一、引言

铁型覆砂铸造作为一种高效的特种铸造工艺，兼具砂型铸造的适应性与金属型铸造的高精度优势，在汽车零部件、农机配件等领域广泛应用。然而，生产过程中气孔、夹砂、缩松等缺陷频发，严重影响铸件尺寸精度、力学性能及表面质量，增加废品率与生产成本。深入剖析缺陷成因并提出有效解决方案，对提升铁型覆砂铸造工艺稳定性和铸件品质至关重要。

二、气孔缺陷分析与处理

2.1 形成机理与影响因素

气孔是铁型覆砂铸造最常见缺陷之一，主要因气体未能及时排出金属液而残留形成。其诱因包括：

覆膜砂发气：覆膜砂中树脂、固化剂等有机物受热分解产生大量气体，若砂层透气性差或浇注速度过快，气体无法逸出 。

铁型排气不畅：铁型表面排气槽设计不合理、堵塞，或覆砂层与铁型贴合不紧密，导致气体积聚。

金属液卷入气体：浇注时金属液流动紊乱，卷入空气或泡沫模样气化残留气体。

2.2 解决方案

优化覆膜砂配方：选用低发气树脂，添加透气剂（如淀粉、纤维）提高砂层透气性；控制覆膜砂水分含量，避免高温下水汽蒸发产生气体。

改进铁型设计：合理布置排气槽，增加排气孔数量与孔径，确保气体顺畅排出；采用表面微粗糙化处理，增强覆砂层与铁型的结合力。

规范浇注操作：降低浇注速度，采用底注式或侧注式浇注系统，减少金属液紊流；浇注前对铁型预热至 150 - 200℃，加速气体逸出。

三、夹砂缺陷分析与处理

3.1 形成机理与影响因素

夹砂指铸件表面嵌入砂粒或金属氧化物，主要由以下原因导致：

覆砂层开裂：铁型局部过热或冷却不均，使覆砂层热膨胀不一致，产生裂纹，金属液钻入形成夹砂。

砂层强度不足：覆膜砂固化不完全或砂粒间粘结力弱，在金属液冲刷下脱落进入铸件。

铁型表面不平整：铁型表面存在砂眼、凹坑，覆砂后易形成薄弱区，导致夹砂。

3.2 解决方案

调控覆砂工艺：优化覆膜砂固化参数（如温度、时间），确保砂层充分固化；增加覆砂层厚度至 5 - 8mm，提高抗冲刷能力。

改善铁型质量：采用高精度加工工艺保证铁型表面平整度，消除砂眼、气孔等缺陷；定期清理铁型表面残留砂粒与氧化物。

优化冷却系统：在铁型易过热区域增设冷却通道，或采用局部激冷材料，平衡铁型温度场，减少覆砂层开裂风险。

四、缩松缺陷分析与处理

4.1 形成机理与影响因素

缩松表现为铸件内部微小孔洞，由金属液补缩不足引起：

凝固顺序不合理：铸件壁厚不均，导致局部区域最后凝固，形成缩松。

浇注温度过高：高温金属液凝固收缩量大，且降低铁型激冷效果，加剧缩松倾向。

补缩通道不畅：冒口设计不当或浇冒口系统布局不合理，无法有效补缩。

4.2 解决方案

优化铸件结构设计：采用渐变壁厚设计，避免局部热节；增设工艺肋或冷铁，调整凝固顺序，实现顺序凝固。

控制浇注参数：降低浇注温度至液相线以上 30 - 50℃，减少收缩量；采用低温快浇工艺，增强铁型激冷作用。

改进浇冒口系统：合理设计冒口尺寸、位置与形状，确保补缩通道畅通；采用发热冒口或保温冒口，延长冒口凝固时间。