鑄造砂型鑄造

鑄造工藝學(xué)株洲南方航空高級技工學(xué)校向前

講授內(nèi)容一、鑄造概述二、砂型鑄造三、造型材料四、澆注系統(tǒng)五、鑄造合金及其熔煉六、鑄造工藝設(shè)計七、鑄造缺陷的分析、檢驗和修補(bǔ)八、特種鑄造

鑄造可分為砂型鑄造和特種鑄造。砂型鑄造的應(yīng)用最為廣泛：砂型鑄造——90%以上特種鑄造——鑄件性能較好，精度高，效率高。

清理落砂澆注合型型砂配制合金溶煉模樣制作芯盒制作造型制芯檢驗芯砂配制二、砂型鑄造鑄件生產(chǎn)工藝流程圖二、砂型鑄造砂型鑄造按造型方法分為：手工造型手工造型是用手工或手動工具完成的造型工序。機(jī)器造型二、砂型鑄造常用手工造型工具

二、砂型鑄造分模造型手工砂型鑄造是鑄造生產(chǎn)中常用的造型方法。特點：操作靈活、適應(yīng)性廣、工藝裝備簡單、成本低，但其鑄件質(zhì)量差、生產(chǎn)率低、勞動強(qiáng)度大、技術(shù)水平要求高，所以手工造型主要用于單件小批生產(chǎn)，特別是重型和形狀復(fù)雜的鑄件。整模造型挖砂造型假箱造型活塊造型刮板造型三箱造型地坑造型二、砂型鑄造一、手工造型

根據(jù)砂型的不同特征：

兩箱造型、三箱造型、脫箱造型、地坑造型、組芯造型；

根據(jù)模樣的不同特征：

整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活塊造型、刮板造型。

二、砂型鑄造

(1)整模造型

整模造型的特點是：模樣是整體結(jié)構(gòu)，最大截面在模樣一端為平面；分型面多為平面；操作簡單。整模造型適用于形狀簡單的鑄件，如盤、蓋類等。二、砂型鑄造二、砂型鑄造整模造型(2)分模造型

分模造型的特點是：模樣是分開的，模樣的分開面（稱為分模面）必須是模樣的最大截面，以利于起模。分模造型過程與整模造型基本相似，不同的是造上型時增加放上模樣和取上半模樣兩個操作。分模造型適用于形狀復(fù)雜的鑄件，如套筒、管子和閥體等。二、砂型鑄造分模造型二、砂型鑄造(3)活塊模造型

模樣上可拆卸或能活動的部分叫活塊。當(dāng)模樣上有妨礙起模的側(cè)面伸出部分(如小凸臺)時，常將該部分做成活塊。起模時，先將模樣主體取出，再將留在鑄型內(nèi)的活塊單獨取出，這種方法稱為活塊模造型。用釘子連接的活塊模造型時，應(yīng)注意先將活塊四周的型砂塞緊，然后拔出釘子。二、砂型鑄造

零件圖鑄件模樣(a)造下型、拔出釘子(b)取出模樣主體(c)取出活塊

1-用釘子連接活塊2-用燕尾連接活塊二、砂型鑄造活塊造型二、砂型鑄造活塊造型挖沙造型的模樣是整體的，但鑄件分型面為曲面。為便于起模，造型時用手工挖去阻礙起模的型砂、其造型費工、生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。用于分型面不是平面的單件、小批生產(chǎn)鑄件。

二、砂型鑄造

零件圖(a)造下型(b)翻下型、挖修分型面(c)造上型、敞箱、起模(d)合箱(e)帶澆口的鑄件手輪的挖砂造型過程

二、砂型鑄造挖沙造型

三箱造型用三個砂箱制造鑄型的過程稱為三箱造型。前述各種造型方法都是使用兩個砂箱，操作簡便、應(yīng)用廣泛。但有些鑄件如兩端截面尺寸大于中間截面時，需要用三個砂箱，從兩個方向分別起模。二、砂型鑄造

三箱造型二、砂型鑄造鑄件圖模樣(a)造下箱(b)翻箱、造中箱

(c)造上箱(d)依次取箱(e)下芯合型帶輪的三箱造型過程二、砂型鑄造三箱造型二、砂型鑄造三箱造型(6)刮板造型

尺寸大于500mm的旋轉(zhuǎn)體鑄件，如帶輪、飛輪、大齒輪等單件生產(chǎn)時，為節(jié)省木材、模樣加工時間及費用，可以采用刮板造型。刮板是一塊和鑄件截面形狀相適應(yīng)的木板。造型時將刮板繞著固定的中心軸旋轉(zhuǎn)，在砂型中刮制出所需的型腔，如下圖所示。

二、砂型鑄造(a)皮帶輪鑄件(b)刮板(c)刮制下型(d)刮制上型(e)合型皮帶輪鑄件的刮板造型過程二、砂型鑄造

假箱造型：假箱造型是為克服挖砂造型的挖砂缺點，在造型前預(yù)先做個底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎不參予澆注，故稱假箱。比挖砂造型操作簡單，且分型面整齊。適用于成批生產(chǎn)中需要挖砂的鑄件。假箱造型二、砂型鑄造利用預(yù)制的成形底板或假箱來代替挖砂造型中所挖去的型砂，如下圖所示。

二、砂型鑄造

用假箱和成形底板造型a)假箱b)成形底板1-假箱2-下砂型3-最大分型面4-成形底板假箱造型(8)地坑造型

直接在鑄造車間的砂地上或砂坑內(nèi)造型的方法稱為地坑造型。大型鑄件單件生產(chǎn)時，為節(jié)省砂箱，降低鑄型高度，便于澆注操作，多采用地坑造型。下圖為地坑造型結(jié)構(gòu)，造型時需考慮澆注時能順利將地坑中的氣體引出地面，常以焦炭、爐渣等透氣物料墊底，并用鐵管引出氣體。

二、砂型鑄造

地坑造型結(jié)構(gòu)

二、砂型鑄造地坑造型地坑造型二、砂型鑄造

制芯

為獲得鑄件的內(nèi)腔或局部外形，用芯砂或其他材料制成的、安放在型腔內(nèi)部的鑄型組元稱型芯。絕大部分型芯是用芯砂制成的。砂芯的質(zhì)量主要依靠配制合格的芯砂及采用正確的造芯工藝來保證。澆注時砂芯受高溫液體金屬的沖擊和包圍，因此除要求砂芯具有鑄件內(nèi)腔相應(yīng)的形狀外，還應(yīng)具有較好的透氣性、耐火性、退讓性、強(qiáng)度等性能，故要選用雜質(zhì)少的石英砂和用植物油、水玻璃等粘結(jié)劑來配制芯砂，并在砂芯內(nèi)放入金屬芯骨和扎出通氣孔以提高強(qiáng)度和透氣性。

二、砂型鑄造制芯

形狀簡單的大、中型型芯，可用粘土砂來制造。但對形狀復(fù)雜和性能要求很高的型芯來說，必須采用特殊粘結(jié)劑來配制，如采用油砂、合脂砂和樹脂砂等。另外，型芯砂還應(yīng)具有一些特殊的性能，如吸濕性要低（以防止合箱后型芯返潮）；發(fā)氣要少（金屬澆注后，型芯材料受熱而產(chǎn)生的氣體應(yīng)盡量少）；出砂性要好（以便于清理時取出型芯）。型芯一般是用芯盒制成的，其開式芯盒制芯是常用的手工制芯方法，適用于圓形截面的較復(fù)雜型芯。

二、砂型鑄造(a)(b)(c)(d)(e)對開式芯盒制芯(a)準(zhǔn)備芯盒(b)夾緊芯盒，分次加入芯砂、芯骨，舂砂(c)刮平、扎通氣孔(d)松開夾子，輕敲芯盒(e)打開芯盒，取出砂芯，上涂料二、砂型鑄造

機(jī)器造型是將手工造型中的緊砂和起模工步實現(xiàn)了機(jī)械化的方法。優(yōu)點：與手工造型相比，不僅提高了生產(chǎn)率、改善勞動條件而且提高了鑄件精度和表面質(zhì)量。缺點：機(jī)器造型所用的造型設(shè)備和工藝裝備的費用高、生產(chǎn)準(zhǔn)備時間長，只適用于中、小鑄件成批或大量的生產(chǎn)。二、砂型鑄造二、砂型鑄造各觸頭能隨著模樣各部分的高低壓入不同的深度，使砂型的緊實度大體均勻二、砂型鑄造二、砂型鑄造拋砂造型制造大、中型鑄件或大型型芯時，常采用拋砂機(jī)進(jìn)行拋砂造型緊實。拋砂機(jī)工作原理如圖

所示。是利用拋砂機(jī)機(jī)上電動機(jī)驅(qū)動的高速旋轉(zhuǎn)葉片，連續(xù)地將傳送帶運來的型砂在機(jī)頭內(nèi)初步緊實，并呈團(tuán)狀在離心力作用下被高速地拋入砂箱中作進(jìn)一步緊實，同時完成填砂和緊實，所以生產(chǎn)率高，型砂緊實度均勻。二、砂型鑄造機(jī)器造型的特點采用模板的兩箱造型。所謂模板就是將模型、澆注系統(tǒng)沿分型面與底板聯(lián)結(jié)成一體的專用工裝，一般采用金屬材料制造。有單面模板和雙面模板之分。不能采用三箱造型和活塊造型。

機(jī)器造型手工造型生產(chǎn)率低，鑄件表面質(zhì)量差，要求工人技術(shù)水平高，勞動強(qiáng)度大，因此在批量生產(chǎn)中，一般均采用機(jī)器造型。機(jī)器造型是把造型過程中的主要操作----緊砂與起模實現(xiàn)機(jī)械化。根據(jù)緊砂和起模方式不同，有氣動微震壓實造型、射壓造型、高壓造型、拋砂造型。二、砂型鑄造成形工藝基礎(chǔ)－鑄339機(jī)器造型（芯）按緊實的方式不同，可分為：震擊造型、壓實造型、射砂造型和拋砂造型4種基本方式。二、砂型鑄造40

震擊造型緊砂過程分2步，即先震擊緊實再壓實緊實，如圖6-16所示。砂箱填砂后，震擊活塞將工作臺連同砂箱舉起一定高度，然后下落，與缸體撞擊，依靠型砂下落時的沖擊力產(chǎn)生緊實作用。型砂緊實度分布規(guī)律與壓實造型相反，越接近模底板型砂緊實度越高，因此可以將震擊造型與壓實造型聯(lián)合使用。二、砂型鑄造41二、砂型鑄造42壓實造型

壓實造型是利用壓頭的壓力將砂箱的型砂緊實，緊砂過程分2步，先震擊緊實再壓實緊實。壓實造型示意圖如圖6-17所示。先把型砂填入砂箱，然后壓頭向下將型砂緊實，輔助框是用來補(bǔ)償緊實過程中型砂被壓縮的高度。壓實造型生產(chǎn)率高，但型砂沿高度方向的緊實度不夠均勻，一般越接近底板，緊實度越差，因此適用于高度不大的砂箱。

二、砂型鑄造43二、砂型鑄造成形工藝基礎(chǔ)－鑄344射砂緊實主要用于大批量生產(chǎn)的中、小型簡單鑄件和造芯。射砂機(jī)工作原理由儲氣筒中迅速進(jìn)入到射膛的壓縮空氣，由射砂孔將型砂高速射入芯盒的型腔中進(jìn)行緊實，而壓縮空氣則從射頭和芯盒的排氣孔排出。射砂過程在較短的時間內(nèi)同時完成填砂和緊實，生產(chǎn)率極高，應(yīng)用廣泛。二、砂型鑄造成形工藝基礎(chǔ)－鑄345二、砂型鑄造46拋砂造型制造大、中型鑄件或大型型芯時，常采用拋砂機(jī)進(jìn)行拋砂造型緊實。拋砂機(jī)工作原理如圖

所示。是利用拋砂機(jī)機(jī)上電動機(jī)驅(qū)動的高速旋轉(zhuǎn)葉片，連續(xù)地將傳送帶運來的型砂在機(jī)頭內(nèi)初步緊實，并呈團(tuán)狀在離心力作用下被高速地拋入砂箱中作進(jìn)一步緊實，同時完成填砂和緊實，所以生產(chǎn)率高，型砂緊實度均勻。二、砂型鑄造成形工藝基礎(chǔ)－鑄347用機(jī)器代替手工進(jìn)行造型(芯),稱機(jī)器造型(芯).不同的緊砂方法和起模方式的組合，組成了不同的造型機(jī)。二、砂型鑄造48

造型機(jī)的種類很多，按緊砂方法不同可分:

震壓式造型機(jī)；震實式造型機(jī)；壓實式造型機(jī)；射壓式造型機(jī)；

及氣沖式造型機(jī)等。

二、砂型鑄造49

1.震壓式造型機(jī)

這類造型機(jī)主要由震擊機(jī)構(gòu)、壓實機(jī)構(gòu)、起模機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)組成。

多通過震擊和壓實緊實型砂，絕大部分都是邊震邊壓。震擊壓實都采用氣動,為高頻率低振幅的微振形式,鑄型硬度均勻.

所有機(jī)器都帶有起模結(jié)構(gòu)，起模比較平穩(wěn)。這種造型機(jī)的特點是：機(jī)構(gòu)簡單、操作方便、投資較小，適用于各種材質(zhì)小件的造型。二、砂型鑄造50

氣動微振壓實造型機(jī),它采用振擊(頻率150～500次/分,振幅25～80mm)－壓實-微振(頻率700～1000次/