6 砂型铸造工艺

现代凝固技术Ⅱ材料科学与工程学院-砂型铸造材料成型与控制工程专业22-1铸件工艺设计基本概念材料成型与控制工程专业3零件图、铸造工艺图、铸件图材料成型与控制工程专业42-1铸件结构审查材料成型与控制工程专业5（二）铸件壁的连接逐渐过渡材料成型与控制工程专业6（三）铸件的结构圆角材料成型与控制工程专业7（四）防止变形和翘曲材料成型与控制工程专业8（五）避免水平方向出现较大平面材料成型与控制工程专业9§1-5砂型铸造工艺一、砂型铸造工艺流程材料成型与控制工程专业10材料成型与控制工程专业11材料成型与控制工程专业12材料成型与控制工程专业13材料成型与控制工程专业14材料成型与控制工程专业15§2-2砂型铸造工艺二、造型和造芯工艺1.手工造型定义：用手工完成紧砂、起模、修整及合箱等主要操作过程；造型方法：特点：适用面广，不需要特别设备；材料成型与控制工程专业16§2-2砂型铸造工艺二、造型和造芯工艺1.手工造型分模造型材料成型与控制工程专业17§2-2砂型铸造工艺二、造型和造芯工艺1.手工造型整模造型三箱造型工艺过程挖砂造型活块造型工艺过程刮板造型工艺过程假箱造型材料成型与控制工程专业18§2-2砂型铸造工艺二、造型和造芯工艺1.手工造型手工造芯芯盒造型：提高强度和刚度方法：芯骨小砂芯一般用退火的铁丝弯成所需的形状；大的芯骨用铸铁浇成，并带有铁环，以便烘干和下芯中的吊运。材料成型与控制工程专业19§1-5砂型铸造工艺二、造型和造芯工艺1.手工造型手工造芯通气方法小砂芯：埋置蜡线；大砂芯：常做成空心或埋入焦炭、煤渣等大块物质，以利排气和改善退让性。2.机械造型材料成型与控制工程专业20§2-2砂型铸造工艺二、造型和造芯工艺3.机械造型的起模方法顶箱起模与漏模、翻转起模材料成型与控制工程专业21§1-5砂型铸造工艺二、造型和造芯工艺3.机械造型的起模方法材料成型与控制工程专业22§2-2砂型铸造工艺三、砂型（芯）的烘干、合箱与浇注1.砂型与砂芯的烘干1）烘干作用除去水分，提高强度和透气性，减少发气量，使铸件不易产生气孔、砂眼、夹砂和粘砂等。2)烘干原理表面水分蒸发：内部水分扩散：材料成型与控制工程专业23§2-2砂型铸造工艺三、砂型（芯）的烘干、合箱与浇注1.砂型与砂芯的烘干4）烘干方法：表面烘干喷灯火焰表面烘干移动式焦炭炉或煤气炉表面烘干远红外线辐射表面烘干高频干燥炉烘干和微波技术烘干等新方法也已在烘干中应用整体烘干：周期式;连续式.材料成型与控制工程专业24§2-2砂型铸造工艺三、砂型（芯）的烘干、合箱与浇注2.合箱（拼箱、配箱或扣箱）定义：合箱步骤：1)全面检查、清扫、修理所有砂型、砂芯，注意砂型的烘干程度、通气道是否畅通。2)按下芯次序依次将砂芯装入砂型；3)清除型内散砂，全面检查下芯质量，在分型面上沿型腔外围放上一圈泥条或石棉绳；4)放上压铁或用螺栓、金属卡子固紧铸型。材料成型与控制工程专业25§2-2砂型铸造工艺三、砂型（芯）的烘干、合箱与浇注3.浇注1)浇注前的准备工作2)浇注工艺(1)浇注温度减少包内降温措施：(2)浇注操作①除浇包中金属液面上的熔渣；②依规速度和时间范围进行浇注；③点注和补注。气体的排出。④浇注后待铸件凝固完毕，要及时清除压铁和箱卡。材料成型与控制工程专业26§2-2砂型铸造工艺四、铸件的落砂和清理1.铸件的落砂1)人工落砂2)机械落砂3)清除砂芯的方法水力清砂除芯水爆清砂除芯材料成型与控制工程专业27§2-2砂型铸造工艺四、铸件的落砂和清理2.铸件的表面清理1)浇冒口的切除2)铸件的表面清理手工清理滚筒表面清理喷、抛丸表面清理3.铸件表面处理如镁合金铸件的表面氧化处理材料成型与控制工程专业28§2-2砂型铸造工艺五、铸件质量检验与缺陷修补1.外观缺陷的检验外表检验尺寸的检验重量的检验2.表面缺陷的检验荧光探伤法着色法渣孔气孔粘砂、夹砂浇不到、冷隔胀砂、掉砂冷裂、热裂材料成型与控制工程专业29§2-2砂型铸造工艺五、铸件质量检验与缺陷修补3.内部缺陷检验射线检验超声波检验磁粉检验、压力试验4.铸件缺陷的修补用腻子和环氧树脂修补焊接修补浸渗修补材料成型与控制工程专业30§2-2砂型铸造工艺分析一、浇注系统要求使金属液充满型腔,防止浇不足等;控制液态金属流速和方向，防止飞溅、氧化夹渣和气孔缺陷；挡渣作用,排气；调节各部分的温差,减少缩孔、变形等；浇注系统结构简单,体积小等；材料成型与控制工程专业31§2-2砂型铸造工艺分析一、浇注系统1.浇注系统的组成及其作用1)浇口杯作用：防止金属液飞溅和溢出,减轻冲击,分离渣滓和气泡,增加充型压头;形状：漏斗形池形材料成型与控制工程专业32§2-2砂型铸造工艺分析一、浇注系统1.浇注系统的组成及其作用1)浇口杯材料成型与控制工程专业33§2-2砂型铸造工艺分析一、浇注系统1.浇注系统的组成及其作用2)直浇道作用：引入横浇道和压头;形状：铸件收缩的倒圆锥形（浇口窝）材料成型与控制工程专业34§2-2砂型铸造工艺分析一、浇注系统1.浇注系统的组成及其作用3)横浇道作用:稳流、分配液流和挡渣结构：材料成型与控制工程专业35§2-2砂型铸造工艺分析一、浇注系统1.浇注系统的组成及其作用3)内浇道作用：控制速度和方向，分配金属液、调节温度和凝固次序，补缩；结构：材料成型与控制工程专业36§2-2砂型铸造工艺分析二、浇注位置选定原则1.铸件的重要加工面或主要工作面应朝下或位于侧面上下壁板铸件的浇注位置机床导轨浇注位置材料成型与控制工程专业37★实际浇铸机床床身落砂后的照片★§2-2砂型铸造工艺分析二、浇注位置选定原则1.铸件的重要加工面或主要工作面应朝下或位于侧面材料成型与控制工程专业38§2-2砂型铸造工艺分析二、浇注位置选定原则2铸件的大平面尽可能朝下或采用倾斜浇注材料成型与控制工程专业393尽量将铸件大面积的薄壁部分放在铸型的下部或垂直、倾斜增加薄壁处金属液的压强，提高金属液的流动性。§2-2砂型铸造工艺分析二、浇注位置选定原则材料成型与控制工程专业40§2-2砂型铸造工艺分析二、浇注位置选定原则4热节处应位于分型面附近的上部或侧面容易形成缩孔的铸件,浇注时应把厚的部位放在分型面附近的上部或侧面；材料成型与控制工程专业41§2-2砂型铸造工艺分析二、浇注位置选定原则材料成型与控制工程专业42§2-2砂型铸造工艺分析二、浇注位置选定原则5便于型芯的固定和排气，能减少型芯的数量；材料成型与控制工程专业43§2-2砂型铸造工艺分析二、浇注位置选定原则5便于型芯的固定和排气，能减少型芯的数量；材料成型与控制工程专业44§2-3砂型铸造工艺分析三、分型面的选择原则定义：指两半铸型相互接触的表面。除了地面软床造型、明浇的小件和实型铸造法以外，都要选择分型面“四少两便”：少用砂芯、少用活块、少用三箱、少用分型面、便于清理、便于合箱材料成型与控制工程专业45分型面一般在确定浇注位置后再选择。但分析各种分型面方案的优劣之后，可能需重新调整浇注位置。生产中，浇注位置和分型面有时是同时确定的。分型面的优劣，在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。应仔细地分析、对比，慎重选择。材料成型与控制工程专业46选择分型面时，应注意以下原则：（1）应使铸件全部或大部置于同一半型内为了保证铸件精度，如果做不到上述要求，也应尽可能把铸件的加工面和加工基准面放在同一半型内。对铸件精度的损害1它使铸件产生错偏，这是因合箱对准误差引起的；2由于合箱不严，在垂直分型面方向上增加铸件尺寸。据研究，合型后的分型面总会保持一定“厚度”，在最小的情况下，约为0.38mm。这个分型厚度加大了铸件的偏差。因此，凡是铸件上要求严格的尺寸部分，尽量不为分型面所穿越。材料成型与控制工程专业47材料成型与控制工程专业48（2）应尽量减少分型面的数目分型面少，铸件精度容易保证，且砂箱数目少。以下具体条件：机器造型的中小件，一般只许可一个分型面，以便充分发挥造型机的生产率。凡不能出砂的部位均采用砂芯，而不允许用活块或多分型面。对于大型复杂件，如磨床床身等，采用多分型面的劈箱造型，对于造型、下芯及保证铸件精度等方面却是有益的。这种情况多属于：1铸件高大而复杂，采用单分型面使模样很高，起模斜度使铸件形状有较大的改变；2砂箱很深，造型不方便；3砂芯多而型腔深窄，下芯困难。虽然总的原则是应尽量减少分型面，但针对具体条件，有时采用多分型面，采用两个分型面，对单件生产的手工造型是合理的，因为能省去有利的。材料成型与控制工程专业49材料成型与控制工程专业50（3）分型面应尽量选用平面1平直分型面可简化造型过程和模底板制造，易于保证铸件精度材料成型与控制工程专业51机器造型中，如铸件形状需采用不平分型面，应尽量选用规则的曲面，如圆或折面。这是因为上、下模底板表面曲度必须精确一致，才能合箱严密。材料成型与控制工程专业52（4）便于下芯、合箱和检查型腔尺寸在手工造型中，模样及芯盒尺寸精度不高，在下芯、合箱时，造型工需要检查型腔尺寸，并调整砂芯位置，才能保证壁厚均匀。为此，应尽量把主要砂芯放在下半型中。图为中心距大于700mm的减速箱盖的手工造型工艺方案，采用两个分型面的目的就是便于合箱时检查尺寸。材料成型与控制工程专业53（5）不使砂箱过高分型面通常选在铸件最大截面上，以使砂箱不致过高。高砂箱，造型困难，填砂、紧实、起模、下芯都不方便。手工造型时，对于大型大型铸件一般选用多分型面，即用多箱造型以控制每节砂箱高度，使之不致过高。图为大型铸件托架的方案所选用的分型面。材料成型与控制工程专业54（6）受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度图b方案所示的分型面，合箱时如产生微小偏差将改变工字梁的截面积分布，因而有一边的强度会削弱，故不合理。而方案a没有这种缺点。材料成型与控制工程专业55（7）注意减轻铸件清理和机械加工量图是考虑到打磨飞翅的难易而选用分型面的实例。摇臂是小铸件，当砂轮厚度大时，a方案铸件的中部飞翅将无法打磨。即使改用薄砂轮，因飞翅周长较大也不方便。材料成型与控制工程专业562.4砂芯设计砂芯的功用是形成铸件的内腔、孔和铸件外形不能出砂的部位。砂型局部要求特殊性能的部分，有时也用砂芯。砂芯应满足以下要求：砂芯的形状、尺寸以及在砂型中的位置应符合铸件要求；具有足够的强度和刚度；在铸件形成过程中砂芯所产生的气体能及时排出型外；铸件收缩时阻力小和容易清砂。材料成型与控制工程专业57一、确定砂芯形状（分块）及分盒面选择的基本规则（一）保证铸件内腔尺寸精度凡铸件内腔尺寸要求较严的部分应由同一半砂芯形成，避免为分盒面所分割，更不宜划分为几个砂芯。手工造型中大的砂芯，为保证某一部位，要求精度（如图方孔四周壁厚均匀）有时需将砂芯分块。总的原则是：使造芯到下芯的整个过程方便，铸件内腔尺寸精确，不致造成气孔等缺陷，使芯盒结构简单。材料成型与控制工程专业58（二）保证操作方便复杂的大砂芯、细而很长的砂芯可分为几个小而简单的砂芯。图为空气压缩机大活塞的砂芯。为了操作方便将砂芯分为3块。这样可简化造芯和芯盒结构，便于烘干。细而很长的砂芯易变形，应分成数段，并设法使芯盒通用。在划分砂芯时要防止液体金属钻入砂芯分割面的缝隙，堵塞砂芯通气道。材料成型与控制工程专业59（三）保证铸件壁厚均匀使砂芯的起模斜度和模样的起模斜度大小、方向一致，保证铸件壁厚均匀材料成型与控制工程专业60（四）应尽量减少砂芯数目用砂胎（自带砂芯）或吊砂常可减少砂芯，图为柴油机曲轴定位套的机器造型方案。吊砂不能过高用砂胎（自带砂芯）或吊砂常可减少砂芯，图为柴油机曲轴定位套的机器造，用型方案。吊砂不能过高。材料成型与控制工程专业61（五）填砂面应宽敞，烘干支撑面是平面为此，需要进炉烘干的大砂芯，常被沿最大截面切分为两半制作。材料成型与控制工程专业62（六）砂芯形状适应造型、制芯方法高速造型线限制下芯时间，对一型多铸的小铸件，常不允许逐一下芯，因此，划分砂芯形状时，常把几个到十几个小砂芯连成一个大砂芯，以便节约下芯、制芯时间，以适应机器造型节拍的要求（如图）。对壳