精铸件生产中经常使用原砂新型冷芯盒覆膜砂,因此对原砂的质量要求较高,有时有特殊要求。尽管圆形晶粒形状好,但在良好的设备、工艺和其它材料的情况下,具有稍差晶粒形状的原砂也可产生高质量的冷芯盒设计覆膜砂。砂粒表面无缺陷,Si02含量高,其中无云母等毛状颗粒。建议用图像分析仪测量原砂的颗粒形状。泥浆含量应控制在0.2%以下。建议采用摩擦脱泥工艺。试验结果表明,在适当的粒径分布下,强度可提高10%-15%。
挤压冷芯盒设计铸造模具材料的选用挤压铸造模具材料的选用,主要是依据铸造合金的浇注温度、组成型腔各零件的工作条件和材料货源.等情况而定。挤压铸造铝、镁和锌等低熔点合金用模具材料铝、镁、锌等合金的浇注温度分别为600~740 C、630~680 C、400~450 C。模具新型冷芯盒工作过程中的主要损坏形式是机械磨损。对锌合金而言,由于其温度较.低,除常用模具钢外,也可采用合金结构钢制造模具,甚至可采用低碳钢。但一般选用热模工具钢作为模具材料,经调质处理后再进行氮化或氰化等表面处理。以前我国长期使用3Cr2W8V钢,但因其塑性、韧性较差,现在已推广使用综合性能更优的4Cr5MoSiV1(H13)钢,二者的使用寿命均可达数万次以上。目前国内已有单位研制出性能优于3Cr2W8V钢的替代钢种。
新型冷芯盒模具标准化体系包含模具基本标准与模具工艺质量标准模具零件标准与模具生产有关的技术标准。目前,我国模具标准有50多个,标准号300多个,通用设备14种,汽车模具零件244种,标准总数363个。这标准的制定宣传与实施,提高了模具标准化的程度与水平。由于我国模具标准化起步较晚,冷芯盒设计模具标准件的生产、销售、推广和应用也相对落后。因此,模具标准件品种规格少、供货时间短、配套性差等问题长期存在,使得模具标准件的使用范围一直很低。近年来,由于外国企业的干预,这一比例有了很大的提高,但总的来说仍然很低。目前,据初步测算,这一比例大致在40%-45%之间。在世界范围内,一般是70%以上,其中小模具占80%以上。
新型冷芯盒覆膜砂生产的发展80年代前,覆膜砂以自制自用为主,用于壳芯生产。80年代以后,由于我国高新制造技术的迅速发展,特别是机械业工和汽车工业突飞猛进的发展,对强度高、壁厚薄、精度要求高、表面质量好的铸件需求量剧增。有些外商订货时要求铸件必须用树脂砂生产,所以仅靠粘土砂造型和油砂制芯巳无法满足对铸件越来越高的要求,因此在客观上给覆膜砂的发展创造了条件。90年代以来,覆膜砂的生产应用得到迅速发展,其中包括覆膜砂生产所需要的原材料,庆阳冷芯盒覆膜砂的品种也在不断增多,并已形成系列化。覆膜砂生产厂家和产量也飞速增长。
传统的三维新型冷芯盒模具结构设计的模具设计、分析与制造已不适应现代生产与集成技术请。采用三维数字模型设计、分析、制造三维无纸模具,采用新一代模具软件进行三维可视化模具设计,所采用的三维数字模型可方便地用于生产结构的CAE分析、冷芯盒设计模具可制造性评价和数控加工、工艺仿真和信息管理与共享。比如Pro/Engineer、CATIA等软件具有参数化、基于特征、完全相关等特点,使得并行模具工程成为可能。
粘结剂热塑性酚醛树脂对不同材质及要求的铸件和制芯工艺,所用的新型冷芯盒覆膜砂应包括不同特性的酚醛树脂,如:对铸钢覆膜砂和铸铝覆膜砂,所用的酚醛树脂差异就很大。所以铸造用酚醛树脂应按铸件的材质和使用状态分类。国产树脂与原砂的润湿性能差,需较高的覆膜温度,国产树脂粘度也较高,要求混砂设备的动力消耗大,且易造成树脂膜分布不均,厚度不均,覆膜砂强度低,树脂加入量高。对冷芯盒设计覆膜砂所用的热塑性酚醛树脂要求内聚强度和附着强度要高,而在砂覆膜时树脂流动性(粘度低)要好。为了提高生产率,聚合速度(固化速度)要快,不仅要求发气量低而且要求有适宜的发气速度以及吸湿性要低和软化点适中等。特别要提到的是酚醛树脂中含有游离酚等有害气体,不利于环保,并有害工人健康,因此要求游离酚及有害气体要低。