摘要： 本文深入且全面地解析铁模覆砂工艺中的设备构成与操作规范。详细阐述了铁模覆砂所涉及的各类关键设备，包括铁模、覆砂装置、射砂系统、加热与冷却系统等的结构特点、功能作用及技术参数要求。同时，对整个铁模覆砂工艺流程中的操作规范进行了细致讲解，从模具准备、砂型制作、浇注工艺到铸件清理等各个环节，明确了每个步骤的具体操作要点、注意事项以及质量控制标准，旨在为铸造行业从业者提供系统且实用的知识体系，助力其在铁模覆砂工艺应用中实现高效、稳定且高质量的铸件生产。

一、引言

铁模覆砂作为一种先进的铸造工艺，融合了金属型铸造和砂型铸造的优点，在现代铸造工业中占据着重要地位。其核心在于通过特定的设备与严谨的操作规范，实现对铸件质量、生产效率以及成本控制的优化。深入理解铁模覆砂的设备构成与操作规范，是掌握这一工艺并充分发挥其优势的关键所在。

二、铁模覆砂的设备构成

（一）铁模

结构设计

铁模是铁模覆砂工艺的基础部件，通常由上下模、定位装置、脱模机构等部分组成。上下模的形状与铸件的外形轮廓相匹配，其内部设计有合理的冷却水道，以确保在浇注过程中能够有效地控制铸件的凝固速度，减少铸造缺陷。定位装置采用高精度的定位销或定位键，保证上下模在合模时的准确性，确保砂型的壁厚均匀性。脱模机构则根据铸件的形状和特点设计，常见的有顶杆脱模、斜楔脱模等方式，能够在铸件凝固后顺利将其从模具中脱出。

材料选择

铁模的材料一般选用具有良好导热性、高强度和耐磨性的铸铁或铸钢。铸铁材料如灰铸铁，成本相对较低，加工性能好，能够满足大多数中小型铸件的生产需求；铸钢材料则具有更高的强度和韧性，适用于生产大型、复杂或对模具强度要求较高的铸件。在选择材料时，还需考虑铸件的材质、生产批量以及工艺要求等因素，以确保铁模的使用寿命和性能稳定。

（二）覆砂装置

砂箱结构

覆砂装置主要由砂箱、覆膜机构、加砂机构等组成。砂箱是容纳型砂的容器，其结构设计应便于砂型的制作和脱模。砂箱通常采用可拆卸式结构，内壁具有一定的锥度，以便于砂型脱出。同时，砂箱上还设有排气孔，以排除射砂过程中砂型内的空气，保证砂型的紧实度。

覆膜机构

覆膜机构的作用是在砂型表面覆盖一层薄薄的树脂膜，以提高砂型的强度、透气性和表面质量。该机构一般包括覆膜辊、树脂槽、加热装置等。覆膜辊将砂型表面均匀地涂上一层树脂溶液，然后通过加热装置使树脂固化，形成一层坚固的树脂膜。在操作过程中，需要精确控制树脂溶液的浓度、覆膜厚度以及加热温度等参数，以确保覆膜效果的一致性。

加砂机构

加砂机构负责向砂箱内加入型砂。常见的加砂机构有重力加砂、气力加砂等方式。重力加砂结构简单，但加砂均匀性较差；气力加砂则能够实现较为均匀的加砂效果，但设备成本相对较高。在实际应用中，可根据生产需求和工艺要求选择合适的加砂机构。加砂过程中，需要控制加砂量和加砂速度，以保证砂型的紧实度和均匀性。

（三）射砂系统

射砂枪

射砂系统是实现砂型紧实的关键设备，主要由射砂枪、储气罐、射砂阀等组成。射砂枪是将压缩空气和型砂混合并高速射入砂箱的装置，其内部结构设计直接影响射砂效果。射砂枪通常采用特殊的喷嘴设计，能够使压缩空气和型砂充分混合，并以高速射流的形式进入砂箱，使砂型在瞬间获得较高的紧实度。

储气罐与射砂阀

储气罐用于储存压缩空气，为射砂提供动力源。其容量和压力应根据射砂系统的需求进行设计和选择，一般要求储气罐能够提供稳定的压缩空气压力，以保证射砂过程的连续性和稳定性。射砂阀则控制压缩空气的进出，实现射砂动作的精确控制。射砂阀的响应速度和密封性直接影响射砂效果，因此需要选用高质量的射砂阀，并定期进行维护和检查。

（四）加热与冷却系统

加热系统

加热系统主要用于对铁模进行预热，以保证浇注时铁水的流动性和充型能力，减少铸件的冷隔、浇不足等缺陷。加热系统可采用电加热、燃气加热或燃油加热等方式。电加热方式具有加热速度快、温度控制精确等优点，但运行成本相对较高；燃气加热和燃油加热则成本较低，但需要配备相应的燃烧设备和通风设施，且温度控制相对较难。在选择加热系统时，需综合考虑生产成本、工艺要求和环保因素等。加热系统应配备温度传感器和控制器，能够实时监测和控制铁模的温度，确保其在设定的温度范围内。

冷却系统

冷却系统用于控制铸件的凝固速度，提高铸件的组织性能和尺寸精度。铁模内部的冷却水道是冷却系统的核心部分，通过循环水或其他冷却介质带走铁模和铸件的热量。冷却水道的设计应根据铸件的形状、壁厚和工艺要求进行优化，确保冷却均匀性。此外，冷却系统还包括冷却水泵、冷却塔、水箱等设备，用于提供循环冷却介质和控制冷却介质的温度。在操作过程中，需要根据铸件的凝固情况合理调整冷却水量和水温，以达到最佳的冷却效果。

三、铁模覆砂的操作规范

（一）模具准备

模具清理与检查

在每次使用前，应对铁模进行全面的清理和检查。清理模具表面的污垢、铁锈和残留的型砂，检查模具的定位装置、脱模机构、冷却水道等部件是否正常。如有损坏或故障，应及时进行维修或更换。同时，还需检查模具的尺寸精度，确保其符合铸件的生产要求。对于新制作的模具或长时间未使用的模具，在使用前应进行试模，检验模具的性能和铸件质量。

模具预热

根据铸件的材质和工艺要求，对铁模进行预热。预热温度一般在 150℃ - 350℃之间，具体温度可通过试验确定。预热过程中，应使用温度传感器实时监测铁模温度，确保其均匀受热。预热时间应根据铁模的大小和加热方式进行合理控制，避免预热不足或过度预热。预热后的铁模应尽快进行浇注，以防止温度下降过快影响铸件质量。

（二）砂型制作

型砂准备

选择合适的型砂是保证砂型质量的关键。型砂应具有良好的透气性、强度、耐火性和溃散性。一般采用石英砂或宝珠砂作为基础砂，加入适量的粘结剂（如树脂、水玻璃等）、固化剂和添加剂等，经过混砂处理后制成型砂。在混砂过程中，应严格控制各种原材料的加入量和混砂时间，确保型砂性能的均匀性。混制好的型砂应进行性能检测，如透气性、强度等指标应符合工艺要求。

覆砂操作

将准备好的型砂加入覆砂装置的砂箱中，通过加砂机构控制加砂量和加砂速度。然后启动覆膜机构，在砂型表面覆盖一层树脂膜。覆膜过程中，应注意树脂溶液的浓度、覆膜厚度和加热温度的控制。覆膜完成后，启动射砂系统，将压缩空气和型砂混合并射入砂箱，使砂型获得较高的紧实度。射砂过程中，应控制射砂压力、射砂时间和射砂量，确保砂型的质量均匀性。射砂完成后，对砂型进行修整，去除多余的型砂，检查砂型的完整性和表面质量。

（三）浇注工艺

铁水准备

根据铸件的材质要求，准确配制铁水。在熔炼过程中，应严格控制原材料的质量和熔炼工艺参数，如炉温、熔炼时间、化学成分等。铁水熔炼完成后，应进行扒渣、脱氧等处理，以提高铁水的纯净度。在浇注前，应对铁水的温度、化学成分和流动性进行检测，确保其符合浇注要求。

浇注操作

将预热好的铁模合模，并将砂型放置在铁模上。然后将处理好的铁水缓慢倒入浇口杯，通过浇道系统注入砂型型腔。浇注过程中，应控制浇注速度和浇注温度，避免浇注速度过快导致铁水飞溅、氧化和卷气等缺陷，或浇注温度过低导致铁水流动性差、浇不足等问题。同时，还应注意浇注过程中的排气，可在砂型上设置排气孔或采用排气冒口等方式，排除型腔中的气体，保证铸件质量。

（四）铸件清理

脱模与落砂

铸件凝固后，启动铁模的脱模机构，将铸件从模具中脱出。脱模过程中，应注意避免对铸件造成损伤。脱模后的铸件与砂型一起进入落砂装置，通过振动、撞击等方式使型砂脱落。落砂过程中，应控制落砂强度和时间，避免对铸件表面造成过度磨损或损坏。

铸件清理与检验

落砂后的铸件表面可能残留有少量型砂、氧化皮和毛刺等，需要进行清理。可采用抛丸、喷砂、打磨等方式去除铸件表面的杂质，提高铸件的表面质量。清理后的铸件应进行全面的质量检验，包括外观检查、尺寸精度检查、内部质量检查（如探伤检测等）等。对于不合格的铸件，应进行分析和处理，找出原因并采取相应的改进措施，以提高铸件的质量合格率。

四、设备维护与安全注意事项

（一）设备维护

定期检查与保养

铁模覆砂设备应定期进行检查和保养，包括设备的机械部件、电气系统、液压系统等。检查模具的磨损情况，及时进行修复或更换；检查射砂系统的射砂枪、储气罐、射砂阀等部件的密封性和工作性能，定期进行清洗和维护；检查加热与冷却系统的加热元件、冷却水道、水泵等设备的运行情况，确保其正常工作。同时，还应定期对设备的润滑系统进行检查和加油，保证设备的各个运动部件能够灵活运转。

设备维修与故障排除

当设备出现故障时，应及时进行维修。维修人员应具备专业的知识和技能，能够准确判断故障原因并采取有效的维修措施。在维修过程中，应遵循相关的安全操作规程，如切断电源、气源等，防止发生意外事故。对于一些常见的故障，如射砂系统压力不足、模具脱模困难等，应建立故障排除手册，以便维修人员能够快速解决问题。

（二）安全注意事项

操作人员培训

从事铁模覆砂工艺操作的人员应经过专业的培训，熟悉设备的结构、性能和操作规范，掌握安全操作规程和应急处理措施。培训内容应包括设备的启动与停止、模具的操作、浇注工艺、铸件清理等方面的知识和技能，以及防火、防爆、防烫伤等安全知识。只有经过培训合格的人员才能上岗操作。

安全防护措施

在铁模覆砂生产过程中，应配备必要的安全防护措施。操作人员应穿戴工作服、安全帽、防护手套、防护眼镜等个人防护用品，防止烫伤、碰伤、砂尘吸入等伤害。在设备周围应设置防护栏，防止人员误入危险区域。同时，还应配备消防器材，如灭火器、消防水带等，以应对可能发生的火灾事故。在浇注过程中，应注意防止铁水飞溅，操作人员应站在安全位置进行操作。

五、结论

铁模覆砂工艺的设备构成与操作规范是实现高质量铸件生产的重要保障。通过深入了解铁模覆砂设备的各个组成部分及其功能特点，以及严格遵循从模具准备、砂型制作、浇注工艺到铸件清理等各个环节的操作规范，并注重设备的维护与安全管理，铸造行业从业者能够充分发挥铁模覆砂工艺的优势，提高铸件的质量和生产效率，降低生产成本，增强企业的市场竞争力。在实际应用中，还应不断总结经验，根据生产需求和工艺要求进行技术创新和优化，推动铁模覆砂工艺的不断发展与进步。