覆膜砂鑄造是一種常見的鑄造工藝，其原理及相關材料的選擇對于鑄造過程和鑄件質量具有重要影響。以下是對覆膜砂鑄造原理及相關材料選擇的詳細解析：

一、覆膜砂鑄造原理

覆膜砂鑄造的原理是利用特定的粘結劑（如水玻璃或酚醛樹脂等）將石英砂等骨料粘結在一起，形成一層薄膜狀的砂型。這層砂型經過烘干、硬化等工藝處理后，即可用于鑄造。在鑄造過程中，金屬液被澆入砂型中，冷卻凝固后形成所需的鑄件。

具體來說，覆膜砂鑄造的工藝過程包括以下幾個步驟：

制備覆膜砂：將骨料（如石英砂）、粘結劑、固化劑、潤滑劑和特殊添加劑等按比例混合均勻，形成覆膜砂。

制作砂型：將覆膜砂填入芯盒或模具中，通過加熱、加壓等工藝使其固化成型，形成所需的砂型。

澆注金屬液：將金屬液澆入砂型中，待其冷卻凝固后，取出鑄件。

清理鑄件：對鑄件進行清理，去除表面的砂粒、毛刺等雜質，得到最終的鑄件產品。

二、相關材料的選擇

骨料：骨料是構成覆膜砂的主體，對骨料的要求是耐火度高、揮發物少、顆粒較圓整并自身強度高等。一般選用天然擦洗硅砂作為骨料，因其儲量豐富、價格便宜且能滿足鑄造要求。對于特殊要求的鑄鋼件或鑄鐵件，也可采用鋯砂或鉻鐵礦砂等高性能骨料。

粘結劑：粘結劑是覆膜砂中的關鍵成分，其性能直接影響砂型的強度和鑄件的質量。目前普遍采用酚醛類樹脂作為粘結劑，其中熱塑性固態酚醛樹脂因其聚合速度快、軟化點適中、游離酚含量低等優點而被廣泛應用。此外，國外已開發出不同性能的專用樹脂，如高強度低發氣樹脂、易潰散樹脂等，但國內普遍采用的仍是改性酚醛樹脂。

固化劑：固化劑用于促進粘結劑的固化反應，提高砂型的強度。常用的固化劑有烏洛托品（六亞甲基四胺）等。

潤滑劑：潤滑劑的主要作用是防止覆膜砂結塊，增加流動性，使型、芯表面致密及改善砂型（芯）的脫模性。常用的潤滑劑有硬脂酸鈣等。

添加劑：添加劑用于改善覆膜砂的性能，如提高耐高溫性能、降低發氣量、增強砂型強度等。常用的添加劑有耐高溫添加劑（如含碳材料或其他惰性材料）、易潰散添加劑（如二氧化錳、重鉻酸鉀等）、增強增韌添加劑（如超短玻璃纖維材料、有機硅烷等）以及防粘砂添加劑和抗老化添加劑等。

綜上所述，覆膜砂鑄造原理及相關材料的選擇對于鑄造過程和鑄件質量具有重要影響。在制備覆膜砂時，應根據鑄件的要求和鑄造條件選擇合適的骨料、粘結劑、固化劑、潤滑劑和添加劑等原材料，以確保砂型的強度和鑄件的質量。