砂型铸造

手工整模造型砂型铸造技术砂型铸造就是将熔化的金属浇入到砂型腔中，经冷却、凝固后获得铸件的方法。当从砂型中取出铸件时，砂型便被破坏，故又称一次性铸造，俗称翻砂砂型铸造的主要工序为:模样及型芯盒制作，配制型砂、芯砂、造型、造芯，合箱，合金熔化与浇注，落砂，铸件的清理与检验等，流程见图所示工艺三大块：冶炼，造型（芯）和浇注造型材料的性能及组成用来制造砂型和砂芯的材料统称为造型材料。用于制造砂型的材料称为型砂;用于制造型芯的材料称为芯砂。型(芯)砂的质量直接影响着铸件的质量，其质量不好会使铸件产生气孔、砂眼、粘砂和夹砂等缺陷由于型(芯)砂的质量问题而造成的铸件废品约占铸件总废品的50%以上1.对型砂、芯砂性能的要求根据铸造工艺要求，型(芯)砂要具备以下的性能:(1)要具有一定的强度型砂或芯砂在造型后能承受外力而不致被破坏的能力称为强度砂型及型芯在搬运、翻转、合型及浇注金属时，有足够的强度才会保证不破坏、塌落和胀大。若型(芯)砂的强度不足，铸件易产生砂眼、夹砂等缺陷(2)要具有一定的透气性型(芯)砂孔隙透过气体的能力称为透气性在浇注过程中铸型与高温金属液接触，水分气化、有机物燃烧及液态金属冷却时析出的气体，必须通过铸型排出，否则将在铸件内产生气孔或使铸件浇不足(3)要具有较高的耐火度型(芯)砂经受高温热作用的能力称为耐火度耐火度主要取决于砂中SiO2的含量，若耐火度不够，就会在铸件表面或内腔形成一层粘砂层，不但清理困难、影响外观，而且为机械加工增加了困难。(4)要具有一定的退让性铸件凝固和冷却过程中产生收缩时，型砂能被压缩、退让的性能称为退让性若型(芯)砂退让性不足，会使铸件收缩时受到阻碍，产生内应力、变形和裂纹等缺陷(5)要具有一定的可塑性。指型(芯)砂在外力作用下变形，去除外力后仍保持变形的能力。可塑性好型(芯)砂柔软易变形，起模和修型时不易破碎和掉落。2.型砂与芯砂的组成型砂与芯砂相比，由于砂芯的表面被高温金属液所包围，受到的冲刷和烘烤较厉害，因而对芯砂的性能要求要比型砂的性能要求高基本组成来说，都由以下四部分组成:原砂、黏结剂、水和附加物(1)原砂主要成分为硅砂，根据来源可分为山砂、河砂和人工砂。上一页下一页返回除上述性能的要求外，还有溃散性、发气性、吸湿性等性能要求。型(芯)砂的诸多性能，有时是相互矛盾的，如强度高、塑性好，透气性就可能下降。应根据铸造合金的种类，铸件大小、批量、结构等来具体决定型(芯)砂的配比硅砂的主要成分为SiO2，它的熔点高达1700℃，砂中的SiO2含量越高，其耐火度越高根据铸件特点，对原砂的颗粒度、形状和含泥量等有着不同的要求砂粒越粗，则耐火度和透气性越高圆形硅砂、较多角形和尖角形的硅砂透气性好含泥量越小，透气性越好等(2)黏结剂用来黏结砂粒的材料称为黏结剂常用的黏结剂有黏土和特殊黏结剂两大类。①黏土是配制型(芯)砂的主要黏结剂。用黏土作为黏结剂配制的型砂称黏土砂常用的黏土砂分湿型砂和干型砂，湿型砂普遍采用黏结性能较好的膨润土作黏结剂，而干型砂多用普通黏土作黏结剂②特殊黏结剂常用的特殊黏结剂包括桐油、水玻璃、树脂等③附加物为了改善型(芯)砂的某些性能而加入的材料称为附加物如加入煤粉以降低铸件表面、内腔的表面粗糙度数值加入木屑以提高型(芯)砂的退让性和透气性3.型砂与芯砂的配制铸造时，根据合金种类、铸件大小、形状等不同，选择不同的型(芯)砂配比如铸钢件浇注温度高，要求高的耐火度，选用较粗的SiO2含量较高的硅砂铸造铝合金、铜合金时，可以选用颗粒较细的普通原砂对于芯砂，为了保证足够的强度和透气性，其黏土、新砂加入量要比型砂高。配制过程是在混砂机中进行的。常用的是碾轮式混砂机砂的混制过程是:先加入新砂、旧砂、黏土等进行干混，约2~3min后，再加入水和液体黏结剂，湿混约10min，即可打开出砂口出砂。配好的型(芯)砂须经性能检验后方可使用。对于产量大的专业化铸造车间，常用型砂性能试验仪检验最简单的检验方法是:用手抓一把型(芯)砂，捏成团后把手掌松开，如果砂团不松散也不黏手，手印清楚，掰断时断面不粉碎，则可认为砂中黏土与水分含量适宜4.涂料及扑料涂料及扑料不是配制型(芯)砂时加入的成分，而是涂(干砂型)或扑(湿砂型)在铸型表面，以降低铸件表面粗糙度数值，防止产生黏砂缺陷铸铁件的干砂型用石墨粉和少量黏土配成的涂料;湿砂型撤石墨粉作扑料。铸钢件用硅粉作涂料。模样与型芯盒模样及型芯盒的尺寸、形状应根据铸件而定。模样、铸件、零件三者是不同的在尺寸上，铸件等于零件尺寸再加上机械加工余量，模样等于铸件尺寸加收缩量(液态金属凝固时的收缩)在形状上，铸件与模样必须有拔模斜度(便于起模)、铸造圆角(便于造型、避免崩砂)当铸件上有孔时，模样上有型芯头，以便型芯的定位与固定砂型铸造的模样材料主要有木材和铝合金，其中木材因其加工容易，制模方法简单，在单件小批量生产中大量使用在大批量生产中木制模样容易损坏，常用铝合金、塑料等材料制成模样和芯盒铸型制作造型和造芯是砂型铸造中最基本的工序。按紧实型砂和拔模方法不同，造型方法有手工造型和机械造型两种。)手工造型操作灵活，工艺装备简单，但生产效率低，劳动强度大，仅适用于单件小批量生产。手工造型的方法很多，可根据铸件的形状、大小和批量选择。常用的造型方法介绍如下12常用造型方法手工造型填砂、紧实和起模人工完成机器造型机器加砂、紧砂与起模（造型机）13手工造型的方法有整模造型、分模造型、三箱造型、挖砂造型、活块造型及刮板造型。整模造型模样是整体的，多数情况下，型腔全部在下半型内，上半型无型腔。造型简单，铸件不会产生错型缺陷。铸件最大截面在一端，且为平面。适用于形状简单的铸件，如盘、盖类14整模造型15分模造型将模样沿最大截面处分为两半，型腔分别位于上、下两个半型内。造型简单，节省工时。适用于形状较复杂的铸件，特别是用于有孔的铸件，如套筒、阀体、管子等零件part木模woodenpattern分模面partingline16手工造型的两箱造型图解上箱flask下箱型腔Cavatity浇注系统gatingsystem分型面P/L1718三箱造型铸型由上、中、下三部分组成，中型的高度须与铸件两个分型面的间距相适应。三箱造型费工，应尽量避免使用。适用于两头大中间小的、形状复杂且不能用两箱造型的铸件19挖砂造型模样是整体的，但铸件的分型面是曲面。为了起模方便，造型时用手工挖去阻碍起模的型砂。每造一件，就挖砂一次，费工、生产率低。仅用于形状较复杂铸件的单件生产20挖砂造型假箱造型当挖砂造型生产的铸件有一定批量时，为了避免每型挖砂，可采用假箱造型，其过程如图1所示先预制好一半型，其上承托模样，用其造下型，然后将此下型翻下再造上型。开始预制的半型不用来浇注，故称假箱。假箱一般是用强度较高的型砂制成，舂得比铸型硬假箱造型可免去挖砂操作，提高造型效率当数量较大时，可用木料制成成形底板代替假箱，如图2所示22活块造型铸件上有妨碍起模的小凸台、肋条等。制模时将此部分作成活块，在主体模样起出后，从侧面取出活块。单件小批生产带有突起部分的铸件23活块造型24刮板造型用刮板代替模样造型。可大大降低模样成本，节约木材，缩短生产周期。但生产率低，要求操作者的技术水平较高仅用于大、中型旋转体铸件的单件、小批量生产25刮板造型2.机器造型在铸件成批、大量生产时，应采用机器造型，将紧砂和起模过程机械化。与手工造型相比:优点：机器造型生产效率高，铸件尺寸精度高，表面粗糙度Ra值小缺点：但机器造型设备及工艺装备费用高，生产准备时间长机器造型按紧实方式分为震压式造型、高压造型、空气冲击造型等机器造型的特点:(1)用模板造型固定着模样、浇冒口的底板称为模板。模板上有定位销与专用砂箱的定位孔配合。模板用螺钉紧固(2)只适用于两箱造型这是因造型机无法造出中型，所以不能进行三箱造型28机器造型震砂式造型机29进气填砂升起30排气落下撞击31震击气缸升起压实32抬起由于型芯的表面被高温金属液所包围，受到的冲刷及烘烤比砂型厉害，因此要求型芯要有更高的强度、透气性、耐火度和退让性等。为了满足以上性能，生产中常采用以下措施。(1)放芯骨型芯中放入芯骨，以提高强度小芯骨常用铁丝、铁钉大中型的芯骨则用铸铁浇注而成。为了型芯的搬运和吊装，芯骨上常作出吊环3.型芯制造型芯的主要作用是形成铸件的内腔，有时也形成铸件局部外形(2)开排气道型芯中必须作出贯通的排气道，以提高型芯的透气性砂芯的排气道一定要与砂型的出气孔联通，以便将气体排出型外较大的型芯，可在型芯里放置焦炭或炉渣，以提高型芯的透气性(3)刷涂料大部分的型芯表面要刷一层涂料，以提高耐高温性能，防止铸件黏砂灰铸铁件多用石墨粉涂料，铸钢件多用硅粉涂料。(4)烘干型芯烘干后强度和透气性均能提高。黏土型芯烘干温度为250~350℃，油砂芯烘干温度为180~240℃型芯可用手工和机器制造;可用芯盒制造，也可用刮板制造其中手工型芯盒造芯是最常用的方法根据芯盒结构，手工造芯方法可分为下列三种①对开式芯盒造芯多用于制造简单型芯，特别适用于圆形截面的型芯;②整体式芯盒造芯它用于制造形状简单的中小型芯;④可拆式芯盒造芯对于形状复杂的型芯，往往用上述两种形式芯盒，则无法取芯，需将芯盒分成可拆的几块，造芯完毕后拆去相应部位，将型芯顺利取出。造芯过程如图所示4.合型将上型、下型、型芯、浇注系统等组合成一个完整铸型的操作过程称为合型，俗称合箱合型是浇注前的最后一道工序，若合型操作不当，会使铸件产生错型、偏芯、跑火及夹砂等缺陷。合型工作包括以下几方面(1)铸型的检验这里包括检验型腔、浇注系统及表面有无浮砂，排气道是否通畅。(2)下芯将型芯的芯头准确地放在砂型的芯座上。应注意芯头间隙、芯子排气孔及定位等。(3)合上下型合上下型时应注意使上型保持水平下降，并应对准合型线。上、下型的定位，对于批量生产，是靠砂箱上的销子定位;对于单件、小批量生产，常采用划泥号定位5.铸型的紧固浇注时，金属液充满整个型腔，上型将受到金属液的浮力，芯头所受金属液浮力也作用到上型，这两个力使上型抬起，使铸件产生跑火缺陷。因此，合型后，浇注前要将铸型紧固，常见的砂型紧固方法有:压铁紧固、卡子紧固、螺栓紧固铸件生产铸件生产即铸铁生产工艺流程，如图4-7所示熔化金属可用专用熔化炉，如灰口铸铁用冲天炉，有色金属用坩埚炉，铸钢用电炉将液态金属浇入铸型的过程称为浇注铸件冷却到一定温度后，即可开箱，进行落砂清理铸件经清理、检验后即可成为毛坯对铸件进行时效处理(人工时效处理或自然时效处理)后即可进行机加工