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1、第二章 铸 造,第一节 概 述 第二节 砂型铸造的造型工艺 第三节 铸造合金的熔炼与浇注 第四节 铸件的落砂与清理 第五节 特 种 铸 造 第六节 铸造生产的质量控制与经济性分析 第七节 铸件结构工艺性实验,1、何为铸造？熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法，称为铸造。,图1 砂型铸造,第一节 概 述,2、铸造优缺点,优点： 1）可以生产出形状复杂，特别是具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、床身、机架等。 2）铸造生产的适应性广，工艺灵活性大。工业上常用的金属材料均可用来进行铸造，铸件的重量可由几克到几百吨，壁厚可由0.5mm到1m左右。 3）铸造用
2、原材料大都来源广泛，价格低廉，并可直接利用废机件，故铸件成本较低。,缺点： 1）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷，因此，铸件的力学性能，特别是冲击韧度低于同种材料的锻件。 2）铸件质量不够稳定。,铸造产品,图2 铸造产品,铸造技术的应用,我国铸造生产有着悠久的历史。 早在三千多年前，青铜铸器已有应用，二千五百年前，铸铁工具已经相当普遍。 例如，始建于公元856年的河北正定隆兴寺内的铜佛菩萨，高22m余，42臂，重120t，是我国古代最大的佛像，且造型生动逼真，是一尊难得的佛教艺术珍品；,再如制造于公元953年的河北沧州铁狮子，身高5. 4m,长6. 5m,宽3m,重40
3、t,颈下及体外铸有“狮子”“大周广顺二年铸”等字样，腹内还铸有金刚经文，雄伟壮观，具有极高的艺术价值，充分体现了我国古代劳动人民精湛的铸造技艺。 大量历史文物显示出我国古代劳动人民在世界铸造史上作出的卓越贡献，如泥型、金属型、失蜡型三大铸造技术就是我国的创造。,用型砂紧实成型的铸造方法称为砂型铸造。砂型铸造是应用最广泛的一种铸造方法， 主要工序包括：制造模样，制备造型材料，造型、造芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理与检验等。,第二节 砂型铸造的造型工艺,图2-1 砂型铸造生产的基本流程,套筒的砂型铸造过程：,一、造型方法的选择 用造型混合料及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型。 造型是砂型铸造
4、的最基本工序，通常分为手工造型和机器造型。,造型方法： 手工造型 单件、小批量生产 机器造型 中、小件大批量生产 机器造芯 中、小件大批量生产 柔性造型单元 各种形状与批量生产,（一）手工造型 手工造型是全部用手工或手动工具完成的造型工序。 手工造型操作灵活、适应性广，工艺装备简单、生产准备时间短、模样成本低，目前仍是铸造生产中应用很广的一种造型方法。 但手工造型铸件质量差、生产率低、劳动强度大、技术水平要求高。 手工造型主要用于单件小批生产，特别是重型和形状复杂的铸件。,1. 手工造型方法分类 根据砂型的不同特征，手工造型方法可分为：两箱造型、三箱造型、脱箱造型、地坑造型、组芯造型； 根据模
5、样的不同特征，手工造型方法可分为：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活块造型、刮板造型。各种手工造型方法的示意图表1-9所示。 2. 各种手工造型方法的主要特征及其适用范围 按砂型特征分：,两箱造型是造型的最基本方法，铸型由成对的上型和下型构成，操作简单。适用于各种生产批量和各种大小的铸件。,a) 两箱造型,三箱造型的铸型由上、中、下三型构成。中型高度需与铸件两个分型面的间距相适应。三箱造型操作费工。主要适用于具有两个分型面的单件、小批生产的铸件。,b) 三箱造型,脱箱造型主要采用活动砂箱来造型，在铸型合型后，将砂箱脱出，重新用于造型。 一个砂箱可制出许多铸型。金属浇注时为防止错型，需用
6、型砂将铸型周围填紧，也可在铸型上套箱。常用于生产小铸件，因砂箱无箱带，故砂箱一般小于400mm。,脱箱造型,地抗造型是利用车间地面砂床作为铸型的下箱。大铸件需在砂床下面铺以焦炭，埋上出气管，以便浇注时引气。地坑造型仅用或不用上箱即可造型，因而减少了造砂箱的费用和时间，但造型费工、生产率低，要求工人技术水平高。适用于砂箱不足，或生产要求不高的中、大型铸件，如砂箱、压铁、炉栅、芯骨等。,c) 地坑造型,组芯造型是用若干块砂芯组合成铸型，而无需砂箱。它可提高铸件的精度，但成本高。适用于大批量生产形状复杂的铸件。,d) 组芯造型,整模造型的模样是整体的，分型面是平面，铸型型腔全部在半个铸型内，其造型简
7、单，铸件不会产生错型缺陷。适用于铸件最大截面在一端，且为平面的铸件。,e) 整模造型,按模样特征分,挖砂造型的模样是整体的，但铸件分型面为曲面。为便于起模，造型时用手工挖去阻碍起模的型砂、其造型费工、生产率低，工人技术水平要求高。用于分型面不是平面的单件、小批生产铸件。,f) 挖砂造型,假箱造型是为克服挖砂造型的挖砂缺点，在造型前预先做个底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎不参予浇注，故称假箱。比挖砂造型操作简单，且分型面整齐。适用于成批生产中需要挖砂的铸件。,j) 假箱造型,分模造型是将模样沿最大截面处分成两半，型腔位于上、下两个砂箱内，造型简单省工。常用于最大截面在中部的铸件。,g)
8、 分模造型,活块造型是在制模时将铸件上的妨碍起模的小凸台，肋条等这些部分作成活动的（即活块）。起模时，先起出主体模样，然后再从侧面取出活块。其造型费时，工人技术水平要求高。主要用于单件、小批生产带有突出部分、难以起模的铸件。,h) 活块造型,刮板造型是用刮板代替实体模样造型，它可降低模样成本，节约木材，缩短生产周期。但生产率低，工人技术水平要求高。用于有等载面或回转体的大、中型铸件的单件、小批生产、如带轮、铸管、弯头等。,i) 刮板造型,（二）机器造型 机器造型是指用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序。机器造型铸件尺寸精确、表面质量好、加工余量小，但需要专用设备，投资较大，适合大批量生产
9、。 1. 机器造型方法分类 常用的机器造型方法有：压实紧实、高压紧实、震击紧实、震压紧实、微震紧实、抛砂紧实、射压紧实、射砂紧实。 2. 各种机器造型方法的主要特征及其适用范围,压实紧实方法单纯借助压力紧实砂型，机器结构简单、噪声小，生产率高，消耗动力少，型砂的紧实度沿砂箱高度方向分布不均匀，上下紧实度相差很大。主要适用于成批生产高度小于200mm薄而小的铸件。,a) 压实紧实,高压紧实主要是用较高压实比压（一般在0.7MPa-1.5MPa）压实砂型。砂型紧实度高，铸件尺寸精度高，表面粗糙度Ra值小，废品率低，生产率高、噪声低、灰尘小、易于机械化、自动化、但机器结构复杂、制造成本高。主要适用于
10、需大量生产的中、小型铸件，如汽车、机械车辆、缝纫机等产品较为单一的制造业。,b) 高压紧实,震击紧实主要依靠震击力坚实砂型。该方法机器结构简单，制造成本低，但噪声大、生产率低、要求厂房基础好。砂型坚实度沿砂箱高度方向愈往下愈大。主要适用于需成批生产的中，小型铸件。,c) 震击紧实,震压紧实是经过多次震击后再压实砂型。该方法生产率高，能量消耗少，机械磨损少，砂型坚实度较均匀，但噪声大。广泛用于成批生产中、小型铸件。,c) 震压紧实,微震紧实是在加压坚实型砂的同时，砂箱和模板作高频率、小振幅震动。此方法生产率较高、紧实度均匀、噪声小。广泛用于成批生产中、小型铸件。,e) 微震紧实,抛砂紧实是利用离
11、心力抛出型砂，使型砂在惯性力下完成填砂和坚实。该方法生产率高，能量消耗少、噪声低、型砂坚实度均匀、适用性广。主要适用于单件、小批、成批、大量生产中、大型铸件或大型芯。,f) 抛砂紧实,射压紧实是使压缩空气骤然膨胀，将型砂射入砂箱进行填砂和坚实，再进行压实。该方法生产率高，坚实度均匀，砂型型腔尺寸精确、表面光滑、工人劳动强度低、易于自动化、但造型机调整维修复杂。主要适用于大批、大量生产的形状简单的中、小型铸件。,g) 射压紧实,射砂紧实是用压缩空气将型（芯）砂高速射入砂箱或芯盒而进行紧实。因其将填砂、紧实两个工序同时完成，故生产率高，但用于造型，其坚实度不高、需进行辅助压实。广泛用于制芯、并开始
12、用于造型。,常见微震压实机造型的起模装置有以下四种： 1.顶箱起模 当砂型紧实后，造型机的四根顶杆同时垂直向上将砂箱顶起完成起模。顶箱起模的造型机，机构简单，但起模时易掉砂，只适用于型腔形状简单，高度较小的模样起模，多用于制造上箱，见图1-33a,2落模起模 起模时将砂箱托住，模样下落，与砂箱分离，适用于形状简单，高度较小的模样起模，见图1-33b,3.翻转起模 起模前先将砂箱连同模样一起翻转180度,再使砂箱下落完成起模。这种起模方法不易掉砂，适用于型腔较深，形状复杂的模样起模，多用于制造下箱，见图1-33c,4.漏模起模 当砂型型腔较深、模样起模斜度小或不允许有起模斜度时，常采用漏模起模。
13、为了防止起模时型砂脱落，用漏板托住型砂，当模样从漏板中抽出后，再将漏板拿掉。漏模起模常用于半机械化生产中。见图1-33d,二、铸造工艺设计,铸造工艺设计是根据铸件结构特点、技术要求、生产批量、生产条件等，确定铸造方案和工艺参数，绘制图样和标注符号，编制工艺卡和工艺规程等,（一）铸造工艺图 铸造工艺图是表示铸型分型面、浇冒口系统、浇注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷铁、保温衬板）等的图样。 图中应表示出：铸件的浇注位置、分型面、型芯的数量、形状、尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、浇口、冒口、冷铁的尺寸和位置。,1.铸件图（毛坯图） 它是反映铸件实际形状、尺寸和技术要求的图样，是铸造生产、铸
14、件检验与验收的主要依据。 铸件图根据己定的铸造工艺方案，用图形、工艺符号和文字标注，其内容有：切削余量、工艺余量、不铸出的孔槽、铸件尺寸公差、加工基准、铸件金属等级、热处理规范、铸件验收技术条件等。,图中符号 公差、起模斜度及圆角只标特殊部位，其余可写在技术要求中； 加工定位用符号“ ” 夹紧用符号“” 用双点划线表示零件轮廓形状 在双点划线和粗实线间标注加工余量尺寸 在剖视图上网格部分表示加工余量和不铸出孔（槽）等被切去的部分。 大批量生产或重要铸件应绘制铸件图。 一般生产批量不太大时，亦可只绘制铸造工艺图， 省略铸件图的绘制。如衬套的零件图和铸造工艺图见图1-34.,2. 铸造方案的确定
15、浇注位置是浇注时铸型分型面所处的位置。分型面为水平、垂直或倾斜时分别称为水平浇注、垂直浇注或倾斜浇注。 （1）浇注位置的选择 浇注位置的选择应考虑以下原则： a）体积收缩大的合金铸钢，球墨铸铁及壁厚差较大的铸件，应按定向凝固的原则，将壁厚较大的部位和铸件的热节部置于上部或侧部，以便设置冒口进行补缩。,b)重要加工面、耐磨表面等质量要求较高部位应置于下面或侧面。 当铸件的重要加工面有数个时，则应将较大的平面朝下。 因为铸件下部的气孔、夹渣、砂眼等缺陷比上部少，组织比上部致密。,c）具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型的下部，同时要尽量使薄壁部分处于垂直位置或倾斜位置。,d）具有大平面的铸件
16、，应将铸件的大平面朝下。,e）尽量减少型芯的数目，最好使型芯位于下型以便下芯和检查，同时应保证型芯在铸型中安放牢靠、排气通畅。,（2）分型面的选择 分型面为铸型组元间的接合面. 两箱造型有一个分型面，三箱造型有两个分型面。 选择分型面应考虑以下原则： 1）分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最大截面上，以简化模具制造和造型工艺。,2）尽量将铸件全部或大部放在同一砂箱以防止错型、飞翅、毛刺等缺陷，保证铸件尺寸的精确。见图5。,a) 不合理 b) 合理,图5 分型面的位置应能减少错型、飞翅,3)应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中,4)若铸件的加工面很多，又不可能全部与基准面放在分型面的同一侧时，则应使加工基准面与大部分加工面处于分型面的同一侧。,5）尽量减少分型面的数目，最好只有一个分型面。,6）铸件的非加工表面上，尽量避免有披缝，见图1-47,7）分型面的选择应尽量与铸型浇注时位置一致。这样可避免合型后，再翻动铸型。 8) 分型面的选择应尽量使铸型高度最低，这样不仅节约型砂，而且还能减少劳动量，劝机器造型具有较大
