为解决复杂阀体铸件存在的内腔变形、断芯、烧结、脉纹、粘砂等问题，采用耐火度高、流动性好、透气性好、膨胀率低、防粘砂效果显著、回用再生性能好、性价比高的宝珠砂进行试验。经与硅砂、铬铁矿砂对比后发现：使用宝珠覆膜砂作为芯砂材料的阀体铸件在落砂时，芯砂溃散性好、易清理，内腔表面光洁，无粘砂、脉纹；宝珠砂的致密性好、强度高，即使重复再生使用也很少破碎，减少铸造过程中的粉尘对环境的污染；宝珠砂可进行再生使用，用其再生砂制作冷芯时，其强度与使用新宝珠砂相当。
主控制阀（也称为主控阀或主阀）是挖掘机最核心的零部件之一，是个复杂的液压元件，材料为球墨铸铁，工作条件恶劣，承受大的载荷及磨损。其内腔形状结构复杂，需较多砂芯成型。硅砂作为阀体的芯砂材料，虽然有价格上的优势，但因其热膨胀率大、耐火度低等缺陷无法解决砂芯变形、烧结问题。笔者曾尝试过使用经过焙烧相变的硅砂作为芯砂材料，但内腔变形、断芯、烧结、脉纹、粘砂等问题并没有得到解决。采用铬铁矿砂、锆砂、刚玉砂做芯砂材料，虽然膨胀率较低，但由于这几种砂的角形系数比较大，粒形差，芯砂流动性差，砂芯出现射不饱满、疏松等质量问题，由于这几种砂透气性、溃散性差，加大了内腔的清理工作，增加了人力、物力成本，而且这几种砂的价格比较高，成本上难以接受。
形成阀体内腔阀杆孔轴线方向某些端面的加工余量只有0.5 mm，在这种情况下，既要保证端面的加工余量，又要防止因加工量的增大导致的油腔截面减小，进而影响油腔的通油量，选择热膨胀率小的宝珠砂，可以保证铸件尺寸精度。阀体内腔油道多，且大多数为深扁腔状，阀体砂芯制作时芯砂充填芯盒不紧密，而且由于辅芯与主芯装配连接的接口数量多、操作空间小，不便修补。为解决上述问题，选用粒形为球形，具有良好流动性的宝珠砂，从而保证制作的砂芯外形完整、致密；另外，较低的相变体积变化和优良的溃散性能，使生产出的铸件内腔光洁、无毛刺。宝珠砂形状为球形，表面积小，消耗树脂量少，发气量少。基于上述考虑，决定采用宝珠砂生产覆膜砂，用作阀体的芯砂材料。
1 试验材料
宝珠砂是一种非石英质型人造砂，利用我国储量丰富的优质高铝钒土矿石，经高温烧结而成，具有耐火度高、流动性好、透气性好、膨胀率低、防粘砂效果显著、回用再生性能好、性价比高等优异性能，属中性材料，可适用于各种铸造合金和多种铸造工艺。宝珠砂粒形为球形或接近球形，颜色为灰褐色。粒径在（270~6目）之间。
宝珠砂耐高温、热稳定性好、不易破碎、再生性良好。
2 试验方法
分别选用铬铁矿砂和宝珠砂各制芯 3 件，各组件砂芯组装完成后进行整体浸涂，涂料比重1.32~1.36g/cm3，烘烤温度160~180 ℃，烘烤时间1.5h，造型隔台下芯，同包铁液浇注，浇注温度控制在1360~1395℃。
使用宝珠覆膜砂作为阀体芯砂材料的铸件在落砂时，芯砂溃散性好，很容易就能把内腔的芯砂清理干净，内腔表面光洁，无粘砂、脉纹。使用铬铁矿砂作为阀体芯砂材料的铸件在落砂时，芯砂溃散性差，经多次震砂后才能把内腔的芯砂清理干净，内腔表面质量一般、多处局部存在粘砂。
3 宝珠砂再生利用
宝珠砂的致密性好、强度高，即使重复再生使用也很少破碎，减少铸造生产过程中的粉尘对生产环境的污染；宝珠砂再生性好，减少产业废物排放，利于环境保护。
试验用的树脂为广西兰科的冷芯盒树脂，树脂加入量1.0%，组份Ⅰ ：组份Ⅱ=50：50。宝珠新砂、宝珠再生砂分别制作 15 个“8”试样，检测即拉强度、2h强度、24h强度。从数据对比可见，宝珠再生砂冷芯强度与宝珠新砂的强度相当，对宝珠砂进行再生循环使用是可行的。
4 结论
（1）宝珠砂在阀体砂芯上的应用效果优于硅砂、铬铁矿砂。
（2）宝珠砂可进行再生利用，冷芯强度与新宝珠砂相当。
