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1、 铸造教学课件 定西工贸中等专业学校 机加教学部 主讲教师：马智敏 一、铸造生产工艺 过程及特点 二、造型材料 三、砂型铸造 五、砂型铸造工艺 设计及模样 六、铸件缺陷分析 四、特种铸造 铸造是一种古老的制造方法，在我国可以追溯到6000年前 。随着工业技术的发展，铸造技术的发展也很迅速，特别是 19世纪末和20世纪上半叶，出现了很多的新的铸造方法， 陶瓷型铸造等，在20世纪下半叶得 到完善和实用化。 如低压铸造、连续铸造、 由于现今对铸造质量、铸造精度、铸造成本和铸造自动化 等要求的提高，铸造技术向着精密化、大型化、高质量、自 动化和清洁化的方向发展，例如我国这几年在精密铸造技术 、连续铸造
2、技术、特种铸造技术、铸造自动化和铸造成型模 拟技术等方面发展迅速。 v 铸造是历史上最悠久 的一种工艺，在我国已有 6000多年历史了。从殷 商时期就有灿烂的青铜器 铸造技术。河南安阳出土 的殷朝祭器司母戊鼎，重 达700多公斤，长、高都 超过1m（见右图），四 周饰有精美的蟠龙纹及饕 餮(古代传说中的一种凶恶 的野兽)。 鼎王：司母戊方鼎 北京明朝永乐青铜 大钟，距今已有 500 多年的历史。 重46.5 t，钟高 6.75m，钟唇厚 22cm，外径3.3m ，钟体内外遍铸经 文22.7万字，击钟 时尾音长达2min 以上，传距20km 。永乐青 铜大钟 外形和内腔如此复 杂、重量如此巨大
3、、质量要求如此之 高，说明我们的祖 先早已具备精湛的 冶炼和铸造技术。 古代工艺品 铸造铜马车 半个多世纪 以来，孙中山铜 像经历了战火和 政治动乱，仍然 完好无损，生动 传神。看到这尊 铜像，就会唤起 人们对孙中山先 生的缅怀和崇敬 。 现代伟人塑像 合肥工业 大学工业 培训中心 中华人民共和国的缔造者 毛泽东 （18931976） 现代伟人塑像 现代工艺品 紫 荆 花 机械零件 破碎机偏心轴套铸 件 精 密 铸 钢 件 铸造生产流水线 （一） 铸造生产在机械制造工业中的地位和作用 定义：铸造是熔炼 金属，制造铸型， 并将熔融的金属液 浇入铸型，冷却凝 固后获得一定形状 与性能的金属物件 的
4、成形方法。采用 铸造方法获得的物 件称为铸件 。 一、铸造生产工艺过程及特点 铸造生产在机械制造业中占有十分重要的 地位。大部分机器零件的毛坯是通过铸造方 法来获得的 车床 铣床刨床 磨床 是其它加工制造方法无法替代的成形方法。 （如车床、 铣床、 刨床和磨床等）， 铸造按生产方式不同，可分为砂型铸造和特种铸造 。用砂型铸造生产铸件的方法，目前约占铸件总产量 的80% 以上。其生产过程的工艺流程如图所示： （一）砂型铸造生产过程简介 型砂配制 芯砂配制 工装准备 金属熔炼 落砂清理 造型 造芯 合型浇注 烘型 烘芯 检验 （1）砂型铸造生产的优点 1、适应性广，工艺灵活性大（材料、大小、形状几
5、 乎不受限制）。 （二）铸造生产的特点： 2、最适合形状复杂的箱体、机架、阀体、泵 体、 缸体等。 箱 体 3、成本较低（铸件与最终零件的形状相似、 尺寸相近） 铸 件零 件 （2）铸造生产的缺点 1. 组织疏松、晶粒粗大，铸件内部常有缩孔、缩松、 气孔等缺陷产生，导致铸件力学性能差，特别是冲 击性能较低。 气孔 缩孔 2. 铸件局部形状和尺寸产生位置偏移及形状不 完整，导致铸件无法通过机械加工或直接造 成报废。 错型 浇不到 偏芯 3. 铸件表面粗糙，表面粘附着一层难以清除的 砂粒。铸件表面有一层突起的金属片状物， 在金属片和铸件之间夹有一层型砂。 粘砂 金属片状物 夹砂 定义：用来制造铸型
6、和型芯的材料 造型材料在铸造生产中占有重要的地位， 其质量的优劣直接影响铸件的质量、生产效率 和成本。铸造生产中使用的铸型除砂型之外, 还有金属型、陶瓷型、石膏型、石墨型等。 （一）造型材料简介 二、造型材料 （二）型（芯）砂的组成 型 砂 的 组 成 型（芯）砂是由原砂、旧砂（回用砂）、粘结剂、附加 物和水组成的。经混制后，符合造型要求的混合料。 附加物 砂子 粘结剂膜 空隙 1. 原砂 原砂是型（芯）砂的主体。最常用的是二氧化硅 含量较高的硅砂。还有一些不常用的特种砂(如锆砂 、镁砂、橄榄石砂、铬铁矿砂、钛铁矿砂、刚玉砂 等。 2. 粘结材料 用来粘结砂粒的材料称为粘结剂。常用的有粘土 、
7、水玻璃、油类粘结剂、合成树脂粘结剂等。目前 使用最普遍的是粘土，粘土分为铸造用粘土和铸造 用膨润土。 3. 辅助材料 所谓辅助材料是指制造砂型（芯）过程中所用各 种材料中除原砂、粘结剂（如粘土、树脂、水玻璃等 ）、水之外的材料。常用的辅助材料有煤粉、锯屑、 石墨粉、滑石粉、重油和脱模剂等。 生产中为了获得优质的铸件和良好的技术经 济效果，要求型（芯）砂应具备以下一些性能： （1）足够的强度：包括常温湿强度、干强度和 硬度。 （2）一定的透气性：较小的吸湿性，较低的发 气量。 （3）较高的耐火度：较高的耐火度，较好的热 化学稳定性，较小的膨胀率与收缩率。 （4）较好的退让性、溃散性和耐用性。 （
8、5）良好的成形性：包括很好的流动性、可塑 性、韧性和不粘模性。 （三）型（芯）砂的性能 （1） 按粘结剂的不同可分为、粘土砂 、水玻璃砂和树脂砂等。 1. 粘土砂 （四） 型（芯）砂的分类 2. 水玻璃砂 3. 树脂砂 （2）粘土砂的混制设备与过程 1. 粘土砂的混制设备 1）碾轮式混砂机 2）移动式松砂机 2. 粘土砂的混制过程 先加入新砂、旧砂（回用砂）和附加 物干混 2 3 分钟， 再加入水湿 混 6 10分钟，性能符合要求后即从出砂口 出砂，混制好的型砂应放置2 3小时 ，使粘土膜内的水份均匀，以提高粘土 的湿强度和透气性，使用前用松砂机将 砂松散，使之松散好用。 1、仪器设备检测法
9、使用相应的仪器设备分别检测型（芯） 砂的湿强度、含水率及透气性能等。 XQYII型（智能型） 型砂强度试验机 指针直读式 型砂透气测定仪 砂型表面硬度计 （五）粘土砂的检测方法 2、手感经验检测法 第一步：检验型（芯）砂的含水率。 一、型砂湿度适当时， 可用手捏成砂团 第二步：检验型（芯）砂的性能； 二、手放开后，可看 出清晰的手纹 第三步：检验型（芯）砂的强度。 三、折断时断面无碎裂状， 同时有足够的强度 （一）砂型铸造简介 砂型铸造是最常用的造型方法，砂型铸 造按造型方法的不同可分为手工造型和机 器造型两大类。 三、砂型铸造 砂型铸造生产工艺流程图： 型砂配制造 型 砂型烘干金属熔炼 工装
10、准备合 型浇 注 落砂清理铸件检验芯砂配制 造 芯砂芯烘干 从上图可以看出砂型铸造生产过程比较复杂，在 任何一道工序中，如操作不当，最终都会导致铸件不 合格，甚至于报废。 （二）手工造型 1、整模造型 2、分模造型 3、挖砂造型 4、活块造型 6、三箱造型 7、地坑造型 5、刮板造型 手工造型是指全部用手工或手动工具完 成的造型工序。 手工造型按模样结构和起模特点可分为： A 造型（芯）前的准备工作 （1） 造型工装准备 造型工装主要包括：模样（芯盒）、造型平 板、砂箱、型芯骨、定位销等。 分模模样 芯盒 整模模样 直浇道棒 各种形式的芯骨 造型平板 砂箱定位销棒 （2） 造型工具准备 造型工
11、具包括：砂铲、砂舂、平锤、刮砂板、 通气针、起模针或起模螺钉和掸笔等。 起模针 通气针 刮砂板 砂舂 砂铲 平锤 修型工具包括：墁刀（刮刀）、提钩（砂钩）、 半圆（竹爿梗）、秋叶（双头压勺）、法兰梗、 圆头等。 手风器（皮老虎） （3）修型工具准备 墁刀（刮刀） 秋叶（双头压勺） 提钩（砂钩）竹排梗（半圆） 法兰梗 （4）检查模样 检查模样有无损坏及模样表面是否清洁等 。 整体小支架模样 （5）考虑造型步骤 考虑好造型步骤后，将模样安放在清洁的造 型平板上的适当位置，安放砂箱，使模样和所 需要开设的浇注系统与砂箱内壁之间有合适的 距离（称为吃砂量），小件应大于30 40 mm ，注意起模方向，
12、不要放错位置。 B、手工造型基本操作工艺流程 模 样 砂 箱 平 板 安放模样 砂箱准备 填 砂 紧 实 开 型 扎气孔、打定位孔或 做合型线 起 模合 型修 型 开设浇注系统 1、整模造型 主要特点：模 样是整体的，大 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 。 适用范围：适 用于一端为最大 截面，且为平面 的铸件 。 C、常用的手工造型方法 （1）分模造型的特点 零件截面不是由大到小逐渐递减的，将模样从最大截 面处分开，并用销钉定位，这种模样称为分模。用此模样 进行造型称为分模造型，造型时，型腔分别位于上、下两 个半型内。造型简单，节省工时
13、 。 套筒分模模样 各种形式的芯骨芯盒 2、分模造型 （2 2）适用范围）适用范围 常用于最大截面 在中部且形状复杂的 铸件，如套筒、三通 管和阀体等。下面简 介分模造型过程（以 异口径套管为例）： 四通管子 阀 门 （3）型芯的形式 # # # # # # # # # # 水平型芯 # # # # # # 垂直型芯 # # # # # # # # # # # # # # # # # 悬臂型芯 # # # # # # # # # # # # # # 悬吊型芯 # # # # # # # # # # # # # # # # # # 引伸型芯 # # # # # # # # # # 外型芯 型芯名
14、称、特点及适用场合 型芯的形状型芯名称型芯特点适用场合 垂直型芯 水平型芯 垂直放置 水平放置 适用于回转体、箱体、管子 类零件 适用于箱体、套管类零件。 悬臂型芯 水 平 悬 臂 放 置 适用于箱体、缸体零件侧面 壁上的盲孔。 外型芯 垂 直 侧 面 放 置 适用于零件侧壁上有妨碍起模的凸 台或沟槽，也可用于组芯造型。 盖板型芯 垂 直 悬 吊 放 置 适用于中大型铸件，方便型芯落入 型腔，同时便于测量铸件壁厚。 型芯按形成铸件 部位的不同具有 如下几点作用： 1、主要用来形成铸 件的内腔形状； 2、形成铸件的局部 外形； 3、加强铸型的局部 强度， 4、也可用于组芯造 型。 （4）型芯的作
15、用 （1）挖砂造型简介 有些铸件按结构形状及造型方法和起模习 惯的要求，通常情况下需要采用分模造型，但 从对模样强度和刚度的要求来考虑，又不允许 将模样分开，因此，模样仍做成整体模，为了 便于模样从砂型中顺利地取出，下砂型在放入 模样填充型砂紧实后，需将妨碍起模的那部分 型砂挖掉，并确定正好挖到了模样的最大截面 处，然后撒分型砂，再造上砂型，这种称为挖 砂造型。 （2）挖砂造型的工艺过程 由于手轮的力学性能要求不高,所以手轮 的浇注系统采用本身浇口(最简单的顶注式浇 注系统)，无需开挖横浇道和内浇道，直浇道 直接放在铸件上，这种浇注系统的特点是开 设方便，节约金属液，补缩效果好，不足之 处是挡
16、渣效果差，金属液进入型腔不平稳， 易飞溅、易冲砂等。 铸型的分型面是斜面、曲面或高低变化的阶 梯形状。挖砂造型对操作者的技术要求较高， 生产率较低，只适用于形状较复杂铸件的单件 生产。 （3）挖砂造型的特点： 手轮模样结构图 4、假箱造型 假箱造型是利用预制的假箱或成形底板 来代替挖砂造型中所挖去的型砂。 定义： （1）活块造型概述 有些铸件按结构形状及造型方法和起模习惯的要 求，通常是采用整模造型，但模样上有妨碍起模的凸 台或沟槽时，因此，将模样上妨碍起模那部分做成可 拆卸的活动块称为活块。活块用销钉或燕尾梢与模样 主体相连接，取模时应先取出模样的主体，然后再从 侧面小心地取出活块，这种造型方法称为活块造型。 当活块部分大于模样主体的
