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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共1页2012年铸造造型人员培训材料铸造工艺流程简介：将熔化了的金属液浇注到具有与零件形状相应的型腔中，待其凝固、冷却后获得毛坯或铸件的工艺手法。一件合格的铸件从生产到交货需包含以下基本过程：造型前的准备工作：熟悉与零件有关的工艺文件、检查造型机器是否有故障、检查模型和砂箱是否有问题、准备好造型工具。造型、制芯：要遵守造型、制芯工艺守则，根据生产现场灵活运用。修型、修芯刷涂料下芯合箱浇注、箱内保温铸件开箱检验、清理、涂装我们公司于2009年起由粘土砂造转变为树脂砂造型，相应的各项生产工艺也进行了调整，以下有关资料是对树脂
2、砂造型的基础性知识和一些操作上的注意事项。树脂砂强度及性能1、砂形及颗粒大小树脂造型的原砂一般选用天然石英砂。对于部分特殊要求的铸件，也可选用铬铁矿砂或锆砂等特种砂。这里主要讨论树脂砂对硅砂的要求。（1）矿物成分与化学成分：硅砂的主要矿物成分是石英、长石和云母，还有一些铁的氧化物和碳化物。石英密度2.55g/cm3，莫氏硬度7级，熔点1737，具有耐高温、耐磨损等优点。若原砂中的石英含量高，则原砂的耐火度和复用性好。由于长石和云母是硅酸盐，其熔点和硬度低，会降低树脂砂的复用性和耐火度。所以在选择硅砂时，SiO2含量要尽量高一些，杂质要少，当然还与金属熔点和浇注温度、铸件厚壁等因素有关。一般来说
3、，铸件用硅砂SiO2含量应大于96%，铸铁应大于90%，有色金属要少一些。（2）粒形：一般用粒形系数表示沙粒圆整度。人造石英砂虽然SiO2含量高，但粒形位多角形甚至尖角形，粒度系数太大，一般不采用。为了改善粒形，对原砂最好进行擦磨处理，因为在砂粒质量相等的条件下，圆形砂的比表面积最小，砂粒形状偏离圆形的程度越高，其比表面积越大，树脂黏结膜越薄，强度也越小。比表面积增大的顺序是：圆形砂多角形砂尖角形砂。由于圆形砂粒的比表面积最小，在相同的树脂和固化剂加入量下，其抗拉强度要比其他两种砂形高出很多。因此，从提高树脂砂抗拉强度、减少树脂加入量的角度看，圆形砂粒食最好的选择。因树脂的黏度很低，砂粒表面上
4、涂覆的树脂膜有很薄，粒形对型砂流动性的影响就比较明显。圆形砂的尖角和棱边都已磨钝，砂粒之间较易于滑动，故很容易舂紧，多角形有尖角和棱边，有镶嵌作用，砂粒的滑动受阻，故难舂紧。（3）粒度：对树脂砂这种黏结剂量很小的型砂来讲，原砂的粒度对黏结的强度的影响是不可忽视的。这种影响有两个不同的方面：原砂愈粗，则单位质量的砂粒的表面积愈小，树脂加入量一定时，砂粒表面涂覆的树脂膜较厚，砂粒之间的黏结桥的截面积也较大，这将导致树脂砂强度提高；另一方面，原砂愈粗，则单位质量的原砂的颗粒数量愈少，因而一定重量的型砂中砂粒的接触点（黏结桥）愈少，这将导致树脂砂的强度下降。就本厂所用原砂为4070目，粒度在这个范围时
5、，黏结桥和表面积两方面的影响作用相当，对于砂粒尺寸的改变，树脂砂的强度没有明显的变化。（4）原砂的粒度分布：型砂的强度主要决定于砂粒表面黏结膜的厚度和砂粒之间的黏结的数量。在黏结剂加入量一定的条件下，如原砂中配有一定量的细砂，细砂又能填入紧密排列的粗砂空隙，则黏结桥的数量将大为增加。虽然细砂的比表面积较大，会使型砂的黏结膜的厚度减小，但综合效果还是会导致型砂的强度提高。对于树脂砂来讲，黏结剂的量很少，增加黏结桥数量的作用就非常突出。由于树脂成本较高，希望用最少量的树脂是型砂具有一定的强度，因此，应该用一定粒度大小的原砂（四筛砂或五筛砂），粒度分布为4070目，使其能够较好的排列，不会有较大的缝
6、隙，从而使型砂具有较高的强度。2、原砂含泥量、含水量、需酸量（1）含泥量是指原砂中颗粒尺寸比砂粒小得多，并赋予砂粒表面或掺杂于砂粒之间的各种微量颗粒（20um）。含泥量直接影响再生砂的成本和铸件质量，在铸造生产中，泥含量过高不但影响工作环境、污染空气，更重要的是影响再生砂的微粉含量，其结果是导致混砂时树脂加人量增加和因透气性差造成铸件废品率增多。可见在树脂、固化剂加入一定的情况下，含泥量愈高，其强度值就愈小。（2）原砂中的含水量严重影响树脂的固化强度和固透性，很明显含水量高的话，会稀释树脂和固化剂，使其浓度下降，从而延长固化时间及降低型砂强度。为了减少含水量，在用原砂时，应对其进行干燥处理，（
7、3）采用酸硬化的树脂砂时，树脂是在酸的催化作用下脱水缩合而固化的。如原砂中含有碱性物质时，需消耗额外的酸固化剂，将显著影响树脂砂的硬度，甚至会使其不能硬化。原砂中含有酸性物质时，则其影响与前面的相反，对工艺控制也是不利的。因此对于树脂砂所用的原砂，检测并控制其需酸量是必要的。需酸量是原砂含有的可与酸反应的碱性物质的数量表征，它也表明用酸性硬化剂时原砂本身所需酸的多少，与原砂的PH值不是同一概念。原砂中含有不溶于水的碱性氧化物或能酸作用的碳酸盐时，它们不影响原砂的PH值，但却能与树脂砂中的酸性硬化剂反应，从而影响树脂砂的硬化过程和性能。很显然当较多的酸性硬化剂与碱性物质作用后，树脂砂的强度会明显
8、下降。所以检测原砂的需酸量是必须的，从而通过计算应加入多少酸性固化剂。3、树脂、固化剂对于树脂和固化剂的加入量的控制，树脂加入量一般为原砂的0.8%1.4%。固化剂的加入量与固化剂的总酸含量、环境温度和型砂温度有直接关系, 其加入量一般为树脂加入量的30%50%。在外界温度以及本身放砂砂温都较高的情况下，应把固化剂加入量调到最小量。当固化剂加入量为0.25%左右时，由于砂中的酸度值过低，硬化过程进行极为缓慢，严重影响砂型脱模强度的形成，终强度也较低；当固化剂加入量为0.75%左右时，酸度过强，硬化反应速度过快，树脂交联结构不完整，树脂膜和粘结剂变脆，终强度大幅降低；当硬化剂加入量为0.48%时
9、，酸性比较适中，硬化反应按客观存在的规律进行，在不增加树脂量的条件下，得到了较理想的硬化效果。根据季节气温变化，分别使用夏季、冬季用不同酸度的固化剂。4、再生砂（1）灼减量：灼烧减量过高会增加型砂的发气量,同时影响树脂砂的强度及性能，一般应将再生砂的灼烧减量控制在3%以下。可通过补加新砂、向铸型中填充废砂块、降低砂铁比等手段降低灼烧减量。在正常情况下, 再生砂的灼烧减量每两周检测一次,为保证检测的准确性, 要求在砂温调节器上的筛网上、在不同的时间段分三次取样, 以平均值作为判断依据。（2）微粉量：微粉含量是指再生砂中140目以下物资的含量。微粉含量越高, 型砂的透气性越差, 强度越低。要控制微
10、粉含量, 必须保证除尘器处于良好的工作状态, 并每天定期反吹布袋, 清理灰尘。再生砂的微粉含量每两周检测23次, 微粉含量应0.8%。（3）砂温：理想的砂温应控制在1530 , 如砂温超过35 ,将使型砂的固化速度急剧加快, 影响造型操作, 导致型砂强度偏低, 无法满足生产要求。在夏季, 环境温度最高会达到40 , 在此情况下将砂温降到30 以下是十分困难的, 因此必须采用水冷系统对再生砂进行降温。在冬季的正常生产情况下, 砂温应不低于5 ,否则会出现因砂温偏低而影响生产的情况。目前我们公司使用的树脂砂造型24h后的最终性能参数为：型砂的抗拉强度为0.6-0.8Mpa，砂芯的抗拉强度为0.8-
11、1.0Mpa，发气量22ml/g，型砂的透气性400。树脂为中氮树脂（N=2.05.0%），固化剂总酸度18.031.0%。铸造工艺图铸造生产时，首先要根据铸件的结构特征、技术要求、生产批量、生产条件等因素，确定铸造工艺方案。其主要内容包括浇注位置、分型面、铸造工艺参数（机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率、芯头等）的确定，然后用规定的工艺符号或文字绘制成铸造工艺图。铸造工艺图是指导铸造生产的技术文件，也是验收铸件的主要依据。一、浇注位置的确定【浇注位置】浇注时铸件在铸型中所处的位置称为浇注位置。铸件的浇注位置对铸件的质量、尺寸精度、造型工艺的难易程度都有很大的影响。通常按下列基本原则确定
12、浇注位置。（1）铸件的重要工作面或主要加工面朝下或位于侧面。浇注时金属液中的气体、熔渣及铸型中的砂粒会上浮，有可能使铸件的上部出现气孔、夹渣、砂眼等缺陷，而铸件下部出现缺陷的可能性小，组织较致密。如图所示机床床身的浇注位置，应将导轨面朝下，以保证该重要工作面的质量。如图所示的卷扬筒，其圆周面的质量要求较高，采用立浇方案，可使圆周面处于侧面，保证质量均匀一致。 如图机床床身的浇注位置，应将导轨面朝下，以保证该重要工作面的质量。床身的主要工作面朝下卷扬筒的工作面置于侧壁 （2）铸件的大平面朝下或倾斜浇注。由于浇注时炽热的金属液对铸型的上部有强烈的热辐射，引起顶面型砂膨胀拱起甚至开裂，使大平面出现夹
13、砂、砂眼等缺陷。大平面朝下或采用倾斜浇注的方法可避免大平面产生铸造缺陷。下图为平板铸件的浇注位置。大平面朝下（3）铸件的薄壁朝下、侧立或倾斜。为防止铸件的薄壁部位产生冷隔、浇不到缺陷，应将面积较大的薄壁置于铸件的下部，或使其处于侧壁或倾斜位置，如图所示。薄壁铸件的浇注位置（4）铸件的厚大部分应放在顶部或在分型面的侧面。主要目的是便于在厚处安放冒口进行补缩,如图阀体的冒口补缩和图卷扬筒的重要面位于侧面所示。二、分型面的选择【分型面】是铸型组元间的接合面。为便于起模，一般分型面选择在铸件的最大截面处。分型面的选定应保证起模方便、简化铸造工艺、保证铸件的质量。确定分型面应遵循如下原则。（1）分型面应
14、选择在模样最大截面处，以便于起模。如图所示。分型面选在最大直径处（2）尽量减少分型面。分型面少则容易保证铸件的精度，并可简化造型工艺。对机器造型来说，一般只能有一个分型面，下图所示的绳轮铸件，大批量生产时，为便于机器造型，可按a分型方案，采用环状型芯，将二个分型面减少为一个分型面。当然在单件生产时，采用手工造型时，为减少工装的制造，采用b方案，三箱造型，二个分型面也是合理的。（） （）绳轮铸件的分型面 （3）尽量使分型面平直。为了使模样制造和造型工艺简便，如图所示弯曲连杆的分型面，不应采用弯曲的分型面（方案），而应采用平直的分型面（方案）。弯曲连杆的分型面（4）尽量使铸件的全部或大部分位于同一
15、砂箱中。铸件处于同一砂箱中，既便于合型，又可避免错型，以保证铸件的精度。下图水管堵头的二种分型方案，图中a分型方案较合理，使基准面与加工面位于同一砂箱中，铸件的精度易保证。水管堵头的分型面 （5）尽量使型芯位于下箱，并注意减低砂箱的高度。这样可简化造型工艺、方便下芯和合型、便于起模和修型。如图缩示机床立柱的分型方案，采用方案比较合理，可使型腔和型芯大部分处于下箱中，便于起模、下芯、合型。机床立柱的分型面三、工艺参数的选定（1）机械加工余量和公差【机械加工余量】是指铸件加工面上预留的、准备切除的金属层厚度。加工余量取决于铸件的精度等级，与铸件材料、铸造方法、生产批量、铸件尺寸、浇注位置等因素有关。铸件的尺寸公差 CT，其精度等级从高到低有1、2、3.16共16个等级；加工余量等级MA，从精到粗可分为A、B、C、D、E、F、G、H、J共9个级别。下表为砂型铸造常用铸造合金单件和小批生产时公差等级及与之配套的加工余量等级。造型材料CT/MA铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金轻金属合金干、湿砂型13-15/J13-15/H13-15/H13-15/H13-15/H12-14/H自硬砂12-
