zhuǎn)式（適合中小型砂型）與吹砂式（適合復(fù)雜/大型砂型），加熱方式可選電加熱（控溫精度±5℃）、煤氣加熱（成本低但控溫難），模板溫度需穩(wěn)定在220-260℃，加熱板平面度≤0.05mm。2.混砂機(jī)：優(yōu)先選用冷熱兩用混砂機(jī)，熱混（110-130℃）使樹脂熔融包覆砂粒，冷混（≤40℃）加入固化劑與添加劑，混砂時(shí)間熱混2-5分鐘、冷混3-8分鐘，確保砂粒包覆均勻。3.砂處理系統(tǒng)：含砂再生機(jī)（去除殘舊樹脂，再生砂回收率≥80%）、振動(dòng)篩（篩除結(jié)塊砂，篩網(wǎng)目數(shù)與原砂匹配）、砂溫控制器（將砂溫穩(wěn)定在20-30℃，避免樹脂提前固化）。三、工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)（一）砂型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.分型面選擇：優(yōu)先選鑄件最大截面，確保脫模順利；復(fù)雜件可采用多分型面（如“階梯式”分型），但需控制分型面數(shù)量≤3個(gè)，減少錯(cuò)型風(fēng)險(xiǎn)。2.脫模斜度：內(nèi)壁斜度≥1°，外壁斜度≥0.5°（精密件可減小至0.3°），避免砂型脫模時(shí)拉傷或變形。3.壁厚設(shè)計(jì)：砂型厚度需均勻，一般為5-20mm（精密件5-10mm，重載件10-20mm），局部厚大處需設(shè)排氣槽（寬0.5-1mm，深0.3-0.5mm），防止氣孔。（二）工藝參數(shù)優(yōu)化1.加熱溫度與時(shí)間：模板溫度220-260℃（樹脂固化溫度區(qū)間），結(jié)殼時(shí)間5-30秒（砂型厚度每增加1mm，時(shí)間增加2-3秒），固化時(shí)間（結(jié)殼后保溫）10-60秒，確保樹脂完全交聯(lián)。2.砂型重量與余砂控制：制殼時(shí)砂量需過量（約為砂型重量的2-3倍），倒出余砂后砂型重量偏差≤3%，避免局部結(jié)殼不均。3.發(fā)氣量控制：覆膜砂發(fā)氣量≤20ml/g（200℃下），需通過調(diào)整樹脂種類（如選用低發(fā)氣樹脂）、控制砂中水分（≤0.1%）、優(yōu)化添加劑（如加消泡劑）實(shí)現(xiàn)。四、標(biāo)準(zhǔn)化操作流程（一）備料階段1.原砂預(yù)處理：石英砂經(jīng)磁選（去除鐵雜質(zhì)）、烘干（溫度120-150℃，時(shí)間2-4小時(shí)）、篩分（篩除大顆粒與粉塵），確保粒度分布均勻。2.覆膜砂制備：按配方將原砂、樹脂、固化劑、添加劑投入混砂機(jī)，熱混至砂粒表面呈“鏡面”（無游離樹脂），冷混至溫度≤40℃，裝袋密封（防潮、防結(jié)塊）。（二）殼型制作1.模板預(yù)熱：殼型機(jī)加熱板升溫至設(shè)定溫度（220-260℃），保溫10-15分鐘，確保板面溫度均勻（溫差≤3℃）。2.加砂結(jié)殼：將覆膜砂倒入模板型腔（或吹砂填充），保持3-10秒（薄殼短時(shí)間，厚殼長時(shí)間），使砂粒表面樹脂熔融粘附。3.倒砂固化：倒出未結(jié)殼的余砂，模板繼續(xù)加熱10-60秒，使樹脂完全固化（砂型呈棕褐色，敲擊聲清脆）。4.脫模取殼：模板降溫至150-180℃（或用脫模劑輔助），頂出砂型，檢查完整性（無裂紋、缺角為合格）。（三）合型與澆注1.合型：砂型經(jīng)組芯（復(fù)雜件）或直接合型，分型面涂耐火涂料（如鋯英粉涂料，厚度0.1-0.2mm），防止飛邊與粘砂，用卡具或螺栓緊固，確保錯(cuò)型量≤0.1mm。2.澆注：金屬液溫度比砂型鑄造高50-100℃（如灰鑄鐵1380-1420℃，鋁合金720-760℃），采用底注式或側(cè)注式澆道，避免沖砂，澆注速度控制在0.5-2m/s（精密件慢，重載件快）。（四）落砂清理鑄件冷卻至室溫（或低于200℃）后，采用振動(dòng)落砂（振幅0.5-2mm，頻率50-100Hz）使砂型潰散，再用噴丸清理（鋼丸直徑0.2-0.5mm）去除表面殘砂，精密件可選用水爆清砂（需控制砂型潰散性）。五、質(zhì)量控制體系（一）原材料檢驗(yàn)原砂：粒度（篩分析法）、含泥量（水洗法）、水分（烘干法），每批抽檢≥3次；覆膜砂：樹脂含量（灼燒法）、發(fā)氣量（發(fā)氣性測試儀）、結(jié)殼強(qiáng)度（三點(diǎn)抗彎試驗(yàn)，≥3MPa），每班次首檢。（二）過程控制模板溫度：用紅外測溫儀每小時(shí)檢測，溫差超5℃需調(diào)整加熱功率；砂型厚度：用千分尺測量，偏差超±0.2mm需調(diào)整加砂量或結(jié)殼時(shí)間；固化程度：砂型斷面無“白芯”（未固化樹脂），敲擊聲清脆，否則延長固化時(shí)間。（三）成品檢驗(yàn)尺寸精度：用三坐標(biāo)測量儀（精密件）或卡尺（普通件），公差超CT6級(jí)需返工；表面質(zhì)量：目視或內(nèi)窺鏡檢查，氣孔、粘砂、裂紋等缺陷≤GB/T5611-2016中Ⅲ級(jí)；內(nèi)部缺陷：用X射線探傷（重要件）或磁粉探傷（鐵基件），氣孔、縮松等≤JB/T4730.2-2005中Ⅱ級(jí)。六、常見問題與解決方案問題類型產(chǎn)生原因解決措施------------------------------------------------------------------------------------------砂型開裂加熱不均、砂型過薄、脫模力大優(yōu)化模板加熱區(qū)（加均熱板）、增加砂型厚度、涂脫模劑鑄件氣孔發(fā)氣量高、澆注溫度低換低發(fā)氣樹脂、控砂水分、提高澆注溫度尺寸超差模板變形、脫模變形校準(zhǔn)模板（平面度≤0.03mm）、增大脫模斜度粘砂缺陷涂料失效、澆注溫度過高重涂耐火涂料、降低金屬液溫度七、應(yīng)用拓展與技術(shù)發(fā)展（一）典型應(yīng)用場景汽車行業(yè)：發(fā)動(dòng)機(jī)缸體/缸蓋（砂型精度CT5，表面Ra≤6.3μm）、變速箱殼體；航空航天：渦輪葉片（復(fù)雜曲面，尺寸公差±0.05mm）、液壓閥塊；工程機(jī)械：泵體、閥體（厚大斷面，砂型強(qiáng)度≥5MPa）。（二）技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)1.環(huán)?；洪_發(fā)無酚樹脂覆膜砂（如脲醛樹脂、生物基樹脂）、可降解添加劑，降低VOCs排放；2.智能化：引入在線檢測系統(tǒng)（紅外測溫、圖像識(shí)別）實(shí)時(shí)監(jiān)控砂型質(zhì)量，結(jié)合A