，通常不需要設(shè)計(jì)冒口。鑄件的體收縮如果得不到補(bǔ)充
，就會(huì)在鑄件上或者內(nèi)部形成縮孔
、縮陷或者縮松。嚴(yán)重時(shí)常常造成鑄件報(bào)廢
。
冒口尺寸計(jì)算原則是
，首先計(jì)算需要補(bǔ)縮的金屬液需要多少。通常把這一部分金屬液假設(shè)成球體
，并求出直徑（設(shè)為d0）用于冒口計(jì)算
。冒口補(bǔ)縮鑄件是有一定的范圍------叫有效補(bǔ)縮距離，設(shè)為L
，對厚度為h的板狀零件通常L=3~5h
。對棒狀零件L=（25~30）√h
式子中，h------鑄件厚度
2．冒口尺寸的基本計(jì)算方法
冒口計(jì)算的公式
、圖線
、表格等有很多。介紹如下
。
zui常用的方法是
，冒口直徑 D=d0+h
理由是假定冒口和鑄件以相同的速度凝固，凝固過程是從鑄件的兩個(gè)表面向內(nèi)層進(jìn)行
，當(dāng)鑄件完全凝固終了
，正好冒口凝固了同樣的厚度
，這時(shí)還剩下中間的空心的縮孔，體積正好等于補(bǔ)縮球的體積
，這部分金屬液在凝固過程中正好補(bǔ)縮進(jìn)了鑄件
。
當(dāng)鑄件存在熱節(jié)時(shí)，可以把h換成熱節(jié)的直徑T即可
。
即D=do+T
。
另外設(shè)計(jì)冒口，還有個(gè)重要的部位
，就是冒口頸
，所謂冒口頸就是冒口和鑄件的連接通道，冒口里的金屬液都是經(jīng)由冒口頸補(bǔ)縮到鑄件里的
。所以對冒口頸的截面是有要求的
，通常取冒口頸的直徑dj=（0.6~0.8）T 。
冒口高度 H=（1.5~2.5）D
。
H的高度還應(yīng)該考慮要高于需要補(bǔ)縮部位的高度
，否則就成了反補(bǔ)縮了，鑄件補(bǔ)縮了冒口
，這是要避免的
。
3．其它計(jì)算方法
常用的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法還有不計(jì)算需要估算補(bǔ)縮的金屬液，直接將熱節(jié)園的直徑乘個(gè)系數(shù)得出冒口直徑
。例如
簡單鑄件 D=（1.05~1.15）T 外形簡單
，熱節(jié)比較集中。
復(fù)雜鑄件 D=（1.40~1.80）T 外形復(fù)雜
，例如有許多筋條和鑄件的其余部分連接
。
中間類型 D=（1.15~1.40）T 介于以上兩種之間。
鑄造生產(chǎn)的條件千差萬別
，因素太多
，以至于所有的計(jì)算公式都是近似的有條件的。往往一個(gè)公式不一定適用于所有的場合
。所以公式中往往有取值范圍較大的系數(shù)供用戶結(jié)合本單位的情況選擇
。
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型砂的配制包括三個(gè)方面
，即原材料的準(zhǔn)備、型砂的混制和將混制好的型砂調(diào)勻及松砂等工藝環(huán)節(jié)
。鑄造生產(chǎn)中所使用的型砂
，有的是由回用砂加適量的新砂
、粘土和水經(jīng)混合均勻配制成的，有的全部是由新的材料配制成的
。為了確保新砂質(zhì)量
，所有的原材料都須根據(jù)技術(shù)要求經(jīng)驗(yàn)收合格后才能使用。為此
，在配砂前都必須進(jìn)行加工準(zhǔn)備
。
（1） 新砂
新砂在采購、運(yùn)輸過程中?div id="d48novz" class="flower left">
；煊胁莞?div id="d48novz" class="flower left">
、煤屑及泥塊等雜物，同時(shí)含有一定數(shù)量的分分
。潮濕的原砂不易過篩
，配砂時(shí)不便于控制型砂的水分。因此
，除含水量低
、用于手工造型的濕型砂可直接配制外
，新砂在使用前必須進(jìn)行烘干和過篩
。新砂的烘干用立式或臥式烘干滾筒，也可采用氣流烘干的辦法
。常用的篩砂設(shè)備有手工篩
、滾筒篩和振動(dòng)篩等。
（2） 粘土
剛開采的粘土往往含有較多的水分具多為塊狀
，因此使用前必須烘干
、破碎并磨成粘土粉，主要由專門的工廠進(jìn)行加工
，包裝萬袋供應(yīng)
。有的工廠事先將膨潤土或粘土與煤粉按比例制成粘土—煤粉粉漿，使粘土充分吸水膨脹
，混砂時(shí)與原砂一起加入到混砂機(jī)里混合均勻
。這種做法可簡化混砂操作，便于運(yùn)輸
，改善勞動(dòng)條件
，提高型砂質(zhì)量。但必須嚴(yán)格控制粉漿的含水量
，否則會(huì)影響型砂性能
。
（3） 附加物
煤粉、硼配
、氟化物和硫黃等附加物都必須粉碎
、過篩后再使用
。
（4） 舊砂
為了節(jié)省造型材料，降低鑄件成本
，舊砂應(yīng)回用
。舊砂在型砂所占比例很大，它對型砂的成分及性能有著很大的影響
。舊砂中?div id="d48novz" class="flower left">
；煊懈鞣N雜物，如釘子
、鐵塊和砂團(tuán)等
，在回用前必須進(jìn)行處理，包括將砂塊粉碎
，用電磁分離器除去其中的鐵質(zhì)雜物然后過篩
，必要時(shí)進(jìn)行冷卻。
在機(jī)械化程度高的鑄造車間
，型砂需求量大
，周轉(zhuǎn)速度很快，往往舊砂的溫度還比較高
，有的回用砂溫度高達(dá)60攝氏度以上
，如果采用這種型砂造型，容易粘附模樣
、芯盒及砂斗
。由于型砂溫度過高，會(huì)使水分蒸發(fā)太快
，使型砂性能不穩(wěn)定
，同時(shí)影響鑄件表面質(zhì)量，影響造型勞動(dòng)生產(chǎn)率
。因此必須在鑄件落砂
、舊砂過篩、運(yùn)輸和混砂過程中加強(qiáng)通風(fēng)冷卻
，降低型砂溫度
。
（5） 混砂
混砂的任務(wù)是將各種原材料混合均勻，使粘結(jié)劑包覆在砂粒表面上
，混砂的質(zhì)量主要取決于混砂工藝和混砂機(jī)的形式
。
一、混砂機(jī)的形式
。生產(chǎn)中常用的混砂設(shè)備有輾輪式
、擺輪式和葉片式混砂機(jī)。輾輪式混砂機(jī)除有攪拌作用外
，還有輾壓搓揉作用
，型砂的質(zhì)量較好
，但生產(chǎn)效率較低，主要用來混制面砂和單一砂
。擺式混砂機(jī)的生產(chǎn)效率比輾輪式高幾倍
，且可邊混砂邊鼓風(fēng)冷卻，并有一定的搓揉作用
，但型砂質(zhì)量不如輾輪式混砂好
，主要用于機(jī)械化程度高、生產(chǎn)量大的鑄造車間混制單一砂及背砂
。葉片式混砂機(jī)是一種連續(xù)作業(yè)式的設(shè)備
，各種原是否無誤混砂機(jī)的一端進(jìn)入，混好的型砂從混砂機(jī)的另一端出來
，生產(chǎn)效率高
。葉片式混砂機(jī)有混合作用，但搓揉作用很差
，主要用于混制背砂和粘土含量低的單一砂
。
二、加料順序與混砂時(shí)間
?div id="m50uktp" class="box-center"> ；熘普惩列蜕暗募禹樞蛞话闶窍燃踊赜蒙啊⒃?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">、粘土粉和附加物等干料
，干混均勻后再加水濕混
，均勻后即可使用
。如果型砂中含有渣油液以及其他液態(tài)粘結(jié)劑，則應(yīng)先加水將型砂混合均勻后再加入油類粘結(jié)劑
。這種先加干粉后加水的混砂加料順序存在的缺點(diǎn)是
，在混砂機(jī)的輾盤邊緣遺留一些粉料，這些粉料吸水后粘附在混砂機(jī)壁上
，直到混輾后期或卸砂時(shí)才脫落下來
，使型砂里含有混合不均勻的粘土或煤粉團(tuán)塊，惡化了型砂性能
。同時(shí)干混時(shí)粉塵飛揚(yáng)
，勞動(dòng)條件差。因此
，有的工廠采用先在回用砂里加水混合
，然后加粘土及煤粉混合均勻，zui后再加少量水分調(diào)節(jié)到所需要的含水量的混砂工藝
。試驗(yàn)結(jié)果表明
，后面這種加料順序可縮短混砂時(shí)間
，提高型砂質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件
。
為了使各種原材料混合均勻
，混砂時(shí)間不能太短，否則影響型砂性能
，但混砂時(shí)間也不宜過長
。否則將使型砂溫度升高，水分過多揮發(fā)
，型砂結(jié)成塊狀
，性能變壞且生產(chǎn)效率低?div id="m50uktp" class="box-center"> ；焐皶r(shí)間主要根據(jù)混砂機(jī)的形式
、粘土含量、對型砂性能要求等來決定
。一般來說
，粘土含量越多，對型砂質(zhì)量要求越高
，混砂時(shí)間越長
。采用輾輪式混砂機(jī)混制面砂時(shí)，混砂時(shí)間一般為6—12分鐘
，北砂為3—6分鐘
，單一砂為4—8分鐘。
（6） 調(diào)勻
型砂的調(diào)勻又稱回性
、滲勻
，是指將混好的型砂在不失去水分的條件下放置一段時(shí)間，使水分均勻滲透到型砂中
，讓粘土充分吸水膨脹
，以提高型砂的強(qiáng)度和透氣性等性能。調(diào)勻時(shí)間主要根據(jù)粘土種類及加入量而定
。型砂中粘土含量越多
，原砂的顆粒越細(xì)，調(diào)勻時(shí)間越長
。調(diào)勻時(shí)間應(yīng)適當(dāng)
，否則型砂性能難以滿足要注。單一砂一般為2—3小時(shí)
，面砂為4—5小時(shí)
。機(jī)械化鑄造廠間型砂調(diào)勻是在型砂調(diào)勻斗里進(jìn)行，非機(jī)械化的手工造型車間是將混好的型砂堆放在軒間地面上，并用濕麻袋覆蓋進(jìn)行調(diào)勻
。
型砂經(jīng)混輾和調(diào)勻后會(huì)被壓實(shí)
，有的被壓成團(tuán)塊。如果采用這種型砂直接造型
，型砂的堅(jiān)實(shí)度不均勻
，透氣性等性能差。因此
，調(diào)勻后的型砂必須經(jīng)松砂或過篩才能使用
。在機(jī)械化的鑄造車間一般采用圓棒式或葉片式松砂機(jī)進(jìn)行松砂處理。在百機(jī)械化的手工造型車間
，常用移動(dòng)式松砂機(jī)或用篩孔為5—8毫米的篩子過篩
。
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覆膜砂鑄造在鑄造領(lǐng)域已有相當(dāng)長的歷史
，鑄件的產(chǎn)量也相當(dāng)大
；但采用覆膜砂鑄造生產(chǎn)精密鑄鋼件時(shí)面臨很多難題：粘砂（結(jié)疤）、冷隔
、氣孔
。如何解決這些問題有待于我們?nèi)ミM(jìn)一步探討。
一
、對覆膜砂的認(rèn)識與了解（覆膜砂屬于有機(jī)粘結(jié)劑型
、芯砂）
（1）覆膜砂的特點(diǎn)：具有適宜的強(qiáng)度性能；流動(dòng)性好
，制出的砂型
、砂芯輪廓清晰，組織致密
，能夠制造出復(fù)雜的砂芯
；砂型（芯）表面質(zhì)量好，表面粗糙度可達(dá)Ra=6.3～12.5μm
，尺寸精度可達(dá)CT7～CT9級
；潰散性好
，鑄件容易清理
。
（2）適用范圍：覆膜砂既可制作鑄型又可制作砂芯，覆膜砂的型或芯既可互相配合使用又可與其它砂型（芯）配合使用
；不僅可以用于金屬型重力鑄造或低壓鑄造
，也可以用于鐵型覆砂鑄造，還可以用于熱法離心鑄造
；不僅可以用于鑄鐵
、非鐵合金鑄件的生產(chǎn)，還可以用于鑄鋼件的生產(chǎn)。
二
、覆膜砂的制備
1．覆膜砂組成
一般由耐火材料
、粘結(jié)劑、固化劑
、潤滑劑及特殊添加劑組成
。
（1）耐火材料是構(gòu)成覆膜砂的主體。對耐火材料的要求是：耐火度高
、揮發(fā)物少
、顆粒較圓整、堅(jiān)實(shí)等
。一般選用天然擦洗硅砂
。對硅砂的要求是：SiO2含量高（鑄鐵及非鐵合金鑄件要求大于90%，鑄鋼件要求大于97%）
；含泥量不大于0.3%（為擦洗砂）--[水洗砂含泥量規(guī)定小于
；粒度①分布在相鄰3～5個(gè)篩號上；粒形圓整
，角形因素應(yīng)不大于1.3
；酸耗值不小于5ml。
（2）粘結(jié)劑普遍采用酚醛樹脂
。
（3）固化劑通常采用烏洛托品
；潤滑劑一般采用硬脂酸鈣，其作用是防止覆膜砂結(jié)塊
，增加流動(dòng)性
。添加劑的主要作用是改善覆膜砂的性能。
（4）覆膜砂的基本配比 成分 配比（質(zhì)量分?jǐn)?shù)
，%）說明：原砂 100 擦洗砂
， 酚醛樹脂 1.0～3.0 占原砂重 ，烏洛托品（水溶液2）10～15 占樹脂重
，硬脂酸鈣 5～7 占樹脂重
，添加劑 0.1～0.5 占原砂重。1：2）10～15 占樹脂重
，硬脂酸鈣 5～7 占樹脂重
，添加劑 0.1～0.5 占原砂重。
２．覆膜砂的生產(chǎn)工藝
覆膜砂的制備工藝主要有冷法覆膜
、溫法覆膜
、熱法覆膜三種，目前覆膜砂的生產(chǎn)幾乎都是采用熱覆膜法
。熱法覆膜工藝是先將原砂加熱到一定溫度
，然后分別與樹脂、烏洛托品水溶液和硬脂酸鈣混合攪拌，經(jīng)冷卻破碎和篩分而成
。由于配方的差異
，混制工藝有所不同。目前國內(nèi)覆膜砂生產(chǎn)線的種類很多
，手工加料的半自動(dòng)生產(chǎn)線約有2000~2300條
，電腦控制的全自動(dòng)生產(chǎn)線也已經(jīng)有將近50條，有效提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品穩(wěn)定性
。例如xx鑄造有限公司的自動(dòng)化可視生產(chǎn)線
，其加料時(shí)間控制精確到0.1秒，加熱溫度控制精確到1/10℃
，并且可以通過視頻時(shí)時(shí)觀察混砂狀態(tài)
，生產(chǎn)效率達(dá)到6噸/小時(shí)。
３．覆膜砂的主要產(chǎn)品類型
（1） 普通類覆膜砂
普通覆膜砂即傳統(tǒng)覆膜砂
，其組成通常由石英砂
，熱塑性酚醛樹脂，烏洛托品和硬脂酸鈣構(gòu)成
，不加有關(guān)添加劑
，其樹脂加入量通常在一定強(qiáng)度要求下相對較高，不具備耐高溫
，低膨脹
、低發(fā)氣等特性，適用于要求不高的鑄件生產(chǎn)
（2） 高強(qiáng)度低發(fā)氣類覆膜砂
特點(diǎn)：高強(qiáng)度
、低膨脹
、低發(fā)氣、慢發(fā)氣
、抗氧化 簡介:高強(qiáng)度低發(fā)氣覆膜砂是普通覆膜砂的更新?lián)Q代產(chǎn)品
，通過加入有關(guān)特性的“添加劑”和采用新的配制工藝，使樹脂用量大幅度下降
，其強(qiáng)度比普通覆膜砂高30%以上
，發(fā)氣量顯著降低，并能延緩發(fā)氣速度
，能更好地適應(yīng)鑄件生產(chǎn)的需要
。該類覆膜砂主要適用于鑄鐵件中，中小鑄鋼
、合金鑄鋼件的生產(chǎn)
。目前該類覆膜砂有三個(gè)系列：GD-1高強(qiáng)度低發(fā)氣覆膜砂；GD-2高強(qiáng)度低膨脹低發(fā)氣覆膜砂
；GD-3高強(qiáng)度低膨脹低發(fā)氣抗氧化覆膜。
（3） 耐高溫(類)覆膜砂(ND型)
特點(diǎn)：耐高溫、高強(qiáng)度
、低膨脹
、低發(fā)氣、慢發(fā)氣
、易潰散
、抗氧化 簡介:耐高溫覆膜砂是通過特殊工藝配方技術(shù)生產(chǎn)出的具有優(yōu)異高溫性能(高溫下強(qiáng)度高、耐熱時(shí)間長
、熱膨脹量小
、發(fā)氣量低)和綜合鑄造性能的新型覆膜砂。該類覆膜砂特別適用于復(fù)雜薄壁精密的鑄鐵件(如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體
、缸蓋等)以及高要求的鑄鋼件(如集裝箱角和火車剎車緩
；中器殼件等)的生產(chǎn)，可有效消除粘砂
、變形
、熱裂和氣孔等鑄造缺陷。目前該覆膜砂有四個(gè)系列：VND-1耐高溫覆膜砂. ND-2耐高溫低膨脹低發(fā)氣覆膜砂 ND-3耐高溫低膨脹低發(fā)氣抗氧化覆膜砂 ND-4耐高溫高強(qiáng)底低膨脹低發(fā)氣覆膜
（4） 易潰散類覆膜砂
具有較好的強(qiáng)度
，同時(shí)具有優(yōu)異的低溫潰散性能
，適用于生產(chǎn)有色金屬鑄件。
（5） 其它特殊要求覆膜砂
為適應(yīng)不同產(chǎn)品的需要
，開發(fā)出了系列特種覆膜砂如：離心鑄造用覆膜砂
、激冷覆膜砂、濕態(tài)覆膜砂
、防粘砂
、防脈紋、防橘皮覆膜砂等
?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">！?三、覆膜砂制芯主要工藝過程
加熱溫度200-300℃
、固化時(shí)間30-150s
、射砂壓力0.15-0.60MPa。形狀簡單的砂芯
、流動(dòng)性好的覆膜砂可選用較低的射砂壓力
，細(xì)薄砂芯選擇較低的加熱溫度，加熱溫度低時(shí)可適當(dāng)延長固化時(shí)間等
。覆膜砂所使用的樹脂是酚醛類樹脂
。制芯工藝的優(yōu)點(diǎn)：具有適宜的強(qiáng)度性能；流動(dòng)性好
；砂芯表面質(zhì)量好（Ra=6.3-12.5μm）
；砂芯抗吸濕性強(qiáng)
；潰散性好，鑄件容易清理
。
1
、鑄型（模具）溫度
鑄型溫度是影響殼層厚度及強(qiáng)度的主要因素之一,一般控制在220～260℃,并根據(jù)下列原則選定:
（1）保證覆膜砂上的樹脂軟化及固化所需的足夠熱量；
（2）保證形成需要的殼厚且殼型（芯）表面不焦化
；
（3）盡量縮短結(jié)殼及硬化時(shí)間
，以提高生產(chǎn)率。
2
、射砂壓力及時(shí)間
射砂時(shí)間一般控制在3～10s
，時(shí)間過短則砂型（芯）不能成型。射砂壓力一般為0.6MPa左右
；壓力過低時(shí)
，易造成射不足或疏松現(xiàn)象。3
、硬化時(shí)間：硬化時(shí)間的長短主要取決于砂型（芯）的厚度與鑄型的溫度
，一般在60～120s左右。時(shí)間過短
，殼層未完全固化則強(qiáng)度低
；時(shí)間過長，砂型（芯）表面層易燒焦影響鑄件質(zhì)量
。覆膜砂造型（芯）工藝參數(shù)實(shí)例：序號圖號 殼厚（㎜） 重量（㎏） 鑄型溫度（℃） 射砂時(shí)間（s）硬化時(shí)間（s） 1 （導(dǎo)向套）DN80-05 8～10 2.5～2.6220～240 2～3 60～80 2 （閥體）DN05-01 10～123.75～3.8 240～260 3～5 80～100
四
、覆膜砂應(yīng)用中存在的問題及解決對策
制芯的方法種類很多，總的可以劃分為熱固性方法和冷固性方法兩大類
，覆膜砂制芯屬于熱固性方法類
。任何一種制芯方法都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，這主要取決于產(chǎn)品的質(zhì)量要求
、復(fù)雜程度
、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)成本
、產(chǎn)品價(jià)格等綜合因素來決定采用何種制芯方法
。對鑄件內(nèi)腔表面質(zhì)量要求高，尺寸精度要求高
、形狀復(fù)雜的砂芯采用覆膜砂制芯是非常有效的
。例如：轎車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋的進(jìn)排氣道砂芯、水道砂芯
？ 產(chǎn)生原因
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