铁模覆砂工艺作为 “金属型 + 砂型” 的复合铸造技术，凭借铸件精度高、生产效率可控的优势，广泛应用于铸铁件（如曲轴、箱体）与铸钢件（如阀门、法兰）的批量生产。其核心工艺参数 —— 浇注温度、覆砂压力、冷却时间的协同匹配，是决定铸件是否出现砂眼、缩孔、变形等缺陷的关键，同时直接影响生产效率与模具寿命。本手册摒弃表单化呈现，通过 “参数作用机制 - 分场景调试方法 - 协同匹配逻辑” 的递进结构，拆解各参数的调试要点，提供可落地的优化方案，帮助生产人员快速提升铸件合格率。

一、核心参数作用机制：理解调试的底层逻辑

在开展参数调试前，需先明确浇注温度、覆砂压力、冷却时间各自对铸件成型的影响 —— 三者并非独立运作，而是通过 “金属液充型 - 砂层支撑 - 铸件凝固” 的联动过程，共同决定铸件质量，这是精准调试的基础。

1. 浇注温度：控制金属液流动性与凝固收缩

浇注温度即金属液注入模具时的温度，其核心影响集中在两方面：一方面是充型能力：温度过高时，金属液流动性增强，可顺利填充复杂型腔（如薄壁铸件的细小结构），但易导致砂层烧结（砂粒与高温金属液反应粘连），还会使铸件晶粒粗大，降低力学性能（如灰铸铁抗拉强度可能下降 5%-8%）；温度过低则相反，金属液流动性不足，易出现浇不足（型腔未填满）、冷隔（金属液分层凝固）等缺陷，尤其对厚壁铸件，可能导致中心部位无法充分充型。另一方面是凝固收缩：金属液温度越高，凝固过程中的体积收缩量越大（如铸铁液浇注温度每升高 10℃，体积收缩率约增加 0.1%），若收缩得不到补缩，易在铸件厚大部位（如法兰盘中心、曲轴主轴颈）形成缩孔或缩松；同时，过高温度还会加速砂层中树脂粘结剂的分解（如呋喃树脂在 800℃以上快速分解），产生大量气体，若排气不畅，易在铸件表面或内部形成气孔。

2. 覆砂压力：保障砂层致密性与型腔精度

覆砂压力是将树脂砂料压入铁模型腔的压力，其作用直接关联砂层质量与铸件尺寸：首先是砂层致密性：压力过低时，砂层密度小（通常低于 1.6g/cm³），孔隙率高，金属液易渗入砂层孔隙，形成砂眼缺陷；压力过高则会导致砂层过度致密（超过 1.9g/cm³），透气性大幅下降，浇注时产生的气体无法排出，反而引发气孔；同时，过高压力还可能使薄壁铁模发生变形（如型腔尺寸偏移 0.3-0.5mm），影响后续铸件精度。其次是型腔贴合度：合适的压力能让砂层完全贴合铁模型腔的轮廓，确保铸件外形尺寸与设计一致；若压力不足或分布不均（如模具边角压力低），砂层无法充分填充型腔边角，会导致铸件局部尺寸偏小（如阀门密封面厚度不足），或出现轮廓不清晰的问题；此外，压力还影响砂层与铁模的附着力 —— 附着力需达到 0.3MPa 以上，才能避免浇注时砂层受金属液冲击脱落，形成夹砂缺陷。

3. 冷却时间：平衡凝固质量与生产效率

冷却时间即金属液注入模具后，至铸件脱模前的保温与冷却时长，其调控需兼顾质量与效率：从凝固质量来看，冷却时间过短，铸件未完全凝固（如厚壁铸件中心仍为液态），脱模时易发生变形（如箱体侧面凸起）、开裂（如铸钢件边角出现裂纹）；冷却时间过长则会导致铸件晶粒过度长大（如碳素铸钢冷却时间超过规定值 20%，抗拉强度可能下降 5%-8%），还会增加铸件内应力，后续加工时易出现变形。从生产效率与模具寿命来看，冷却时间过长会延长生产周期（如原本 1 小时 / 件的生产节奏，可能延长至 1.5 小时 / 件），降低产能；若为追求效率过度缩短冷却时间，或采用强制水冷时冷却过快，会导致铁模内外温差过大（超过 150℃），产生热应力，长期使用易使铁模出现裂纹；反之，冷却过慢会导致铁模温度过高（超过 350℃），下次覆砂时砂层易烧结在铁模表面，难以清理。

二、分参数调试方法：从单一参数定边界到缺陷导向优化

参数调试需遵循 “先单一参数定边界，再多参数找匹配” 的原则。先针对浇注温度、覆砂压力、冷却时间分别调试，确定各自的 “合格区间”，再基于铸件缺陷反馈进行微调，为后续协同匹配打下基础。

1. 浇注温度调试：按材质定基准，按缺陷微调

浇注温度的基准值需根据铸件材质与壁厚确定，不同材质的金属液流动性差异显著，调试时需针对性调整：对于灰铸铁件（如 HT200 材质的箱体，壁厚 10-20mm），基准浇注温度通常为 1380-1420℃—— 壁厚较薄（10-15mm）时取上限，保证充型充分；壁厚较厚（15-20mm）时取下限，减少凝固收缩。若试浇后出现浇不足、冷隔，可在基准温度基础上每次提升 20℃（最高不超过 1470℃，避免砂层烧结）；若出现粘砂、表面气孔，则每次降低 15℃，同时检查砂层透气性是否达标。对于球墨铸铁件（如 QT450 材质的曲轴，壁厚 20-30mm），因需保证球化剂均匀分布，基准温度需比同壁厚灰铸铁高 40-50℃，即 1420-1450℃。若试浇后发现球化不良（如铸件力学性能不达标），可适当提升 10-20℃（但需控制在 1480℃以内）；若厚壁部位出现缩松，可降低 10-15℃，同时优化冒口尺寸，增强补缩效果。对于铸钢件（如 ZG230-450 材质的阀门，壁厚 15-25mm），因铸钢液流动性差，基准温度需大幅提高，为 1520-1560℃；低合金铸钢（如 ZG35CrMo 材质的法兰，壁厚 25-40mm）因合金元素增加流动性阻力，基准温度需再提升 30-40℃，即 1550-1590℃。试浇时若出现浇不足，可每次提升 25℃（最高不超过 1620℃，避免金属液氧化）；若出现缩孔，需在降低温度（每次 15℃）的同时，增加冒口高度，确保补缩充分。

2. 覆砂压力调试：按砂层厚度定范围，按密度与精度验证

覆砂压力的基准值主要取决于砂层厚度（铁模覆砂的砂层厚度常规为 5-20mm），可通过 “厚度系数法” 估算：基准压力约为 “砂层厚度（mm）×0.02 + 0.1MPa”，在此基础上结合砂层密度与铸件尺寸精度验证调整。当砂层厚度为 5-10mm（如小型阀门铸件）时，基准压力为 0.2-0.3MPa，此时砂层合格密度应控制在 1.6-1.7g/cm³—— 若检测发现砂层密度低于 1.6g/cm³，可将压力提升 0.05MPa，再次试覆砂；若密度超过 1.7g/cm³ 且铸件出现气孔，可降低 0.05MPa。同时，需测量铸件尺寸偏差，若偏差超过 ±0.3mm（如阀门密封面直径偏小），需检查压力分布是否均匀（如模具边角是否存在压力死角），必要时调整覆砂设备的喷头位置，确保压力覆盖全面。当砂层厚度为 10-15mm（如中型箱体铸件）时，基准压力为 0.3-0.4MPa，砂层合格密度为 1.7-1.8g/cm³。若试浇后铸件出现夹砂（砂层脱落），说明砂层附着力不足，可将压力提升 0.05MPa，增强砂层与铁模的贴合度；若铁模出现轻微变形（如型腔边缘凸起），需降低 0.05MPa，同时检查铁模刚度是否达标（必要时增加铁模壁厚）。当砂层厚度为 15-20mm（如大型法兰铸件）时，基准压力为 0.4-0.5MPa，砂层合格密度为 1.8-1.9g/cm³。此时需重点关注压力均匀性，可通过在模具不同位置设置压力传感器，确保各区域压力偏差不超过 ±0.03MPa；若铸件厚壁部位出现砂眼，需检查砂层密度是否达标，必要时提升压力 0.05MPa，减少砂层孔隙。

3. 冷却时间调试：按壁厚与材质定基准，按凝固状态调整

冷却时间的基准值需结合铸件壁厚与材质的导热性确定，调试时可通过 “壁厚系数法” 初步估算（灰铸铁件冷却时间≈壁厚（mm）×1.5-2 分钟；铸钢件≈壁厚（mm）×2-2.5 分钟），再根据脱模时的铸件凝固状态优化。对于薄壁铸件（壁厚＜15mm，如小型灰铸铁阀门），灰铸铁件基准冷却时间为 22-30 分钟，铸钢件为 30-37 分钟。若脱模时铸件表面温度过高（超过 200℃）、易变形，需延长 5-10 分钟；若冷却后铸件出现冷隔（说明凝固过快），可缩短 3-5 分钟，同时适当提升浇注温度，平衡凝固速率。对于中厚壁铸件（壁厚 15-30mm，如球墨铸铁曲轴），基准冷却时间灰铸铁件为 30-60 分钟，球墨铸铁件因结晶温度区间宽，需延长 10-15 分钟（即 40-75 分钟）。若铸件厚壁部位（如主轴颈）脱模后仍有温热感（未完全凝固），需延长 10-15 分钟；若冷却后铸件内应力过大（加工时出现裂纹），可在基准时间基础上缩短 5-10 分钟，同时采用阶梯式冷却（先自然冷却 30 分钟，再强制风冷），减少温差应力。对于厚壁铸件（壁厚＞30mm，如铸钢法兰），铸钢件基准冷却时间为 60-125 分钟（壁厚 30mm 时 60 分钟，壁厚 50mm 时 125 分钟）。调试时需通过 “针刺法” 判断凝固状态（用细钢针插入铸件厚壁部位，若手感阻力大、无熔融金属渗出，说明已凝固），若针刺时仍有金属液渗出，需延长 15-20 分钟；若冷却时间过长导致生产效率过低，可在铸件凝固 80% 后（针刺无明显金属液渗出），采用分段脱模（先松动模具，自然冷却 10 分钟后再完全脱模），兼顾凝固质量与效率。