覆膜砂性能影响因素的探讨中国铸造材料总公司(沈阳110021)李岫歧王忠惠李世成张永峰【提要】通过对覆膜过程的分析和工艺试验对比,提出覆膜砂性能的主要影响因素有覆膜设备、原材料(原砂、树脂、固化剂、附加物)及覆膜工艺参数(原砂加热温度、混砂时间、加固化剂时的混合料温度等),提出了用不同软化点树脂按一定的比例混合,用复合固化剂和增塑剂及多筛制砂作原料,可以提高覆膜砂性能的观点。关键词:覆膜砂壳型(芯)热覆膜机近年来,随着汽车工业的发展和铸件出口量的增加,覆膜砂壳型、壳芯工艺也有了突飞猛进的发展,对覆膜砂材料和工艺提出了更高的要求。因此,有必要对覆膜砂性能影响因素做进一步的探讨。一、覆膜设备对覆膜砂强度的影响由于各种覆膜设备的加热和搅拌形式不一样,型砂混合料在覆膜设备中的运动状态和覆膜效率也不尽相同,混制覆膜砂的性能(强度)也将有所差别。本试验是采用国内现有的4种试验室用覆膜砂混砂机,在相同的混砂工艺、配方和原材料的条件下,分别混制覆膜砂、测定其强度并对覆膜效果进行了微观分析。覆膜工艺流程为:砂加热→加树脂→加表面活性剂和部分硬脂酸钙→加固化剂和部分硬脂酸钙→冷却→出砂。覆膜时砂加热温度为140℃～160℃;树脂加入量为原砂重215%,表面活性剂加入量为树脂重的10%,硬脂酸钙的加入量为树脂重的610%,固化剂加入量为树脂重的12%;混砂覆膜周期为5～6min。试验用混砂机及其主要技术参数如下:①行星转子式混砂机,每次混砂量为015～1kg,机盘尺寸为Φ160mm×180mm,主轴转速200r/min,转子转速400r/min,电机功率为015kW,电机转速为1450r/min。②摆轮式混砂机,每次混砂量为5～7kg,机盘尺寸为Φ400mm×270mm,主轴转速为175r/min,摆轮尺寸Φ170mm×45mm,主电机功率为212kW,电机转速为1420r/min,冷却风机为CT2-T船用风机,功率为0137kW,加热器220V,015kW,外型尺寸为806mm×584mm×930mm。③刮板式混砂机,每次混砂量为015～1kg,搅④水泥搅拌机,每次混砂量为2kg,搅拌速度为150r/min,电机功率为016kW,电机转速1420r/min。试验中采用的制样机为JB8583-97标准中规定的标准制样机,试样强度采用SWY型万能液压强度试验机检测,强度测定范围为抗拉强度0～4184MPa,抗弯强度0～4184MPa,试样为JB8583-97标准中规定的“8”字形试块。试验时,用不同混砂机,在相同条件下,分别各混制3组覆膜砂,每种覆膜砂做3个砂样,并测定其抗弯强度和抗拉强度,测试结果见图1。覆膜砂表面形貌如图2,图3所示。从图1可以看图1用不同类型混砂机混制覆漠砂的强度A—行星转子混砂机B—摆轮式混砂机C—交叉式水泥搅拌机D—刮板式混砂机¤抗弯强度—抗拉强度出,在原材料、工艺流程和试验条件均相同的情况下,使用不同类型的混砂机混制覆膜砂,由于混砂机的混砂机理和混砂效率各不相同,所得覆膜砂的性能也有较大区别。由图1可见,用行星转子混砂机混制的覆膜砂强度最高,说明这种混砂机比较适合于覆膜砂的混制,既能使树脂与原砂混合均匀覆膜,又不使覆膜砂损失正常粘结强度。摆轮式混砂机混砂效果好于交叉式水泥搅拌机,而刮板式混砂机最差。这主要是由于混砂机越简单,树脂与砂的混合越不均匀,树脂覆膜厚薄差别越大。从图2、图3的微观特征可以看出,用行星转子混砂机混制的覆膜砂,包覆膜比较厚且均匀、光滑、无明显的撕裂破口和气孔缺陷。而用刮板式混砂机混制的覆膜砂,则树脂膜较薄,强度也较低。拌速度为200r/min,电机功率为015kW,为1420r/min。电机转速31998年2月19日收稿《铸造》199814·25·(a)行星转子混砂机(b)摆轮式混砂机不同混砂机配制的覆膜砂断口扫描电镜照片(c)交叉式水泥搅拌机图2(a)行星转子混砂机(b)摆轮式混砂机(c)(d)刮板式混砂机交叉式水泥搅拌机图3不同混砂机配制的覆膜砂电子探针照片态抗拉强度及结壳性能等三项指标,原材料对覆膜砂性能的影响分述如下。11原砂原砂的质量,如含泥量、细粉含量、粒形与粒度等,对覆膜砂性能的影响与树脂砂一样,原砂含泥量二、原材料性能对覆膜砂性能的影响覆膜砂的主要原材料是指原砂、树脂、固化剂及附加材料,覆膜砂的性能主要是指常温抗拉强度、热《铸造》199814·26·高,细粉含量高时,因其无效占有大量粘结剂,使砂粒上的树脂减少而降低强度;粒形也是由于圆形的比表面积最小,可以实现最紧密堆积,在粘结剂加入量一定时,可以达到最大强度,而多角形或尖角形砂粒的粘结强度则较差。对于粒度和粒度级配,进行了如下试验:试验选用巴胡塔擦洗砂,其含泥量<013%,细粉含量<110%,角形系数<1115,粒度分别为A50/100
