覆膜砂基础知识

試料入口

發氣量試驗
•恒溫控制850± 1℃ •樣品精秤淨重1g，10件
•密閉確定
•記錄讀值 •捨去頭三樣品讀值 •捨去極植 •加總五件平均值得之
記錄紙
試料入口

通氣度(透氣值)試驗
試樣筒 讀值
• 製樣
250℃
φ50mm×50mm 置乾燥箱
• 置入設備試樣桶中測試
• 啟動通氣並重複測試三次，記錄數值
滲透結砂
砂芯表面填 充不實
原因分析
砂芯射砂不實 塗料不當
砂芯表面強度 不足 塗料附著力不 佳
對
策
按粗糙處理對策 另選用規格
調整覆膜砂規格 更換使用規格 添加樹脂 考慮硅砂系統 更換使用規格 使用添加劑 方案調整
沖刷結砂
熱點燒結
耐火度不足 砂芯高溫強度 不足 塗料效果不佳
八﹑附件(各種砂的特性)
項 目
砂

灼熱減量試驗( Ig Loss)
型砂中雜質含量的指標
•將恒溫控制高溫爐昇溫至1000℃
•坩堝置於150℃烤30min後置乾燥器冷卻30min
•精秤坩堝重量，記錄A •將砂樣品置於100℃紅外線乾燥機下去除水分 •樣品置密封乾燥皿中徐冷至常溫 •精秤樣品10公克，置坩堝中秤重記錄B(小數點下四位數)
• 三次記錄誤差10%以內，取平均值得之，反之則重測。

耐剝落試驗
(落砂試驗 Peel Back)
•金型溫度2505 •秤試樣砂1kg •試樣倒入斗中 •下料口對準金型中心
落砂量
加料斗
金型
•下料60秒後翻轉金型
•記錄時間與重量
厚度mm
始落砂時間
落砂量g

流動性試驗
尺標
加料斗
•試驗機水平調整
•秤砂料1kg •倒入試驗容器 •抽活動側門 •取讀值(mm)換算角度( ° )
• 記錄讀值
• 去除極值求平均值 • (T1+T2+….T8)/8×7.5

系數計算
b h △
W
↓ ↓ ↓ L △
n ＝ 3 L / 2 b h2 ＝ ( 3 ×5 ) / ( 2 ×1 ×1 ) ＝ 15 / 2 ＝7.5 W × n ＝ kg / c㎡

熱(冷)間抗拉強度
製作外模或疊模的強度重要指標
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
8 10 12 14 16 20 30 40 Mesh
粒
μm
徑
2362 1981 1651 1397 1168 833 589 417
篩
目
50 70 100 140 200 270 325
原因分析
覆膜砂
規格不適用 顆粒太粗 流動性不良
對
取樣複驗 另選規格
策
塗料
濃度不均勻
刷塗修補不良
塗料使用管制
模具清理檢修
模具
排氣塞阻塞 排氣系統阻塞 設定溫度太高
標準書制修訂
設備維護 平日點檢 標準書制修訂
設備
射砂口不對位 射口阻塞 空氣中含水份 射砂壓力不足
•表面燒結
異常特徵 砂芯異常
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
樹脂
50～60秒 50～60秒
集塵
鑄 造 砂
批 添加劑 混 次 練 加 桶 熱
硬 化 劑
脫 膜 劑
排 砂
破 碎
篩 析
冷 卻
入 庫
設備動作形式區分


全自動 半自動 手動
加熱方式區分


電加熱 瓦斯加熱 柴油加熱 煤炭加熱
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
覆膜砂基礎概論
覆 膜 砂
Resing Coated Sand
張守疆
2005.10.30
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。
•金型為骨型〝8〞字試塊，溫度250℃ •砂料置入，10秒刮除殘砂 •蓋上蓋加熱 •60秒自動拉開
試樣置入 讀值 製樣機
•讀取數值

融著點試驗
•溫度範圍80℃～120℃間隔2℃
•由左向右分佈砂料 •60秒後開吹氣閥(1kg/c㎡) •吹氣口由右向左往返三次 •判讀附著位置溫度值
吹氣口 加溫銅板
調壓閥
熔融 焙燒 斜方晶系 7 2.4~2.6 1.2~1.4 2020 △ 代用鋯鉻砂 日本瀨戶 7~7.5
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， 作業環境較惡劣。
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)
二﹑wk.baidu.com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。
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。
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
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 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
對
策
檢查砂芯成品熟度 檢查製芯工藝標準 烤箱加時烘烤 取樣複驗 選用適用規格 使用添加劑
再現試驗 使用添加劑 換用規格
時間與溫度
200℃ 250℃ 300℃
30 40 50 60 90 30 40 50 60 90 30 40 50 60 90
•表面粗糙
異常特徵 砂芯異常
鑄件表面粗 外觀 糙，光潔度 表面粗糙 不符合要求 填充不實
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 28 32 35 45 48 63 65 89 100 126 150 178 200 253 270 357 PAN 620
橄欖砂
2(Mg)O．Cr2O3
鉻 砂
(Fe，Mg)O． Cr2O3
氧化鋁砂
SiO2 50～60 Al2O3 30～45
火成岩 斜方晶系 7~7.5 3.2~3.6 1.7~2.0 1750 △ 耐沖蝕剝落 日本北海道 7~8
堆 積 Spinel型 5.5 4.5 2.7~2.9
1950~2040
△ 耐燒結 南 非 7~8
七﹑問題與對策

鑄件穿破、變形、毛刺
原因分析
添加劑異常
質量變化 定量誤差
異常特徵 砂芯異常
鐵水穿破 變形 毛刺 砂芯易斷 脫模易裂 脫模變形 無法成形 有效厚度不 足 砂芯剝落 砂芯夾層 砂芯重量輕
對
重新取樣化驗 定量設備校驗
策
混練工藝
溫度異常 時間異常
混練工藝流程檢查檢 討
複查原砂狀況
原砂異常
冷覆膜法
(二)
熱覆膜法 半乾熱 覆膜法 乾熱 覆膜法
四﹑應用範圍
按型式區分： 外模 1.垂直分型壓力吹送式 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
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
主要成份 成 因 結晶購造 硬 度 比 重 視 比 重 熔 點℃ 粒 型 特 性 產 地 pH
矽 砂
SiO2 堆積變成 六方晶系 6 2.7 1.3~1.5 1750 ○～△ 台 灣 5.5~7.5
鋯 砂
ZrO2．SiO2 堆 積 正方晶系 7.5 4.7 2.8~3.0 2200 ○ 耐燒結 澳 洲 6.4
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
•按照公式計算可得 A.F.S. NO
( Wn )
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
製造方法
覆膜方式 樹脂型態 冷覆膜法
(一)
製
造
方
法
液態 粉態 液態 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。 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。
雜質多 微粉量大 含泥量高 酸鹼值
製芯工藝
設定條件異常
操作異常
氣孔
異常特徵 砂芯異常
鑄件成品在 表面或表皮 下，產生單 個或多個、 多處的圓形 或針狀孔隙 外觀 顏色淺黃 外熟內生 排砂不淨
原因分析
製芯工藝 溫度異常 時間設定異常 覆膜砂 規格選用不當 質量異常 混料使用 塗料 質量異常 未適當烘烤 混料使用 適用性
•將坩堝樣品置入高溫爐中120分鐘
•取出後置乾燥箱180℃ 30min，乾燥器30min •精秤樣品重量併記錄C(小數點下四位數) •計算即得 %
＝ ( B－ ( C － A ) ) / B ×100 %

熱膨脹試驗(差異性試驗)
試料入口
•標準樣品為AL2O3 •製砂樣品 •標準樣置左側試樣置右側 •啟動測試 •比對兩種樣品的相對差異 •電腦中可分析溫度﹑差異量﹑比率
Mesh
粒
μm
徑
295 208 147 104 74 53 43
粒型
平潭砂
東山砂
台灣砂

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 試樣置入 讀值
• 製試片金型 250±5℃ • 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㎡