2.4砂型铸造

第2章铸造成形砂型铸造的基本工艺砂型铸造工艺设计砂型铸件的结构设计2.4砂型铸造砂型铸造：以砂为主要造型材料制备铸型的一种铸造方法。特点：简便易行，原料来源广，成本低，适用于各种形状、大小、批量及各种合金铸件的生产，是应用最广、最基本的铸造方法，仍占主导地位。主要工序：①制造模样和芯盒②制备型砂和芯砂③造型、造芯④合型、浇注⑤落砂、清理、检验等2.4.1砂型铸造的基本工艺砂型铸造工艺过程框图零件图铸造工艺图铸型型芯芯盒芯砂型砂模型熔化金属合箱浇注落砂、清理检验铸件冷却凝固2.4.1砂型铸造的基本工艺1.造型及造芯模样与芯盒①模样与芯盒是制造铸型和型芯的工具。②模样形成铸件的外部形状；型芯形成铸件的内腔形状。③砂型铸造多用木材制造模样和芯盒。④特种铸造用金属模、塑料模和其它模样。是为零件毛坯铸造成形准备合格的铸型的工艺过程。1）造型材料—制造铸型用的材料。砂型铸造：型砂和芯砂，由砂、粘结剂和附加物组成。生产中，型砂中可加入锯末、煤粉等，提高透气性。造型材料应具备以下性能：可塑性：砂和芯砂在外力作用下要易于成形。足够的强度：型砂和芯砂在外力作用下要不易破坏。耐火性：型砂和芯砂在高温下要不易软化、烧结、粘附。透气性：型砂和芯砂紧实后要易于通气。退让性：型砂和芯砂在冷却时其体积可以被压缩。2）造型方法用造型混合料及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型，是砂型铸造的最基本工序。分类：手工造型、机器造型。手工造型指填砂、紧实、起模等主要由人工完成的造型方法。特点：操作灵活，适应性强，技术水平要求高，劳动强度大，生产率低，费品率高。应用：单件、小批量生产分类：见表2-10造型工具及常用造型方法假箱造型地坑造型机器造型用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序。特点：生产效率高，劳动条件好；砂型质量好（紧实度高而均匀，型腔轮廓清晰)；铸件质量也好(尺寸精确、表面质量好、加工余量小)；不能用于干砂型铸造，不能用于三箱和活块造型；不易生产大型铸件；设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长。应用：适于中小铸件的成批或大量生产。造型方法：模板两箱造型。模板形成分型面，模样形成型腔。模板：分为单面模板和双面模板。单面模板是模板底面一面有模样的模板。合型两块模板。用两台造型机。上模板→上型下模板→下型(a)铸件(b)上模板（有浇注系统）(c)下模板特点：结构简单，应用较多。机器造型基本过程填砂→震击紧砂→辅助压实→起模双面模板上半个模样和浇注系统固定在模底板一侧，下半个模样固定在该模底板另一侧对应位置，在同一台造型机上造出上、下型。双面模板造下型造上型1-模底板;2-下模样;3-上模样.（振压紧实、抛砂紧实）3）造芯型芯采用比型砂更好的造型材料。作用：①形成铸件的内腔；②简化模型的外形，以制出铸件上的台和槽等。造芯方法：手工造芯和机器造芯两种。2.合箱铸型的装配工序，简称合箱。安放型芯→扣上上箱→放置浇口杯→卡紧上下箱防止错箱和抬箱3.浇注将熔融金属从浇包注入铸型型腔的过程，称为浇注。浇包：浇注过程用来盛放、输送和浇注金属液的容器。外壳用钢板制成，内衬为耐火材料。种类：手提浇包，容量为15～20kg抬包，容量为25～100kg吊包，容量更大，需用吊车吊运4.落砂、清理和检验常见缺陷表2-112.4.2砂型铸造工艺设计主要内容铸造工艺图的绘制分型面的选择工艺参数的选择浇注位置的选择概述主要内容2.铸型分型面的选择3.工艺参数的选择4.铸造工艺图的绘制1.浇注位置的选择浇注时，铸件在铸型中所处的空间位置。铸型间相互接触的表面。质量要求很高的铸件,应首先满足浇注位置的要求,一般铸件，以简化工艺、降低成本为主，优先考虑分型面。定义：在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的图形。作用：制模（模样、芯盒）、造型（芯）、准备生产设备、铸件检验的依据。与浇口位置的区别？1.浇注位置的选择①铸件重要加工面、主要工作面、大平面、基准面应朝下（或侧面），以防产生气孔等，使其组织致密、质量好。(a)不合理;(b)合理吊车卷筒的浇注位置平台铸件正确的浇注位置1.浇注位置的选择②铸件的薄壁部分应朝下，以防产生浇不足、冷隔等缺陷。如箱盖的浇注位置不合理合理③铸件的厚大部分应朝上，以便设置明冒口补缩。上下下上1.浇注位置的选择④有利于减少型芯数目，便于安放、固定和排气。①尽量减少分型面的数量，简化工艺，减少误差。2.分型面的选择②尽量使用平直分型面，以简化制模及造型工艺。2.分型面的选择不合理合理③尽量使铸件处于同一砂箱中，以保证位置精度。水管堵头的分型面2.分型面的选择2.分型面的选择④尽量使型腔和主要型芯位于下砂箱中，以便造型、放芯和检查铸件厚度。机床支柱铸件分型面的确定Ⅰ方案——不便于下芯，合型时也容易碰坏型芯；Ⅱ方案——更有利于造型、下芯、合型。2.分型面的选择④尽量使型腔和主要型芯位于下砂箱中，以便造型、放芯和检查铸件厚度。1）机械加工余量和最小铸孔与铸件大小、合金种类、铸造方法、加工面位置等有关。如合金种类：灰口铸铁：表面平整，加工余量少；铸钢：表面不平，加工余量大；有色金属：表面光洁，加工余量少。生产批量最小铸出孔直径铸铁件铸钢件大批量生产，机器造型单件、小批生产，手工造型Ф15～30＜Ф25＜Ф353.工艺参数的选择参见表2-122）起模斜度：便于模样从砂型中取出。取决于起模高度、造型方法、模样材料、等。机器造型比手工造型斜度小；木模比金属模斜度大；立壁越高，斜度越小；内斜度比外斜度大。3.工艺参数的选择3）收缩率与铸件尺寸、合金种类有关。灰铸铁：0.7%~1.0%铸造碳钢：1.3%~2.0%铝硅合金：0.8%~1.2%锡青铜：1.2%~1.4%4）铸造圆角目的：减少应力集中，防止冲砂、裂纹等缺陷。一般为邻壁厚度的（1/3－1/5）中小铸件外圆角半径R＝2～8mm3.工艺参数的选择%100铸件铸件模样LLL模样尺寸=铸件尺寸+合金收缩量铸件尺寸=零件尺寸+加工余量5）型芯头作用：起定位、支撑型芯及排气。芯头设计主要参数：（1）长度l或高度h水平芯头：长度l垂直芯头：高度h（2）斜度α：垂直芯头有斜度一般：下芯头斜度小（5～10°），增加稳定性；上芯头斜度大（6～15°），便于合箱。（3）芯头间隙S：芯头与芯座间应留有1～4mm间隙，方便下芯。3.工艺参数的选择4.铸造工艺图的绘制1.根据零件分析可能有几种分型方案，比较出最佳方案；2.对浇注位置有要求时，要优先考虑;3.对浇注位置没有要求时，优先考虑分型面。绘制要点：5.工艺参数定性给出即可4.浇注位置画法：上下铸造工艺图中符号及其表示方法轴套零件图实例分析确定分型面（4个方案，选最佳）确定型芯加工余量、起模斜度、不铸出孔1.联轴器（图5-44）绘制实例分析联轴器零件图浇注位置和分型面的选择Ⅰ—轴线呈垂直位置，整模造型Ⅱ—轴线呈水平位置，分模造型1.联轴器加工余量、铸孔、起模斜度、收缩率联轴器的铸造工艺图①②③④下上铸造收缩率：1%例：生产如图所示铸件，材料为HT150，试回答下列问题（1）标出图示零件几种不同的分型方案；（2）在你认为最佳的分型方案上做铸造工艺图。2.4.3砂型铸件的结构设计主要内容：1.铸件外形设计2.铸件内腔设计3.铸件壁的设计1.铸件外形设计1）铸件外形简单，造型方便（1）使分型面为平面，便于制模、造型不合理分型面上有圆角为曲面，只能挖砂造型。合理分型面为平面，整模造型，简单方便。1）铸件外形简单，造型方便（2）避免铸件起模方向上有侧凹、窄槽和不必要的曲面需三箱造型改进后，两箱造型1.铸件外形设计例：端盖铸件1.铸件外形设计（3）避免造型出现活块，起模方便，提高生产率。a.不合理b.合理1）铸件外形简单，造型方便2）减少分型面。例：绳轮铸件带侧凹法兰三箱造型或带外型芯的两箱造型不带侧凹法兰两箱造型1.铸件外形设计3）考虑结构斜度垂直于分型面的非加工面应设计结构斜度，以便于起模。不合理，不带结构斜度合理，带结构斜度设计1.铸件外形设计4）避免过大平面铸件过大水平面，不利于液态金属的流动，易产生浇不足、夹渣和气孔等缺陷。（a）不合理，罩壳为水平面（b）合理，罩壳为斜面1.铸件外形设计5）避免收缩受阻铸件收缩受阻时，易产生内应力，甚至裂纹，应尽量避免受阻收缩。例：轮辐可设计为奇数或弯曲轮辐。a.不合理b、c.合理1.铸件外形设计6）避免弯曲变形例如，细长或薄而大的平板铸件，可采用对称或加强筋设计，以防变形。不合理对称工字梁加强筋合理1.铸件外形设计1）不用或少用型芯2.铸件内腔设计总要求：减少型芯数量；考虑支撑、排气、清砂要求，采用芯撑或工艺孔。2）考虑芯撑或工艺孔，利于支撑、排气、清砂等。2.铸件内腔设计薄壁和耐压铸件尽量不用芯撑，可采用工艺孔设计3.铸件壁的设计总要求：壁厚适当且均匀；壁的连接要有过渡或圆角。壁太薄，易产生浇不足、冷隔等缺陷；壁太厚，易晶粒粗大，产生缩孔、缩松等；1）壁厚适当√×加强筋3.铸件壁的设计2）壁厚均匀避免厚大截面，防止壁厚突变；合理选择截面形状，保证铸件刚度。√×3.铸件壁的设计3）壁厚的连接要平缓、圆滑壁间应避免锐角连接，减小应力集中，防止缩孔和裂纹3.铸件壁的设计3）壁厚的连接要平缓、圆滑铸件的筋与壁间应避免交叉，防止缩孔和缩松交叉接头（×）交错接头（中小件）（√）环状接头（大件）（√）练习：1.箱盖设计2.铸件截面形状的设计