刘继光 李磊
河北省发动机摇臂总成制造技术创新中心 河北磁县 056500
摘要：介绍了用覆膜砂型铸造铸钢控制臂的工艺研究。通过工艺分析，设计了浇注系统和模具结构，提出了满足生产要求的其它工艺资源。目的是获得合格的铸件，降低原精铸控制臂的成本。实践表明，按此工艺方案生产的铸钢控制臂完全满足用户的质量要求，为同类控制臂铸件的生产提供了实践和经验。
关键词：覆膜砂；工艺设计；特点
引言：
我公司主要产品是汽车发动机配件，以生产球墨铸铁摇臂和摇臂支座为主，发动机摇臂是汽车发动机的主要零部件又是运动件，又在发动机体内，因为要求部件要有很好的清洁度，同时要求很高的安全性及要求，材料有高的强度和韧性，为了保证用户的要求，我们选择了以覆膜砂制壳工艺生产汽车发动机摇臂生产覆膜砂。主要原材料是水洗蒙古沙和酚醛树脂，为了保证覆膜砂制壳的强度，酚醛树脂的加入量一般为4~6%，酚醛树脂为有机粘结剂，壳形浇入高温铁水后，树脂燃烧产生大量气体，球磨铸铁浇铸凝固过程是糊状凝固，树脂产生的气体进入铁水不易排出，造成覆膜砂壳制铸造球磨铸铁摇臂气孔较多，造成大批废品，我们根据多年的铸造方面的经验，我们采取了如下措施，使铸造球墨铸铁摇臂的成品率由原来的30%提高到90%以上。
一、覆膜砂的特点
覆膜砂的优点是：1.覆膜砂具有良好的市场流动性和凝固性，可用于生产形状复杂的优质铸钢件；2.砂型（芯）表面质量好，光滑细腻。然而，无涂层或无涂层也可以获得更好的表面质量铸造后。压铸件外形尺寸可达到高精度ct7-8，表面粗糙度可达6.3-12.5gm；3.砂型（芯）不易吸水，更便于连续存放；4.铸造后的型（芯）砂崩解性好，有利于铸铁件的清洗，降低生产效率和出厂质量；4、废砂回收率高，降低了总成本，节约了优质资源。覆膜砂的缺点是：1.覆膜砂在产品生产和使用过程中消耗大量热量，会充分释放刺激作用，不利于环境保护；2.覆膜砂整体成本高，阻碍了覆膜砂的推广；3.与高炉冷箱生产工艺相比，覆膜砂固有速度慢，生产效率低。
1.1活化处理
覆膜砂的生产工艺是将胶粘剂均匀地覆盖在原砂表面。为了更好地将粘结剂与原砂粘结，必须直接处理轻烧白云石，并激活电池。共价键是目前应用最广泛的偶联剂，但它容易引起覆膜砂的脆性。在耐火浇注料生产前和生产过程中，采用A、B两种激发剂，覆膜砂的比强度比大幅度提高25%，避免了脆性的增加。
1.2树脂的选用
选用高强度、高质量的丙烯酸树脂，是专业树脂厂品牌生产厂家开发的超强度聚酯树脂。天然树脂具有高分子量分布和低分散酚含量的独特结构。不饱和聚酯树脂具有良好的市场流动性，提高了覆膜砂的生产性能，提高了原砂和固化剂的综合润湿能力，使胶面与原砂更好地结合，使覆膜混合越来越均匀。因此，提高覆膜砂的强度比，减少树脂的直接添加量，可以降低覆膜砂的供气压力。对于独特的产品，可以添加一些新的复合树脂。它可以大大减少固色剂的用量，降低冷热覆膜砂的高强度，增加肌肉层出现气孔的几率。
二、覆膜砂的生产工艺
覆膜砂的制备工艺有三种：冷法、温法和热法。目前覆膜砂的生产大多采用热法。热涂工艺是将原砂加热到一定温度，分别与树脂、乌洛托品水溶液、硬脂酸钙混合，冷却、粉碎、筛分。由于配方不同，混合过程也不同。目前，我国覆膜砂生产线种类繁多。现有手动送料半自动生产线约2000~2300条，电脑控制全自动生产线近50条，有效提高了生产效率和产品稳定性。例如XX铸造有限公司的自动化可视化生产线，可以将送料时间精确控制到0.1秒，加热温度精确到1/10℃, 通过视频可随时观察混砂状态，生产效率可达6吨/小时。
三、覆膜砂铸造工艺的优点和技术的长处
覆膜砂铸造技术优势：随着原辅材料和劳动力价格的不断上涨，铸造商品的利润率始终呈现下降趋势。寻找低成本、方便实用的铸造工艺来替代传统的铸造工艺是十分必要的。采用覆膜砂铸造工艺，铸件尺寸精度为CT7～CT8，表面粗糙度Ra值为6.3～12.5m。
覆膜砂工艺的成形质量可以达到水玻璃熔模铸造工艺的水平，是一种理想的工艺方法。
覆膜砂型铸造工艺成形性好，轮廓清晰，可通过堆垛箱浇注。工艺收率高，可达90%以上。生产过程仅包括制壳、浇注和精加工。工艺流程简单，受环境因素影响小。只有合理的模具结构设计、优良的铁水质量和合适的浇注速度，才能获得合格的铸件，工艺控制简单。覆膜砂型铸造工艺生产环境好，劳动强度低，溃散性好，浇注过程中燃烧强烈，浇注过程中游离酚排放少，浇注后壳体自溃散，铸件光整加工简单。
（一)与覆膜砂厂家进行沟通，让覆膜砂厂家专门结合我们公司生产高强度低发气量的覆膜砂，再保证覆膜砂使用强度的情况，尽量降低树脂的加入量浇筑过程中壳型燃烧的发气量少了，是铸造气孔明显减少。
（二）在模具设计过程中考虑到浇筑时产生气体的排出在模具设计时，中间放置直浇道，进入铸造型腔砂型的两边放置直径8~20毫米的排气支通道，有利腹膜砂燃烧产生的气体向上排放，我们浇筑时采用了叠箱浇筑，每组叠7~12层每层的排气通道相通气体通过设置的排气通道上升，通过每层间的缝隙排出，降低了摇臂，铸造由于气体排不出产生的气孔缺陷的几率。
（三）降低覆膜砂壳型厚度。由于汽车发动机摇臂要求表面光洁度较高，我们可用的覆膜砂的程度较细为7~140目，本身透气性很差，壳型越厚透气性越差，我们在模具设计时在保证壳型强度不跑火的情况下，尽量降低壳型厚度，我们设计尽量让壳厚度均匀，随铸件形状尽量减少局部沙壳太厚，沙壳的平均厚度为7~10毫米，壳薄发气量少，透气性也好。
（四）采取埋箱，负压浇筑由于壳型较薄，型壳的发气量少了，透气性好，可以减少铸件气孔废品，但是壳变薄以后，壳型的承受能力总会降低，在浇注铁水温度稍高的情况下可行就容易跑火，我们采用埋箱负压浇注，能防止浇筑时型壳跑火，同时浇筑时抽真空真空度在2~3Mpa能够浇筑时，覆膜砂胶燃烧产生的气体抽走，产生的气体不能进入铁水内，防止气孔产生。
（五）控制适当的浇注温度，对于球墨铸铁来讲，浇注温度的高低是影响形成气孔缺陷的重要因素，由于球墨铸铁凝固是糊状，凝固，浇筑过程中卷入的气体不容易排出，适当提高浇注温度，铁水浇入具有较好的流动性，铁水与气泡之间的表面张力较小，有利于气泡上浮到铁水表面，排到型腔外面，从而减少球磨铸铁摇臂的气孔缺陷，我们生产球膜铸铁摇臂铁水出炉温度一般控制在1500度至1540度，浇筑温度控制在1390度至1420度，我们在生产球墨铸铁摇臂采取了以上措施，基本上都绝了球墨铸铁摇臂气孔缺陷，铸件或者成品率稳定在90%以上。
结束语：
参考文献
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