谈谈铁模覆砂生产线的工艺特点

上世纪七十年代，我国铸造工作者在众多地区铸造同行研讨的基础上结合我国国情发展起来的一种特别的铸造技术方法，是有别于砂型铸造、消失模实型铸造、V法铸造、金属型铸造、壳型铸造、石蜡铸造、陶瓷铸造、钢丸铸造等铸造方法的一种半细致铸造方法，该方法采用金属模型——铸铁模型（故有时也叫铁模覆砂Ironmoldcoatedsand）以及与铸件外形近形的铸铁型腔作为砂箱铁型，近形的铁型上覆盖一层6~10㎜的覆膜砂砂胎形成铸型用于浇注成铸件——此即铁型覆砂铸造。

铁模覆砂生产线工艺流程：主机造型——检查合箱——锁箱放浇口杯——浇注——开箱出铸件——清砂——造型——（循环）

任意一种工艺方法都有其特别性也就有其局限性，铁型覆砂也不例外。铁型覆砂生产时其砂型采用热芯盒方法热固化，需要相应的温度和时间，这影响了铁型覆砂的生产速率，对大批量产品的生产不太适合，除非做出铁型覆砂生产线，可形成大批量规模化生产；铁型覆砂的造型机可以说就是一个热芯盒射芯机，所以对生产大件、复杂件也不适合。

铁模覆砂生产线的特点：

1、铁型覆砂铸造具有砂型铸造的特点，砂型整体、不变形，其适应性普遍，铸件易脱模，并且定位，精度不错。

2、铁型覆砂铸造具有覆膜砂壳型铸造的特点，造型方便、、型砂密度、铸型表面硬度等通过设备确定，长时间一致，并且不需要涂刷任意涂料。既得了光洁的铸件，又提升了铸件的形状和尺寸精度。

3、具有金属型铸造的特点，铁的铸型在金属液结晶过程中有明显的冷激作用，可使铸件晶粒度细化，从而提升了铸件的综合强度，同时又由于有砂胎的存在避免了金属型铸造的短处，铸件不会产生白口，对铸铁件而言，可铸态生产各种材质，无需热处理。

4、一般情况下铁型覆砂生产的铸件硬度比普通铸造方法生产的铸件要高20个HB单位左右。

5、利用铸件浇注后铁型的余热进行再循环生产的覆膜砂固化，不只减少了用电，而且铸造过程呈现封闭式循环生产状态，生产占用面积很小，不需要砂处理设备，投资少、出效果快。

6、特别适合批量大的中、小铸件的生产，若换装少时其综合废品率可以降到3%左右。

7、铁型覆砂的铁型使用寿命可达万次以上，但长期反复的热胀冷缩和铸造环境影响下，需要增加维护保养。

铁模覆砂生产线工艺设计：

1、铁型壁厚和覆砂层厚度及二者的配合，以达到不同壁厚和不同材质铸件对凝固和冷却的不同要求；

2、便捷和经济的覆砂成型方法，以达到不同铸件对表面质量和尺寸精度的要求；

3、工艺参数。如浇注系统、射砂系统、排气系统等的确定；

4、批量生产的实现。例如生产线及覆砂主机和辅机的设计定型；

5、工艺规程的制定，例如浇注、冷却和开箱等规程，以及铸件成分的调整等。

铁模覆砂生产线的热交换特点：

液态金属浇入铁型覆砂铸型以后，“铸件——覆砂层——铁型”是一个不稳定的热交换系统。为了使问题简化，假设铸件是半元限的；并假设系统中各组元的温度场按直线规律分布的。表示系统的一部分，显然，同样的比热流通过了系统中各个组元：

令分别表示铸件与覆砂层、铁型与覆砂层之间热交换强度的两个传热准则。k1是铸件热阻与覆砂层热阻之比；k2是铁型的热阻与覆砂层热阻之比。将k1和k2结合起来考虑，随着覆砂层厚度的变化，有以下三种实际上可能发生的“铸件——覆砂层——铁型”间不同的传热情况：

1、当k≤1，k2≤1时，覆砂层在正常的厚度之内，铸件的冷却速度随着覆砂层厚度的减少而增大。

2、当覆砂层的厚度超过某一厚度以后，铁型对铸件冷却已不产生影响，这时就相当于普通的砂型铸造或树脂砂铸造。由于覆砂层的导热系数比铁型的导热系数小得多，所以铸件冷却缓慢。

3、当k≧1，k2≧1时，覆砂层厚度太薄，这时就相当于金属型铸造了。

以上热交换特点已为实验所证实，当曲轴（CTЦ-14）铁型覆砂铸造的覆砂层厚度从4～32mm逐渐变化时，曲轴组织中的渗碳体量不断减少，珠光体量和铁素体量不断增加。而当覆砂层厚度小于4mm时，铸件的冷却强度与金属型（厚涂料）相近；覆砂层大于32mm时，则其冷却强度相当于普通树脂砂铸造了。