覆膜砂基础概论
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作業環境較惡劣。
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三﹑生產工藝
鑄造砂
砂礦開採 → 磨洗機＋清水沖洗 → 螺旋 分級 → 入庫儲存(濕精砂) → 滾筒乾燥 (110～130℃) → 篩析 → 分級入庫(乾燥砂)
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覆膜砂
鑄造砂 → 粒度調整 → 定量、批次加熱 (130～150℃) ＋添加劑 → 混練桶 →固 化劑 → 硬脂酸鈣 → 排砂 → 破碎 → 篩 析 →集塵、冷卻 → 包裝
28
32
35
45
48
63
65
89
100 126
150 178
200 253
270 357
PAN 620
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粒度檢驗方法
•平均採取欲檢驗之砂樣品 •秤量砂樣待驗樣品100± 0.1公克
(樣品為濕砂則必須先去除水分) •取標準篩網按粗細順序排列(上粗下細) •將砂樣從上而下倒入標準篩中，蓋上上蓋密封 •將整組篩網安置震篩機上搖篩 3 min •精秤各層篩網所留滯砂的重量 ( Wn ) •按照公式計算可得 A.F.S. NO
硅砂＋含有固化劑的粉狀酚醛樹脂 ＋煤油常溫投入，將煤油氣化
硅砂加樹脂常溫投入混練機，吹入 150℃熱風，將酒精氣化。
硅砂加樹脂常溫投入混練機，吹入
80～120℃熱風，將酒精氣化。
硅砂加熱至130～160℃，用硅砂 熱量融化固態樹脂，並加入固化劑。
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四﹑應用範圍
按型式區分： 外模 1.垂直分型壓力吹送式
樹脂
50～60秒
50～60秒
集塵
鑄 造 砂
批 次
添加劑
混 練
加
桶
熱
硬 化
脫 膜
排破 砂碎
篩 析
冷 卻
入 庫
劑
劑
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製造方法
覆膜方式 樹脂型態
製造方法
冷覆膜法
(一)
冷覆膜法
(二)
液態 粉態
熱覆膜法 液態
半乾熱 覆膜法 乾熱 覆膜法
液態
固態 液態
硅砂加樹脂常溫投入混練機，吹入 常溫空氣，將酒精氣化。
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優點與缺點
優點
乾態，流動性、填充性好，適合生產形狀複 雜的砂芯。
強度好，衰退慢、可使用時間長。 尺寸精確，可減少加工量。 儲藏安定性佳。 可製作中空型砂芯。 材料取得來源豐富、便利。
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缺點
生產設備的造價高，所以想自己生產覆 膜砂較困難。
小批量生產成本很高。 覆膜砂製芯，必須使用加溫的金屬模具，
一﹑由來與變遷
覆膜砂造型法於1944年由德國的 J.Croning 所發明，日本於1953年 引進推廣。發明初期，是將粉末狀 的酚醛樹脂和硬化劑混合進入硅砂 所成；之後由美國的ACME公司開 發研製出融化酚醛樹脂硬化劑的覆 膜砂工藝，延用至今。
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二﹑覆膜砂的特點
覆膜砂製芯的工藝，是將混練完成 的覆膜砂，用壓力吹送至加溫到 250～280℃的金屬模穴中，通過 熱傳導作用，使酚醛樹脂軟化、熔 融，而後凝固、硬化。此時砂型硬 化結成殼狀，也是因此而別名殼模 砂造型。
325
粒徑
μm
295
208
147
104
74
53
43
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粒型
第18页/共39页
第19页/共39页
第20页/共39页
第21页/共39页
平潭砂 東山砂 台灣砂
第22页/共39页
第23页/共39页
冷間抗折強度
製作砂芯的強度主要參考指標
下料分配 試片金型
• 製試片金型 250± 5℃
＝ 15 / 2
＝7.5
W × n ＝ kg / c㎡
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熱(冷)間抗拉強度
製作外模或疊模的強度重要指標
第16页/共39页
篩目與粒徑
篩目 即每平方英吋(2.54cm)中所包含的孔數目 粒徑 每一顆砂粒的尺寸大小用數字加單位表示
篩目與粒徑的對應
ASTM
篩目
Mesh
8
10
12
14
16
20
30
Байду номын сангаас
40
粒徑
μm
2362
1981
1651 1397
1168
833
589
417
篩目
Mesh
50
70
100
140
200
270
Fe3O4 減輕鑄件表面燒結 偶聯劑 硅烷 增加介面附著 煤粉 造成燃燒環境 石墨 增加耐火度
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六﹑覆膜砂的管制
粒度 指覆膜砂成品的顆粒分佈狀況，大致管 制為三篩或四篩的砂，集中率在 85%以上。 常用A.F.S.或G.F.N.表示。 粒度的合理分佈，比A.F.S.指數的範圍更為重 要而影響質量。 A.F.S. NO ＝ ( Wn × Sn ) / n Wn G.F.N. NO ＝ ( Wn × Sn ) / n Wn
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A.F.S.計算方法
A.F.S
＝(Wn× Sn)/nWn
mesh Sn
6
3
12
5
16
10
20
16
30
20
40
30
50
40
70
50
100 70
140 100
200 140
270 200
PAN 300
G.F.N.
＝(Wn× Sn)/nWn
mesh Sn
6
5
8
8
10
11
14
16
20
22
2.水平分型壓力吹送式 砂芯 1.中空形式
2.實心形式 疊模 實心形式 離心式 殼型鑄管 克難式 混柴油，使用木型成形，點火
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按吹砂方式區分
上吹壓式 下吹壓式 側吹壓式 翻轉重力覆膜 翻轉吹壓覆膜 手工倒入
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設備動作形式區分
全自動 半自動 手動
樹脂
重量分子量 融著點 (℃) 流動性 (mm/125℃) 游離酚 (%) 聚速 (膠化時間 sec/150℃)
外觀顏色及形狀
固形份 (%)
比重
黏度 (CPS)
水份
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其他添加劑
硬化劑 六甲基四氨 次六甲基四氨 又稱烏洛托品
脫模劑 硬脂酸鈣 氧化鐵粉 Fe2O3 降低氣孔發生率
• 下砂料，15秒刮除，90秒脫模
• 試片尺寸10× 10× 60 mm
• 測試機氣壓3.5kg/c㎡
• 記錄讀值
• 去除極值求平均值
• (T1+T2+….T8)/8× 7.5
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試樣置入 讀值
系數計算
b h
W
↓ ↓ ↓
L
△
△
n ＝3 L / 2 b h2 ＝ ( 3 ×5 ) / ( 2 ×1 ×1 )
加熱方式區分
電加熱 瓦斯加熱 柴油加熱 煤炭加熱
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五﹑原材料
硅砂
適當的顆粒大小 良好的粒型與硬度 合理均勻的粒度分佈 適當的耐火度 符合要求的熱膨脹量 主要成份的要求 雜質的去除與管制(含泥量) 水份的管制 酸鹼值的管制 熱傳導的要求 比重
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三﹑生產工藝
鑄造砂
砂礦開採 → 磨洗機＋清水沖洗 → 螺旋 分級 → 入庫儲存(濕精砂) → 滾筒乾燥 (110～130℃) → 篩析 → 分級入庫(乾燥砂)
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覆膜砂
鑄造砂 → 粒度調整 → 定量、批次加熱 (130～150℃) ＋添加劑 → 混練桶 →固 化劑 → 硬脂酸鈣 → 排砂 → 破碎 → 篩 析 →集塵、冷卻 → 包裝
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100 126
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PAN 620
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粒度檢驗方法
•平均採取欲檢驗之砂樣品 •秤量砂樣待驗樣品100± 0.1公克
(樣品為濕砂則必須先去除水分) •取標準篩網按粗細順序排列(上粗下細) •將砂樣從上而下倒入標準篩中，蓋上上蓋密封 •將整組篩網安置震篩機上搖篩 3 min •精秤各層篩網所留滯砂的重量 ( Wn ) •按照公式計算可得 A.F.S. NO
硅砂＋含有固化劑的粉狀酚醛樹脂 ＋煤油常溫投入，將煤油氣化
硅砂加樹脂常溫投入混練機，吹入 150℃熱風，將酒精氣化。
硅砂加樹脂常溫投入混練機，吹入
80～120℃熱風，將酒精氣化。
硅砂加熱至130～160℃，用硅砂 熱量融化固態樹脂，並加入固化劑。
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四﹑應用範圍
按型式區分： 外模 1.垂直分型壓力吹送式
樹脂
50～60秒
50～60秒
集塵
鑄 造 砂
批 次
添加劑
混 練
加
桶
熱
硬 化
脫 膜
排破 砂碎
篩 析
冷 卻
入 庫
劑
劑
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製造方法
覆膜方式 樹脂型態
製造方法
冷覆膜法
(一)
冷覆膜法
(二)
液態 粉態
熱覆膜法 液態
半乾熱 覆膜法 乾熱 覆膜法
液態
固態 液態
硅砂加樹脂常溫投入混練機，吹入 常溫空氣，將酒精氣化。
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優點與缺點
優點
乾態，流動性、填充性好，適合生產形狀複 雜的砂芯。
強度好，衰退慢、可使用時間長。 尺寸精確，可減少加工量。 儲藏安定性佳。 可製作中空型砂芯。 材料取得來源豐富、便利。
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缺點
生產設備的造價高，所以想自己生產覆 膜砂較困難。
小批量生產成本很高。 覆膜砂製芯，必須使用加溫的金屬模具，
一﹑由來與變遷
覆膜砂造型法於1944年由德國的 J.Croning 所發明，日本於1953年 引進推廣。發明初期，是將粉末狀 的酚醛樹脂和硬化劑混合進入硅砂 所成；之後由美國的ACME公司開 發研製出融化酚醛樹脂硬化劑的覆 膜砂工藝，延用至今。
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二﹑覆膜砂的特點
覆膜砂製芯的工藝，是將混練完成 的覆膜砂，用壓力吹送至加溫到 250～280℃的金屬模穴中，通過 熱傳導作用，使酚醛樹脂軟化、熔 融，而後凝固、硬化。此時砂型硬 化結成殼狀，也是因此而別名殼模 砂造型。
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粒徑
μm
295
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粒型
第18页/共39页
第19页/共39页
第20页/共39页
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平潭砂 東山砂 台灣砂
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冷間抗折強度
製作砂芯的強度主要參考指標
下料分配 試片金型
• 製試片金型 250± 5℃
＝ 15 / 2
＝7.5
W × n ＝ kg / c㎡
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熱(冷)間抗拉強度
製作外模或疊模的強度重要指標
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篩目與粒徑
篩目 即每平方英吋(2.54cm)中所包含的孔數目 粒徑 每一顆砂粒的尺寸大小用數字加單位表示
篩目與粒徑的對應
ASTM
篩目
Mesh
8
10
12
14
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20
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Байду номын сангаас
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粒徑
μm
2362
1981
1651 1397
1168
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篩目
Mesh
50
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Fe3O4 減輕鑄件表面燒結 偶聯劑 硅烷 增加介面附著 煤粉 造成燃燒環境 石墨 增加耐火度
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六﹑覆膜砂的管制
粒度 指覆膜砂成品的顆粒分佈狀況，大致管 制為三篩或四篩的砂，集中率在 85%以上。 常用A.F.S.或G.F.N.表示。 粒度的合理分佈，比A.F.S.指數的範圍更為重 要而影響質量。 A.F.S. NO ＝ ( Wn × Sn ) / n Wn G.F.N. NO ＝ ( Wn × Sn ) / n Wn
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A.F.S.計算方法
A.F.S
＝(Wn× Sn)/nWn
mesh Sn
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PAN 300
G.F.N.
＝(Wn× Sn)/nWn
mesh Sn
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2.水平分型壓力吹送式 砂芯 1.中空形式
2.實心形式 疊模 實心形式 離心式 殼型鑄管 克難式 混柴油，使用木型成形，點火
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按吹砂方式區分
上吹壓式 下吹壓式 側吹壓式 翻轉重力覆膜 翻轉吹壓覆膜 手工倒入
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設備動作形式區分
全自動 半自動 手動
樹脂
重量分子量 融著點 (℃) 流動性 (mm/125℃) 游離酚 (%) 聚速 (膠化時間 sec/150℃)
外觀顏色及形狀
固形份 (%)
比重
黏度 (CPS)
水份
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其他添加劑
硬化劑 六甲基四氨 次六甲基四氨 又稱烏洛托品
脫模劑 硬脂酸鈣 氧化鐵粉 Fe2O3 降低氣孔發生率
• 下砂料，15秒刮除，90秒脫模
• 試片尺寸10× 10× 60 mm
• 測試機氣壓3.5kg/c㎡
• 記錄讀值
• 去除極值求平均值
• (T1+T2+….T8)/8× 7.5
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試樣置入 讀值
系數計算
b h
W
↓ ↓ ↓
L
△
△
n ＝3 L / 2 b h2 ＝ ( 3 ×5 ) / ( 2 ×1 ×1 )
加熱方式區分
電加熱 瓦斯加熱 柴油加熱 煤炭加熱
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五﹑原材料
硅砂
適當的顆粒大小 良好的粒型與硬度 合理均勻的粒度分佈 適當的耐火度 符合要求的熱膨脹量 主要成份的要求 雜質的去除與管制(含泥量) 水份的管制 酸鹼值的管制 熱傳導的要求 比重
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