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1、第二章 铸 造,第一节 砂 型 制 造 第二节 铸铁的熔炼及浇注 第三节 铸件结构的工艺性及铸件图 第四节 特 种 铸 造 第五节 铸造新工艺、新技术简介,一、砂型铸型的组成,砂型制造的任务是获得质量合格的铸型。它应使砂型从最适当的面分开(即分型面)，以方便取出模样并获得清晰的型腔；模样周围应留有足够的砂层厚度(称为吃砂量)，以承受金属液流的压力，并且砂型的紧实度应随所受金属的压力而变化；还应考虑金属液流入型腔的通道浇注系统及型腔中气体逸出的通道通气孔等。一般砂型铸型的组成如图2-2-2所示。,第一节 砂 型 制 造,图2-2-2 砂型铸造型的组成 1下砂型 2下砂箱 3分型面 4上砂型 5上
2、砂箱 6通气孔 7出气口 8型芯 通气孔 9浇口杯 10直浇道 11横浇道 12内浇道 13型腔 14型芯 15型芯头 16型芯座图2-2-3 砂型的组成示意,二、型砂和型芯砂,1.型砂应具备的性能,(1)强度 型(芯)砂抵抗外力破坏的能力称为型砂强度，包括湿强度、干强度、热强度等。 (2)透气性 型砂能让气体透过的能力称为透气性。 (3)耐火度 型砂经高温金属液作用后，不被烧焦、不被熔融和软化的能力称为耐火度。 (4)可塑性 造型时，型砂在外力作用下能塑制成形，而当去除外力并取出模样(或打开型芯盒)后，仍能保持清晰轮廓形状的能力，称为可塑性。 (5)退让性 型砂不阻碍铸件收缩的性能称为退让性
3、。,2.型砂组成的成分,(1)原砂 原砂是型砂的主体。 (2)旧砂 使用过的型砂称为旧砂。 (3)粘结剂 粘结剂的作用是将砂粒粘结起来使型砂具有一定的强度和可塑性。 (4)附加材料 为了改善和提高型砂的性能，有时还需加入煤粉、木屑等附加材料。,3.型砂的种类,(1)面砂 经专门配制，用于与模样接触的一层型砂，称为面砂。 (2)填充砂 在模样覆盖面砂后，填充砂箱用的型砂，称为填充砂，亦称背砂。 (3)单一砂 单一砂是指造型时，不分面砂和填充砂，砂型由同一种型砂构成。 (4)型芯砂 在铸造过程中型芯处于金属熔液的包围之中，工作条件比型砂更恶劣，因此型芯砂除应具有更高的强度、耐火度、透气性和退让性外
4、，还应具有较小的发气性、较低的吸湿性和较好的出砂性。,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。,三、造型及造芯的方法,(一)造型方法,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
5、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40
6、0mm。,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
7、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) 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
8、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。 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、
9、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
10、,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
11、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、并开始用于造型。,1.造芯的工艺要求,(1)安放芯骨 为了提高型芯的强度，在型芯中要安置与型芯形
12、状相适应的芯骨。 (2)开通气道 为顺利排出型芯中的气体，制芯时要开出通气道。 (3)刷涂料、烘干 型芯与金属液接触的表面都要刷涂料，以防止粘砂，并提高型芯的耐火度和铸件的表面质量。,(二)造芯的方法,2.造芯方法,与造型方法相同，既可用手工造芯，也可用机器造芯。造芯可用芯盒，也可用刮板，其中用芯盒造芯是最常用的方法。芯盒按其结构不同，可分为整体式芯盒、垂直对分式芯盒和可拆式芯盒三种。,图2-2-14 对分式芯盒造芯过程 a)检查型芯盒 b)夹紧型芯盒分层、加砂芯捣紧 c)插型芯骨 d)继续填砂捣紧、刮平、扎通气孔 e)松开夹子、轻敲型芯盒，使型芯从 型芯盒内壁松开 f)取型芯，刷涂料,四、浇
13、注系统和冒口,图2-2-15 浇注系统和冒口 a)带有浇注系统和冒口的铸造件 b)典型的浇注系统 1冒口 2浇口杯 3内浇道 4直浇道 5横浇道,第二节 铸铁的熔炼及浇注,一、铸铁的熔炼,图2-2-16 冲天炉的构造 1小车 2支架 3炉底 4过桥 5炉缸 6风口 7风带 8加料台 9加料筒 10加料装置 11火花罩 12烟囱 13炉身 14焦炭 15金属料 16熔剂 17底焦 18前炉 19出渣口 20出铁口,浇注温度 浇注温度对合金的充型能力有着决定性的影响。在一定范围内，随着浇注温度的提高，合金液的粘度下降，且在铸型中保持流动的时间增长，充型能力增加。 对薄壁铸件或流动性较差的合金，为防
14、止浇不到和冷隔等缺陷的产生，可适当提高浇注温度。,二、铸铁的浇注,浇注温度过高的缺陷： 浇注温度过高，液态合金的收缩增大，吸气量增加，氧化严重，容易导致产生缩孔、缩松、气 孔、粘砂、粗晶等缺陷，故在保证充型能力足够的前提下，尽量降低浇注温度。,三、铸件的落砂、清理和缺陷分析,1.落砂 用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的操作。 2.清理 3.铸件的缺陷分析,38,铸件的结构设计合理与否，对铸件的质量、生产率以及成本有很大的影响。铸件的结构包括：铸件外形、内腔、壁厚、壁与壁的连接及加强肋、凸台、法兰等。常见铸件结构的设计如表2-5所示。 设计铸件时，不仅要保证使用性能的要求，还要满足铸件在制造过
15、程中工艺性的要求。即考虑铸造生产工艺和合金铸造性能对铸件结构的要求。应尽量使生产工艺中的制模、造型、制芯、装配、合型和清理等各个环节简化，节约工时，防止废品产生。符合合金铸造性能的要求，以避免出现如缩孔、缩松、变形、裂纹、浇不足、冷隔、气孔和偏析等缺陷。使铸件的具体结构与这些要求相适应，以达到工艺简单、经济、快速地生产出合格铸件的目的。,表2-5 常见铸件结构的设计,一、砂型铸件结构的工艺性,第三节 铸件结构的工艺性及铸件图,续表,39,续表,40,续表,41,续表,42,32,铸造工艺图是铸造过程最基本和最重要的工艺文件之一，它对模样的制造、工艺装备的准备、造型造芯、型砂烘干、合型浇注、落砂
16、清理及技术检验等，都起着指导和依据的作用。 铸造工艺图是利用红、蓝两色铅笔，将各种简明的工艺符号，标注在产品零件图上的图样。可从以下几方面进行分析： 分型面和分模面； 浇注位置、浇冒口的位置、形状、尺寸和数量； 工艺参数； 型芯的形状、位置和数目，型芯头的定位方式和安装方式；冷铁的形状、位置、尺寸和数量； 其他。,1. 铸造工艺设计实例,(1)铸件结构及铸造工艺性分析 图2-23是支承轮铸造工艺图。材料HT200，轮廓尺寸300 mm100 mm，铸件质量约19 kg，生产批量为单件。 从图纸上可以看出，该铸件外形结构为旋转体，辐板下有三根加强肋并与40孔形成六等分均布，外形较为简单。主要壁厚为35 mm。虽然轮缘略厚些，但主要热节处是轮毂。另外轮毂部位40的孔加工精度高，轮毂孔需下一个型芯。该铸件应注意防止轮毂部位产生缩孔和气孔。,二、铸件图的绘制,图2-23 支承轮铸造工艺图,33,(2)造型方法 支承轮铸件采用两箱造型。辐板上三个通孔由1#型芯和上型
