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宝珠砂与硅砂等原砂冷芯盒工艺参数及芯砂性能对比
冷芯盒法，早期由美国Ashland在一次铸造博览会上发布，又称Ashland法或Isocure法。冷芯盒法，是指借助于气体或气雾催化/硬化，在室温下瞬时成形的树脂砂成形工艺，常见的为三乙胺法，使用酚醛-尿烷树脂，吹三乙胺气体硬化。一般情况下，粘结剂组分I：酚醛树脂和粘结剂组分II：聚异氰酸酯，使用比例：55%：45%，或者1:1，使用宝珠砂时，树脂总加入量0.7%-1.2%。射砂压力0.3-0.5Mpa，射砂时间2-3秒。
该工艺的特点是：芯砂可使用时间长，起模时间短，生产效率高，能耗低，适合于大批量型芯的生产，在汽车柴油机行业普遍采用。
与其他砂型铸造工艺一样，早期的冷芯盒工艺几乎全部采用硅砂。由于硅砂耐火度较低、流动性差、热膨胀率大等缺点，铸件粘砂、脉纹，砂芯断芯等缺陷难于解决，在冷芯盒工艺中尤其突出。本世纪以来，宝珠砂的应用使得解决此类问题出现了曙光，越来越多的柴油机铸造企业采用了宝珠砂冷芯盒工艺。
宝珠砂，学名“铸造用熔融陶瓷砂”（fusedceramicsandforfoundry），是以三氧化二铝（Al2O3）为主要成分的煅烧铝矾土，经熔融、喷吹、筛分制成不同粒度的铸造用砂。宝珠砂的矿物相主要是刚玉和莫来石，还有微量的非晶质相。宝珠砂的主要化学成分为三氧化二铝（Al203）和二氧化硅（Si02），耐火度一般≥1800℃，是一种近似球形的、高强度、高硬度的铝硅系耐火材料。
宝珠砂的突出优势：热膨胀系数小，热导率高；近似球形，角形因数小；表面光滑，无裂纹；中性材料；颗粒强度高；耐火度高；粒度范围广等。
为充分发挥宝珠砂的应用优势，摸清宝珠砂单独使用以及与硅砂混合使用时的工艺参数和芯砂性能，国内某著名柴油机铸造企业进行了实验室试验。、
下表是宝珠砂和擦洗砂、铬铁矿砂不同比例混合，应用于冷芯盒试验的强度和发气量数据：
可以看出，焙烧砂和擦洗砂相比，焙烧砂对砂芯性能的削弱较低，而发气量大致相当，综合起来，焙烧砂砂芯性能高于擦洗砂。铬铁矿砂由于粒型为多角形，对芯砂强度的削弱十分明显。在上表的所有实验方案中，单一宝珠砂芯砂的强度最高而且发气量最低，且1.5%树脂量时强度超过了2MPa，在实际生产中有降低30~40%树脂加入量的潜力。
图1 某柴油机公司冷芯盒制芯机现场（罗拉门迪制芯机）
图2 缸体主油道砂芯（宝珠砂冷芯盒工艺）
图3 缸体水套砂芯（宝珠砂冷芯盒工艺）