5 覆膜砂制壳制芯核心要点.docx

1、一、 覆膜砂制壳/制芯生产流程覆膜砂是石英砂在加热状态下包裹了一层酚醛树脂膜的原砂。其制芯/制壳过程本质上是将覆膜砂加热，使树脂熔融、交联、固化，将砂粒牢固地粘结在一起，形成预定形状的砂芯或砂壳。整个流程可以概括为以下几个核心步骤：1. 模具准备与预热：清洁：确保芯盒（模具）型腔清洁，无残留砂粒、脱模剂积聚物。喷涂脱模剂：在型腔表面均匀喷涂薄层脱模剂（如硅基脱模剂），以利于后续脱模。注意： 喷涂过多会导致砂芯表面质量差、产生气孔。预热：将芯盒加热到一定的工作温度，通常在 200280 之间。预热是保证固化反应启动和均匀性的关键。2. 射砂：将覆膜砂通过射砂机，在压缩空气的作用下，高速射入已预热

2、的芯盒型腔内。要求：射砂要快速、充填要饱满、紧实度要均匀。射砂压力和时间需要根据砂芯结构的复杂程度进行调整。3. 加热固化：这是整个工艺的核心。射砂后，覆膜砂在热的芯盒中吸收热量。过程：砂粒表面的固态树脂膜熔融成为液态 液态树脂润湿砂粒 在高温下树脂发生缩聚交联反应（固化） 由表及里形成坚固的立体网状结构，将砂粒粘结为一体。固化时间：取决于砂芯的壁厚、芯盒温度和树脂的性能。4. 脱模：当砂芯/砂壳充分固化后，打开芯盒，利用顶杆机构将成型的砂芯/砂壳顶出。时机：必须在砂芯具有足够的“热强度”时进行，太早会导致砂芯变形、断裂；太晚会因砂芯冷却收缩而加大脱模阻力，甚至拉伤砂芯。5. 后处理与存放：冷

3、却：脱模后的砂芯/砂壳温度仍然很高，需要在冷却架上自然冷却或强制风冷至室温。修补：对少量不影响使用的表面缺陷进行修补。刷涂料与烘干：大多数砂芯表面需要刷涂耐火涂料，然后进烘房烘干，以进一步提高其耐火度、表面光洁度和抗金属液侵蚀能力。存放：在干燥、通风的环境中存放，备用。二、 核心注意事项1. 原材料控制：覆膜砂质量：关注其熔点、固化速度、热强度、常温强度、发气量等指标。不同材质（如铸铁、铸钢、铝合金）和不同结构的铸件需选用不同特性的覆膜砂。2. 模具（芯盒）状态：温度均匀性：芯盒各部分的温度必须均匀，否则会导致砂芯一部分固化好了，另一部分还是散的。定期检查加热管是否损坏。排气系统：射砂时，芯盒

4、内的空气必须能顺利排出，否则会产生充填不满（憋气）缺陷。确保排气塞畅通。定期保养：清理残留脱模剂和砂粒，防止顶杆和滑块卡死。3. 工艺参数稳定性：射砂压力与时间：压力不足或时间过短会导致充型不满；压力过高可能导致“喷砂”或模具损伤。脱模剂使用：务必少而匀，定期清理残留，避免积聚。4. 操作安全：高温模具，谨防烫伤。射砂机工作时，勿将手伸入合模区域。车间通风良好，避免吸入粉尘和树脂固化产生的微量有害气体。三、 温度控制与射砂后的温度保持时间这是工艺成败的关键，我们将它单独拿出来详细说明。1. 温度控制温度控制主要涉及三个关键温度：A. 芯盒工作温度（模具温度）范围：通常为 220 280。具体设

5、定取决于覆膜砂的树脂种类和固化特性。影响：温度过高：树脂过烧，砂芯表面烧焦（发黄、发黑），强度下降，发气量增大。固化反应过快，可能导致靠近模具表面的薄壁部分先固化，内部气体无法排出，形成“气鼓”或“皮下气孔”。温度过低：树脂无法充分熔融和固化，砂芯整体强度不足，脱模时易碎、变形。固化时间会显著延长，降低生产效率。原则：在保证砂芯质量的前提下，尽量采用允许的下限温度，有利于获得更佳的砂芯表面质量和均匀的固化层。B. 覆膜砂熔化温度这是覆膜砂本身的特性，一般在 96 110。当砂子被加热到此温度时，树脂开始熔融。C. 树脂最佳固化温度通常在 180 240。树脂在此温度区间内能高效地完成交联反应。

6、总结关系：芯盒温度 树脂最佳固化温度 覆膜砂熔化温度。芯盒提供热源，使砂子从表面到内部依次达到熔化温度和固化温度。2. 砂壳/砂芯射砂完成后到脱模的温度保持时间（即固化时间）这个时间通常被称为 “固化时间” 或 “保温时间”。它不是固定值，而是由以下几个因素动态决定的：a. 砂芯壁厚：这是最主要的因素。壁厚越厚，热量传递到中心部位所需的时间越长，固化时间也越长。通常遵循“平方定律”，即固化时间与壁厚的平方成正比。b. 芯盒温度：温度越高，热传导和化学反应速度越快，所需固化时间越短。但如上所述，不能盲目提高温度。c. 覆膜砂的固化特性：不同厂家、不同型号的覆膜砂，其固化速度有快慢之分（快固型、普

7、通型）。d. 砂芯结构复杂性：结构复杂、有细薄部位的砂芯，需要确保最薄弱的环节也固化完全，因此需要综合评估。如何确定最佳固化时间？1. “手感”法（经验法）：操作工用一根针在砂芯的排气塞或特定位置轻轻触碰，如果砂芯表面已硬化且无砂粒粘附，同时内部感觉有一定韧性，则认为固化完成。此法主观性强。2. “表面硬度”法：使用砂芯表面硬度计测量，当硬度达到设定值（如80-90）时即可脱模。3. 工艺试验法（推荐）：这是最科学的方法。通过制作与产品壁厚相同的试样，在不同时间下取出，测试其抗弯强度。绘制“固化时间-强度”曲线。最佳脱模时间点通常选择在强度达到峰值平台区的起始阶段。继续延长保温时间，强度不再增加，反而可能因过烧而下降，且浪费能源。大致时间范围参考：对于壁厚 1020mm 的简单砂芯，在240的芯盒温度下，固化时间约为 2040秒。对于壁厚 3050mm 的厚大砂芯，固化时间可能需要 60120秒甚至更长。核心要点：射砂完成后，砂芯必须在热的芯盒中保持足够长的时间，以确保从表面到中心的一个“临界厚度”层完全固化，从而具备足够的“热强度”来承受脱模时的顶出力和自身的重力，而不发生变形或断裂。 这个临界厚度通常要求至少是砂芯壁厚的1/3到1/2已完成充分固化。