覆膜砂芯在铸铁缸盖中应用已十分广泛,壳型本人知之甚少,不知各位能否提供一些信息或者成功案例,先谢过.

好象很少有用壳芯做铸铁缸盖呵,

看来这个问题有点难，怎么如此冷清。

我国（一汽集团一铸厂）壳芯大约是在二十世纪七十年代开始应用的，主要是用在CA10B《解放》卡车铸铁缸体的圆棒芯，由英国进口的混砂机（由中国机械行业进行国产化为现在的ZS7215型）和763摇摆式壳芯机生产，就是形成缸孔的芯子，原工艺用两半手工油砂芯子粘合而成。其中也有相当一个时期是在做工艺试验： 主要是铁水钻芯和圆棒和曲轴箱的过渡处强度不足，造成断裂，由于国产酚醛树脂、覆膜砂的混制工艺以及缸体的整个工艺问题， 经过一系列的试验之后终于能够稳定生产。之后又攻关可锻铸铁后桥的半轴孔芯子，遇到的问题于缸体差不多，主要是漂芯和钻芯问题，有了以往的经验解决问题的经验，很快就解决了问题，当然还有其它很多的小芯子的应用，也就不多谈论了，壳芯的应用确实给铸铁件的质量有了质的飞跃。壳型铸造的应用是在二十世纪八十年代首先应用到CA6102发动机摇臂的生产中，工艺为叠箱壳型铸造工艺：效率极高、废品率极低、环境很好。
    九十年代应用到《捷达》、《宝来》1.6L发动机曲轴的壳型铸造中，具有投资少、单位面积生产率高、生产效率极高、废品率极低（综合废品率＜2%）、铸件表面、内部质量都非常好的优点，因此国外大多先进国家的小汽车曲轴、凸轮轴80%以上均采用壳型铸造方法来生产，因此在我国壳型铸造是一个极具发展的一种铸造工艺。
    如有哪位对此感兴趣，可以slmd_bi@126.com联系，共同探讨、提高、发展！

CFS-NGK覆膜砂在拖臂梁支架上的开发及应用
我国从二十世纪六十年代初期开始应用热法覆膜砂生产壳芯技术，但由于技术、设备等制约，发展一直比较缓慢。到了80年代后期，随改革开放和市场经济的推进，覆膜砂生产技术逐步向专业化发展，一定程度上促进了覆膜砂生产技术的大幅提高。进入90年代，随国外先进技术和设备的引进，我国迎来了覆膜砂商品化大潮，覆膜砂品种形成了系列化，打破了原来靠单一普通覆膜砂一统天下的局面，极大地推进了覆膜砂在铸造领域的应用，为提高铸件整体质量起到了重要作用。随商品覆膜砂的出现，覆膜砂的性能形成了多样化，诸如普通覆膜砂、低发气覆膜砂、高强度覆膜砂、耐高温覆膜砂、易溃散覆膜砂及湿态覆膜砂等[1]。但铸件品种千差万别，生产条件各异，这就要求用户必须根据自己的产品结构及生产条件来确定覆膜砂的性能指标。
我厂通过开发应用CFS-NGK覆膜砂，并辅以隔热涂料，使拖臂梁支架穿芯、脉纹、变形等缺陷由原来的40％降低到2％以下，取得了非常明显的效果。
1 拖臂梁支架技术要求及结构特点
拖臂梁支架系我公司新开发的39吨载重车（1398）上的一个产品，铸件为一箱体结构，具体如图1所示。
该件要求材质为QT450-10，HB＝160－210；铸件尺寸精度要求达到CT8，内外表面粗糙度分别不低于Ra3.2um和Ra25um；铸件主要壁厚约10－15mm，内外不允许有砂眼、粘砂、夹砂、脉纹、气孔、缩孔等明显宏观缺陷，并按铸态组织生产。
b图1 拖臂梁支架三维结构图
2生产过程存在问题及原因分析
拖臂梁支架在我厂GF气冲造型线上生产，每型两件；采用K89壳芯机造芯，每盒一件。熔炼采用彼乐公司生产的6吨中频感应电炉，铁水浇注温度控制在1390－1410℃。生产过程铸件出现大量穿芯、脉纹、变形等缺陷，给正常生产和公司装车带来严重影响。
从铸件出现缺陷的状况来看，影响因素主要有以下几个方面：
2.1 铸造工艺及产品结构
从铸造工艺设计方面，该件整箱金属重近200kg，浇注时间长达25s，设置内浇口一侧在充型过程不可避免要相对较长时间经受铁水的热冲击；在充型结束后因凝固周期长，砂芯需能够承受铁水的静压力和热应力。这些均加大了该件产生缺陷的倾向。
从产品结构方面，砂芯为如图2所示的一个箱体结构，大平面相对多一些，制芯过程易产生脱壳缺陷，加大了浇注过程受铁水的作用而产生穿芯、变形等缺陷的倾向。              图2拖臂梁支架砂芯图片
2.2 覆膜砂性能及砂芯质量
该件前期采用CFS-5TK高强度覆膜砂，其技术指标控制如表1：
表1  CFS-5TK覆膜砂技术指标
粒度        熔点 ℃        热抗拉强度MPa        冷抗拉强度 MPa        发气量 ml/g
21H        100-105        ≥1.5        ≥3.5        ≤20
制芯工艺如表2：
表2  制芯工艺规范
制芯
设备        芯盒温度℃        结壳时间
S        摇摆时间
S        固化时间
S        射砂压力
MPa        结壳厚度
mm
K89        230-250        100-120        10-15        160-180        0.3-0.5        ≥15
从解剖后砂芯的质量来看，砂芯结壳较厚，存在局部脱壳现象，从而造成砂芯局部结壳厚度不足。
依上述分析情况，我们调整了制芯工艺，完善砂芯质量。同时也调整了铸造工艺，通过加快充型速度，增加内浇口数量以减少浇注时间，调试生产后变形、穿芯等铸件缺陷依然存在。这表明问题主要出在覆膜砂性能方面，现用覆膜砂高温性能不能满足使用要求。
3 CFS-NGK覆膜砂性能试验及生产考察
根据存在的问题，在产品结构一定的条件下，可通过改进覆膜砂性能，并使用隔热涂料，对消除此类缺陷应有很大裨益。
3.1 覆膜砂性能的确定
依据拖臂梁支架的结构和铸造工艺等条件要求，该件使用的覆膜砂应具有高的熔点，以减少其脱壳倾向；优良的耐高温性能和低的膨胀性，以抵抗铁水的热冲击和高温稳定性；相对低的发气性及一定的韧塑性，以减少气孔倾向并保持高温条件下抵抗破坏的能力。
从砂芯质量上，应消除脱壳、局部疏松、结壳断面分层等砂芯缺陷。
3.1.1 原砂的选择
原砂采用焙烧砂，考虑到该件的使用条件，以粒形好的北方风积砂为宜，利于提高覆膜砂的流动性和覆膜性；粒度采用100／50，以提高其耐火度，改善高温性能并降低脱壳倾向。与使用70／140规格原砂相比，可减少树脂加入量，降低覆膜砂的发气量。
3.1.2 覆膜砂的熔点
熔点是覆膜砂一项非常重要的指标，对型芯质量有着显著影响。
通常认为在其它条件一定的情况下，树脂的分子量小，聚合速度慢，软化点低，相应覆膜砂的熔点低；树脂的分子量大，聚合速度快，软化点高，相应覆膜砂的熔点也高[2]。
从覆膜工艺上，主要与乌洛脱品的加入量和加入过程控制有关。当乌洛脱品加入量过大且加入温度过高时，由于冷速比较慢，造成固化剂与树脂在胶凝过程作用显著，会使覆膜砂熔点提高。但这种覆膜砂的结块量要多一些，强度性能也明显下降[3]。
由于拖臂梁支架为一空间较大的箱体结构，要求覆膜砂具有相对高的熔点，希望控制在105℃以上。这种覆膜砂脱壳倾向小，对芯盒内腔温度的均一性要求宽松，利于生产出壁厚均衡、轮廓清晰的壳芯。
3.1.3强度指标
覆膜砂的强度一般要求比较高，主要因其砂芯中空，并承受高温铁水冲击，需确保无变形、穿芯等缺陷产生。
覆膜砂的热态强度一定程度上反映其固化速度快慢。从生产方面考虑，热态强度宜高。常温强度主要用于衡量砂芯在存放、搬运、下芯等过程抵抗外力破坏的能力，也间接反映其高温性能的优劣。根据该件的结构特点，要求覆膜砂的热态抗拉强度不低于2.0Mpa，热态抗弯强度不低于5.0Mpa；常温抗拉强度大于3.8Mpa，常温抗弯强度大于9.0Mpa。
3.1.4 发气量和灼烧减量
发气量和灼烧减量是型芯砂常规性能控制的一个重要指标，它反映了型芯砂中有机物含量及低熔点物质含量的高低，也可反映出有机物的性质。发气量一般通过发气性曲线来描述，可直观地反映出覆膜砂的发气量及发气速度。从生产方面，在能满足其它性能的基础上，发气量愈低愈好。基于此，要求覆膜砂的发气量小于24ml/g，灼烧减量小于4.5％。
3.2 覆膜砂的热性能【4】
3.2.1 不同温度下覆膜砂的强度变化
试验采用CFS-NGK和CFS-5TK两种覆膜砂，制成“8”字试样后放入高温炉中，在不同温度下存放15min，然后测试冷却后的强度。检测结果如图3。

图3  抗拉强度随温度变化图
从图上可以看出，CFS-NGK覆膜砂抗热性要明显优于CFS-5TK种覆膜砂。
3.2.2 覆膜砂高温耐热性
采用的试验尺寸为ф10×20，加热温度1000℃，测量试样达到溃散时所需时间。结果如表3。
             表3 覆膜砂耐高温性能
覆膜砂类别        耐热时间 s
CFS-5TK        180
CFS-NGK        210
以上结果表明，CFS-NGK覆膜砂的热性能得到了显著改善。
3.3 生产考察情况
3.3.1 CFS-NGK覆膜砂性能
表4  CFS-NGK覆膜砂性能参数
粒度        熔点
℃        热抗拉MPa        冷抗拉MPa        热抗弯MPa        冷抗弯MPa        灼减
％        发气量ml/g
100/50        108        2.4        4.3        5.5        9.5        4.2        22
3.3.2 制芯工艺
表5  制芯工艺规范
制芯
设备        芯盒温度℃        结壳时间
S        摇摆时间
S        固化时间
S        射砂压力
MPa        结壳厚度
mm
K89        230-240        80-100        10-15        160-180        0.3-0.5        ≥10
根据上述工艺生产，与原使用的覆膜砂相比，减少了结壳时间和制芯周期，消除了脱壳现象和分层缺陷，芯废可稳定控制在4％以下。砂芯重量由原来的25kg减到22kg。
3.3.3 抗脉纹涂料的应用
为确保消除穿芯、塌芯等缺陷，在使用CFS-NGK专用覆膜砂的基础上同时采用抗脉纹涂料。所使用的醇基抗脉纹涂料有关技术指标如表6。
表6  醇基抗脉纹涂料主要技术指标
固体量％        密度
g/cm3        悬浮性
（24h）%        PH        发气量
ml/g        急热抗裂性        烧结剥离性        涂刷性
40        1.2        85        7.5        16        无裂纹        良好        良好
涂料施工采用热砂芯出盒清理完飞边、芯头等工序后直接刷涂的方法，砂芯无需烘干。涂料只用于设置内浇口的两个部位，以减缓充型过程铁水的热作用对砂芯产生的影响。
3.3.4 生产考察结果
表7 两种覆膜砂生产效果对比
类别        砂芯单重 kg        交检数        穿芯、跨芯、变形等        废率 ％
CFS-5TK        25        150        58        38.67
CFS-NGK        22        400        7        1.75
从上述结果看出，应用CFS-NGK覆膜砂，既减少了砂芯重量，又消除了原覆膜砂造成的穿芯、变形、脉纹等系列废品，体现出显著的经济效益。
4 结论
4.1 CFS-NGK专用覆膜砂具有高熔点、高强度及良好的热性能，用于表面积大的箱体类产品利于降低砂芯的脱壳倾向；良好的高温性能可抵抗铁水的热冲击和热应力，从而消除因砂芯造成的变形、穿芯、脉纹等铸件废品。具有非常显著的经济效益。
4.2 隔热涂料可缓解铁水对砂芯的热作用，对减少砂芯在高温下变形、开裂等有明显效果。
4.3 覆膜砂性能的确定应结合产品结构及生产条件，不同结构产品采用不同性能的覆膜砂是发展的方向。