1.2 铸造方法

11.2铸造方法2分类铸造方法砂型铸造特种铸造SpecialCasting熔模铸造FusiblePatternMolding金属型铸造PermanentMoldCasting压力铸造PressureDieCasting低压铸造LowPressureDieCasting离心铸造CentrifugalCasting实型铸造EvaporativePatternCasting3铸造方法的选择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。分类41.2.1砂型铸造砂型铸造：将熔融金属浇入砂质铸型中，待冷却凝固后，取出铸件的铸造方法，是应用最广泛的铸造方法。优良的透气性耐热性退让性再利用性套筒铸件的砂型铸造示意图原材料来源广泛，价格低廉。51.2.1砂型铸造铸型的组成铸型的组成上型浇注系统铸型下型型腔芯砂分型面61.2.1砂型铸造型砂配制造型砂型干燥工装准备炉料准备合金熔炼芯砂配制造芯型芯干燥合箱浇注凝固冷却落砂清理铸件检验成品入库液态成形（砂型铸造）工艺流程71.2.1砂型铸造粘土砂型化学自硬砂水玻璃砂型有机粘结剂（合成树脂）砂型砂型类型81.2.1砂型铸造粘土砂型砂型的基本结构组成：原砂（硅质砂）沙粒细小则有利于增强型（芯）砂的强度，但其透气性较差，耐火性低。铸钢砂较粗，铸铁砂较细，有色金属铸造更细一些。粘土（膨润土、普通粘土；芯砂用桐油、树脂等作为粘接剂）水（水分过少，砂型强度低，易破碎；过多，型砂湿度大，强度、透气性均下降，造型时易粘模，浇注时会产生大量的气体。）型砂结构示意图1原砂砂粒；2粘结剂；3附加物；4微孔（孔隙）91.2.1砂型铸造附加物（煤粉、淀粉等）涂料为了提高铸件的表面质量和防止铸件表面粘砂，铸型型腔和芯砂外表面常刷上涂料（blacking）。铸铁件为石墨粉加水，铸钢件以石英粉作为涂料。涂料中加入少量黏土增加黏性。在湿砂型的型腔撒一层干石墨粉，称为扑料。101.2.1砂型铸造湿型——用于铝合金与镁合金、中小件（几kg-几百kg)干型——用于对质量要求高、结构复杂的中、大件(几百kg-几百t，被化学硬化砂型取代)表面干型——烘干一定深度(15~20mm)，常用于生产中、大型铝合金铸件和铸铁件粘土砂型的类别按造型时的情况可分为面砂Facingsand背砂Backingsand,fillersand单一砂Unitsand111.2.1砂型铸造粘土型砂的循环使用（单一砂）121.2.1砂型铸造湿型砂型（铸件产量占砂型铸造的60%~70%）湿型砂型131.2.1砂型铸造型砂和芯砂的主要性能(1)强度(2)透气性透气性太高－－－粘砂缺陷透气性太低－－－气孔缺陷(3)耐火性(4)退让性(5)流动性、韧性和起模性、可塑性芯砂被熔融金属包围，所以芯砂的性能要求比型砂要高。141.2.1砂型铸造1强度型砂标准试样在外力作用下遭到破坏时的应力值(MPa)影响因素：原砂粒度形状；含水量；混砂工艺；紧实度紧实度湿型粘土砂及砂型的重要性能指标。151.2.1砂型铸造2透气性紧实的砂型能让气体通过而逸出的能力。影响因素有：1.冒口和出气口2.砂粒大小、粒度、形状3.含泥量4.粘结剂种类和加入量5.砂型紧实度侵入性气孔析出性气孔161.2.1砂型铸造3耐火性型砂和型芯在高温熔融金属的作用下，不软化、不熔化的性质。加入少量煤粉可增加型砂的耐火性。膨胀缺陷：又称抗夹砂和结疤性能，湿型铸造特有。包括夹砂结疤和鼠尾、毛刺等。171.2.1砂型铸造加入煤粉防止机械粘砂的原理•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。•煤粉在高温下生成光泽的亮碳物质，覆盖于砂型表面，阻止了铁液与砂型的反应和渗入。181.2.1砂型铸造4退让性铸件凝固时体积要缩小，型砂与芯砂随铸件收缩而被压缩的性能称为退让性。退让性好的型砂和砂芯不会阻碍铸件的收缩，使铸件避免产生裂纹，减少应力。加入少量木屑可以增加型砂的退让性。191.2.1砂型铸造5流动性、韧性和起模性、可塑性流动性：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。韧性：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。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；201.2.1砂型铸造模样与芯盒模样（Pattern）：用来获得铸件外部形状。芯盒（Corebox）：用以造出芯砂以获得铸件的内腔。模样和芯盒的材料有木材、铝合金和塑料等。模样的要求：（1）选择合适的分型面（便于造型）（2）斜度（便于起模）（3）铸造圆角（4）加工余量和收缩量（5）芯头（内腔）211.2.1砂型铸造浇注系统出气口外浇道直浇道横浇道内浇道形状多为漏斗形，浇注时应保持充满提供液态静压力，产生充填能力分配熔融金属进入内浇道，挡渣控制熔融金属的速度和方向，不宜正对芯砂。221.2.1砂型铸造造型和造芯方法手工造型机器造型压实造型震压造型抛砂造型射砂造型，气流冲击231.2.1砂型铸造手工造型填砂、紧砂和起模都用手工和手动工具完成。常用手工造型方法见表1.2.1优点：操作方便，适应性强，准备时间短。缺点：生产率低，劳动强度大，铸件质量不稳定。适用于单件小批量生产。241.2.1砂型铸造①按砂箱特征分两箱造型适用各种批量、大小铸件三箱造型用于有两个分型面的单件、小批量生产脱箱造型用于小型铸件地坑造型用于生产批量小的大中型铸件251.2.1砂型铸造大型铸件的干砂型铸造（地坑造型）卡车6缸汽缸体造型流水线261.2.1砂型铸造②按模型特征分整模造型用于铸件最大截面靠一端且为平面的铸件，不会错箱挖砂造型用于分型面是曲面的单件、小批量生产的铸件假箱造型用于成批生产需要挖砂的铸件分模造型将模样沿最大截面处分为两半，最大截面在中部的铸件活块造型用于单件、小批量生产带有凸出部分、难以起模的铸件刮板造型用于有等截面或回转体的大、中型铸件，单件、小批生产271.2.1砂型铸造机器造型用机器来完成填砂、紧砂和起模等造型操作，是现代化铸造车间的基本造型方法。1）特点：①提高了生产率和铸型质量；②减轻劳动强度；③改善了劳动条件；④设备投资较大，生产周期长。2）应用：成批、大量生产各类铸件。注意：采用模底板进行两箱造型，不能进行三箱造型；尽量避免活块。281.2.1砂型铸造压实法291.2.1砂型铸造震压造型（动画）301.2.1砂型铸造抛砂造型利用离心力抛出型砂，完成填砂和紧实。紧实度均匀，噪音小；但生产率低。射砂紧实（多用于造芯）311.2.1砂型铸造射压造型流水线321.2.1砂型铸造气流冲击紧实1.一次压缩空气室2.二次压缩空气室3.快开阀盘4.砂箱5.垫板气流冲击造型机的原理331.2.1砂型铸造气流冲击造型机341.2.1砂型铸造制芯汽车排气管砂芯气缸筒砂芯三通管砂芯注意事项：一般芯子用黏土砂，要求较高的用桐油砂、合脂砂和树脂砂；使用新砂；适当添加锯木屑增加透气性和退让性；放入芯骨提高强度，小芯子用铁丝，中大型用铸铁浇注或用钢筋焊接。水玻璃砂型(芯)351.2.1砂型铸造水玻璃别名泡花碱，一般指钠水玻璃。其化学通式为:Na2O·mSiO2·nH2O。SiO2/Na2O之摩尔比值称模数，用M表示。铸造中使用的水玻璃的模数通常为2＜M＜4。水玻璃的SiO2与Na2O的质量比称为硅碱比,但西方某些国家习惯上也将钠水玻璃的硅碱比称为模数。水玻璃的浓度是指它的水溶液中含有Na2O·mSiO2的质量分数。调整水玻璃浓度只需通过加热脱水或增水即能实现。361.2.1砂型铸造盖罩法吹CO2硬化水玻璃砂及砂型的制造工艺砂型的烘干、合型、浇注及清理371.2.1砂型铸造砂型(芯)的烘干1）表面烘干：表面烘干的方法主要有喷灯火焰烘干、移动式焦碳炉或煤气炉烘干、红外线辐射烘干以及高频干燥炉烘干和微波技术烘干。2）整体烘干：周期式烘干炉有台车室式烘干炉和抽屉式烘干炉。连续式烘干炉用在批量生产的铸造车间，这种烘干炉有卧式和立式两种，后者占地面积小。。381.2.1砂型铸造合型合型就是把砂型和砂芯按要求组合为铸型的过程。一般步骤：1）全面检查、清扫、修理所有的砂型和砂芯2）依次将砂芯装入砂型，严格检查3）仔细清除型内散砂，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，保证合箱后分型面密合，避免液态金属从分型面间隙流出。4）放上压铁或用螺栓、金属卡子固紧铸型。放好浇口杯、冒口圈，在分型面四周接缝处抹上砂泥，防止跑火。最后全面清理场地，以便安全方便地浇注。391.2.1砂型铸造浇注1)浇注前的准备工作了解浇注合金的种类、牌号、待浇注铸型的数量和估算所需金属液的重量；检查浇包的修理质量、烘干预热情况及其运输与倾转机构的灵活性和可靠性；熟悉各种铸型在车间所处的位置，以便确定浇注次序；检查冒口、冒口圈的安放及铸型的紧固情况；清理浇注场地，确保浇注安全。2)浇注工艺为了获得合格铸件，必须控制浇注温度、浇注速度，严格遵守浇注操作规程。401.2.1砂型铸造铸件的落砂、清理及后处理1、铸件的落砂铸件凝固冷却到一定温度后，把铸件从砂箱中取出，去掉铸件表面及内腔中的型砂和芯砂，落砂通常分为人工落砂和机械落砂两种。清除砂芯的方法：①水力清砂除芯和②水爆清砂除芯2、铸件的清理为了提高铸件表面质量，还需进一步对铸件进行清理，切除浇冒口，打磨毛刺并进行吹砂。铸件的表面清理方法：①手工清理，②滚筒清理，③喷、抛丸清理3、铸件表面处理1.熔模铸造也称失蜡铸造。先制蜡模，再在其上包覆耐火涂料层固化，熔出蜡模制成型壳，烘干后浇注。411.2.2特种铸造模料种类：低温模料（低于60℃），中温模料（60~120），高温模料（高于120℃）。熔模铸造工艺过程421.2.2特种铸造型壳的制造制造型壳用的材料耐火材料－石英、刚玉和硅酸铝耐火材料；粘结剂－硅酸溶胶（H2SiO3）.43悬挂式制壳生产线1.2.2特种铸造熔模铸造特点铸件精度高、表面质量好，少、无切削。可铸出形状复杂、不便分型的铸件，最小壁厚（0.3mm）与最小铸出孔径(最小孔径0.5mm)小。外形和内腔形状几乎不受限制合金种类不受限。生产批量基本不受限。工序繁杂，周期长，成本高。铸件重量一般限于25kg以下。441.2.2特种铸造熔模铸造应用生产高精度、形状复杂的小型铸件，如汽轮机叶片、叶轮、切削刀具及飞机、汽车、风动工具、机床的小零件。451.2.2特种铸造熔铸件结构要求便于从压型中取出蜡模和型芯。避免过大平面以防变形，若必须有，可在其上开设工艺孔或增加工艺肋。避免过小、过深的孔（大于2mm）与过薄的壁厚（2~8mm）。壁厚均匀，尽可能实现向直浇口的定向凝固（不用冷铁，少用冒口，多用直浇道直接补缩）。1.2.2特种铸造462.金属型铸造将液体金属在重力作用下浇入金属铸型，以获得铸件的方法。471.2.2特种铸造金属型铸造工艺措施金属型导热快，无退让性和透气性，铸件易产生浇不足、冷隔、裂纹、白口等缺陷，需采取以下工艺措施：铸型上开设排气通道铸型工作面喷刷涂料预热铸型（200~350℃）及时开型780~950℃，开型时间：10~60s481.2.2特种铸造金属型铸造特点铸件精度高，表面粗糙度低，加工余量小。铸件晶粒细,力学性能好。一型多铸。金属型成本高，不宜单件小批生产，不宜大型、复杂形状、薄壁及高熔点铸件。491.2.2特种铸造金属型铸造的应用主要用于形状较简单的铜、铝合金等有色金属铸件的大批量生产，如铝活塞、汽缸体、汽缸盖，铜轴瓦、轴套等。501.2.2特种铸造金属型铸造的铸件结构要求要保证顺利出型、抽芯，结构斜度较大。铸件壁厚要均匀，防止出现缩松和缩孔；壁厚不能过薄。铸孔不能过小、过深