手工造型

1第九章砂型铸造常用铸造方法:砂型铸造、熔模铸造、压力铸造等，其中砂型铸造应用最普遍。砂型铸造:是指用具有一定性能的型（芯）砂通过不同的紧实方法制成铸型及砂芯的铸造方法，它具有灵活性大、生产周期短、成本低廉等优点。使用范围:我国和世界范围内，大部分铸件（约为铸件总产量的60％～70％）是应用砂型铸造方法生产的。2砂型铸造以外的其它铸造方法称为特种铸造。32.3砂型铸造砂型铸造分类42.3.1粘土砂型型砂与芯砂是用来制造砂型和型芯的主要材料。1.砂型的基本结构组成：原砂和粘结剂组成的一种具有一定强度的微孔—多孔隙体系；1）原砂（石英质硅砂-常用，铬铁矿砂、镁橄榄石砂-大型铸钢件）2）粘土（膨润土、普通粘土）3）水4）附加物（煤粉等）51）原砂的主要作用骨干材料，具有较高的耐火度,占型砂总数的82%-99%；保证砂型具有一定的透气性2）粘土起粘结砂粒的作用粘土的矿物组成：高岭土→高岭石膨润土→蒙脱石63）附加物改善型砂（芯）所需要的性能而加入的物质（1）煤粉防止机械粘砂，提高铸件表面质量；（2）淀粉类附加物1)糊精（提高型砂的韧性和保湿性能）2)α淀粉（提高型砂的韧性和抗粘砂性能，可代替煤粉起抗铸件粘砂作用）73.粘土砂型的类别􀂄湿型（greensandmold)——用于中小件（几kg---几百kg)􀂄干型（drysandmold)——用于大件(几百kg----几百t)􀂄表干型（skindriedmold)湿型砂按造型时的情况可分为面砂、背砂和单一砂。8湿型铸造(铸件产量占粘土砂铸件的70%~80%）9卡车6缸汽缸体造型流水线10大型铸件的干砂型铸造（地坑造型）112.3.3湿型砂性能1.透气性紧实后的型砂能让气体通过而溢出的能力；砂型的排气能力：出气孔、冒口；型砂透气性。􀂄作用：1）将型腔内的气体及砂型在高温下燃烧分解的气体排出；2）防止铸件气孔缺陷；砂型透气性不可太高－－－粘砂缺陷砂型透气性不可太低－－－气孔缺陷气孔缺陷侵入性气孔析出性气孔122.湿态强度铸形必须具有一定的强度以承受各种外力的作用保证砂型在造型、起模、翻转、下芯、合箱过程中不破坏，并能抵抗液态金属冲刷不造成夹砂等缺陷砂眼缺陷133.韧性和可塑性可塑性砂型在外力作用下变形，当外力去处后保持原来形状的能力。可塑性好的型砂造型、起模、修型方便，所得的铸件质量好；韧性是型砂抵抗外力破坏的性能；韧性差型砂在起模使易损坏，导致造型效率低；144、流动性流动性好型砂易于形成紧实均匀的、轮廓清晰、表面光洁的型腔；５、发气量和有效煤粉含量抗夹砂和结疤性能热湿拉强度夹砂及结疤缺陷15抗粘砂性能粘砂缺陷的种类：机械粘砂和化学粘砂粘砂缺陷的产生：1）机械粘砂：液态金属渗入砂型防止：采用细纱、加入煤粉等亮碳材料；2）化学粘砂：高温液态金属氧化物与型砂发生化学反应，生成低熔点物质；防止：采用高耐火度原砂（非硅砂）、刷涂料。16铸件粘砂(机械粘砂）机械粘砂17加入煤粉防止机械粘砂的原理1.在铁液高温作用下煤粉产生大量还原性气体，防止金属被氧化；同时在砂型中形成正压力，使金属液难以渗透加入砂型。2.煤粉在高温下生成亮碳物质，覆盖于砂型表面，阻止了铁液与砂型的反应和渗入。1819发气量型砂气体来源：水分、粘接剂、附加物、型腔内空气；发气量过多→铸件气孔！铸件气孔20复习砂型的主要组成；砂型的主要性能：水分、强度、透气性、韧性、抗粘砂性能、抗夹砂性能、发气量；铸件主要缺陷：气孔、粘砂、砂眼、裂纹、胀箱等。212.5砂型铸造方法定义：用型砂及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型。这种铸型又称为砂型。砂型是由上砂型、下砂型、型腔（形成铸件形状的空腔）、砂芯、浇注系统和砂箱等部分组成。上、下砂型的结合面称为分型面。砂型铸造方法主要有手工造型和机器造型两大类。手工造型按砂箱特征可分：两箱造型、三箱造型、地坑造型等；按铸型特点分：整模造型、分模造型、活块造型、挖砂造型、假箱造型、和刮板造型等。22手工造型是用手工或手动工具完成紧砂、起模、修型的工序。其特点是：操作灵活，可按铸件尺寸、形状、批量与现场生产条件灵活地选用具体的造型方法；工艺适应性强；生产准备周期短；生产效率低；质量稳定性差，铸件尺寸精度、表面质量较差；对工人技术要求高，劳动强度大。主要应用于单件、小批生产或难以用造型机械生产的形状复杂的大型铸件生产中。手工造型方法：整模造型、分模造型、活块造型、刮板造型、挖砂和假箱造型、三箱造型。231.整模造型(工艺短片)模样是一个整体，通常型腔全部放在一个砂箱内，分型面为平面。①造下型②造上型③起模、修型将上砂型拿下，④合箱。整模造型操作简便，不会产生错型缺陷，故铸件的形状、尺寸精度高。适用于最大截面在端面、且为平面的铸件，如轴承、齿轮坯等。整模造型242.分模造型(工艺短片)模样沿最大截面处分为两半，型腔位于上、下两个砂箱内。因零件有通孔，因此模样必须带有芯头。分模造型操作较简便，在生产中应用最广，适用于形状较复杂，最大截面在中部的铸件，如套筒、管子、箱体、阀体等。分模造型25⑶挖砂造型(工艺短片)当铸件的最大截面不在端部，且模样又不便分模（模样太薄或分模面不是平面等）时，可将模样做成整模，为起出模样，造型时用手工挖去阻碍起模的型砂。挖砂造型时，每造一型需挖砂一次，而且往往由于挖砂时不易准确地挖出模样的最大截面，易使铸件在分型面处产生毛刺，影响外形的美观和尺寸精度，生产率低，要求操作水平较高，因此只适于单件小批生产。要点：①挖砂时，必须挖到模样的最大截面处。分型面应平整光滑。②为避免上型的吊砂过陡，分型面的坡度应尽量小。挖砂造型26⑷假箱造型(工艺短片)假箱造型指为了避免挖砂，预备好强度较高的半个铸型，其上承托模样，可供造另半型由于该铸型只用于造型。不参与浇注，故称为假箱。生产中也可采用木材或金属制成成型底板来代替假箱。假箱造型时，先将模样放在假箱或成型底板上造下型，然后将下型翻转造上型。用假箱或成型底板造下型可使模样的最大截面露出，不必挖砂就可起出模样。假箱造型比挖砂造型简便，生产率高，适用于小批或成批生产。27⑸活块造型(工艺短片)活块造型是指在制模时将铸件上妨碍起模的凸台、肋条等部分做成活块，起模时，先起出主体模样，再从侧面取出活块活块造型时，活块与模样主体之间用钉子、销子或燕尾榫连接。销、榫易磨损，春砂时活块容易被移而错位，所以铸件的尺寸精度较低；取出活块需花费一定工时；活块部分的砂型损坏后修补较麻烦；要求操作水平高，生产率低。因此，活块造型只适用于单件小批生产。28⑹三箱造型三箱造型是指当铸件结构具有两个较大截面（图9.11a），采用一个分型面无法起模时，可选两个大截面处为分型面，用三个砂箱制造铸型。模样从中间小截面处分开，中箱高度应与模样的相应高度相适应。三箱造型的操作过程是先做下型，翻转后，在下型上面做中型，最后做上型。三箱造型操作复杂，费工，生产率低；分型面增多，错型机会增加；此外，还要求高度适当的中箱，且不能用机器造型（无法造中箱）。因此，只适用于单件小批生产。在大批量生产或机器造型时，可采用带外部型芯的整模或分模两箱造型代替三箱造型。29⑺刮板造型（工艺短片）刮板造型是指不用模样用刮板操作的造型（芯）方法。造型（芯）时，用一个与铸件或砂芯截面形状一致的木板（称为刮板）代替模样，根据型腔或砂芯表面形状，引导刮板作旋转、直线或曲线运动，以形成型腔或型芯。图为带轮的刮板造型过程。刮板造型可节省模样材料和费用，生产准备时间短。铸件尺寸越大，其优点越显著。但刮板造型生产率低，要求操作水平高，只适用于大、中型具有等截面或回转体铸件的单件小批生产。30⑻地坑造型刮板造型可以在砂箱内进行，下型也可利用地面进行刮制，尤其是大件或特大件的下型，限于工装设备的限制，必须在地面以下（预备砂坑）进行。这种在地面以下的砂坑中或特制的地坑中制造下型的造型方法，称地坑造型。在生产大型铸件时，为顺利将气体排出，常用焦炭垫底，并埋设通气管。地坑造型可节约下砂箱，降低砂型的高度，便于浇注。但操作麻烦，铸型较难烘干，生产率低，适用于单件小批生产大、中型铸件。31⑼组芯造型组芯造型是指用若干块砂芯组合成铸型的造型方法。造型时只需芯盒，不用模样，砂芯装配好后用夹具夹紧。组芯造型适用于难以找出合适分型面的复杂铸件的生产。329.3.1.3制芯型芯的主要作用是形成铸件的内腔，有时也可用来形成铸件难以起模部分的局部外形，如凸台、凹槽等。对干某些铸件．其内腔和外形可全部用型芯来形成，即组芯造型。⑴造芯的工艺措施①放芯骨②开设通气道③刷涂料④烘干33⑴造芯的工艺措施放芯骨型芯中放入芯骨可提高强度和刚度。小型芯的芯骨多用铁丝、钉制成，中、大型芯的芯骨多用铸铁制成。为便于吊起和搬运，较大的芯骨一般设置吊钩（吊环）等装置。开设通气道型芯中开设通气道可提高其排气能力。各部分的通气道应互相连通，并通到芯端部，使气体经铸型顺利排出。形状简单的小型芯可用排气针扎出排气孔；由两半粘合的型芯，可在两半型芯上挖出同通气槽；形状较复杂的型芯可在芯中埋放蜡线，型芯烘干时蜡线熔化或燃烧后留下通气道；大型芯内部可放焦炭、煤渣等增加孔隙的块状物，既可利于排气，又可改善退让性。34刷涂料在型芯表面刷涂料可提高耐火度，防止粘砂，减小铸件表面粗糙度值。铸铁件型芯多用石墨粉作为涂料，铸钢件型芯用石英粉为涂料。烘干为提高型芯强度、透气性，减少发气量，型芯一般必须烘干。烘干粘土芯的温度为250～350℃；烘干油砂芯的温度为180～240℃。⑵制芯方法制芯方法主要根据型芯的结构、尺寸及生产量进行选择。单件小批生产时，多选用手工造芯。手工制芯可采用芯盒，也可采用刮板。①芯盒制芯按芯盒结构分为整体式、对开式和可拆式芯盒制芯。芯盒制芯可制制出各种形状复杂的型芯，是最常用的制芯方法。②刮板制芯制芯时，刮板沿导向基准面移动，将多余的砂从预先紧实的芯坯上刮去。将两个制好的半芯经烘干后再胶合成整体。刮板造芯常用于制造尺寸较大，并具有等截面的型芯的生产。359.3.2机器造型（制芯）是指用机器全部地完成(填砂、紧实、起模等)或至少完成紧实型砂操作的造型工序。与手工造型相比，机器造型具有生产率高、铸件质量较稳定、铸件精度和表面质量高、工人劳动强度低等优点。但机器造型需要专用的砂箱、模板（模样和模底板的组合体，一般带有浇口、冒口模和定位装置）和设备，投资较大；主要适用于中、小型铸件的大批量生产。工艺短片369.5.2落砂落砂是使铸件与型砂、砂箱分开的操作。落砂方法有手工落砂和机器落砂两种。9.6铸件的检验及缺陷分析类别名称特征图例主要原因分析孔眼类缺陷气孔铸件内部和表面的孔洞。孔洞内壁光滑，多呈圆形或梨形1春砂太紧或型砂透气性太差2型砂含水过多或起模、修型刷水过多3型芯未烘干或通气孔堵塞4浇注系统不合理，使排气不畅通或产生涡流，卷入气体缩孔铸件厚大部位出现的形状不规则、内壁粗糙的孔洞l铸件结构设计不合理，壁厚不均匀2内浇道、冒口位置不对，冒口尺寸太小3浇注温度过高或合金成分不对，收缩过大37孔眼类缺陷砂眼铸件内部或表面出现的充塞型砂、形状不规则的孔洞1型、芯砂强度不够，被金属液冲坏2型腔或浇注系统内散砂未吹净3合型时砂型局部损坏4铸件结构不合理，无圆角或圆角过小渣孔铸件内部和表面出现的充塞熔渣、形状不规则的孔洞1浇注系统设计不合理，挡渣作用差2浇注时挡渣不良3浇注温度太低，渣不易上浮排除表面类缺陷不粘砂铸件表面粗糙，粘有烧结砂粒l浇注温度过高2型、芯砂耐火度低3砂型、型芯表面未刷涂料或涂料太薄夹砂铸件表面有一层突起的金属片状物，在金属片与铸件之间夹有一层型砂1砂型含水过多，粘土过多2砂型紧实度过高或紧实不均匀3浇注温度过高，浇注速度太慢4浇注位置不当，例如有处于水平位置的大平面冷隔铸件表面有未完全熔合的缝隙，其交接边缘圆滑1浇注温度过低2浇注速度太慢或浇注时断流3内浇道位置不当或尺寸过小4铸件结构不合理，壁厚过小38形状尺寸不合理偏芯铸件上的孔出现偏斜或轴线偏移1型芯变形2下芯时型芯偏移3型芯座尺寸不对4浇口位置