第三章 沙型鑄造(12機(jī)制修正)

1、用型砂緊實(shí)成型的鑄造方法稱為砂型鑄造。砂型鑄造是應(yīng)用最廣泛用型砂緊實(shí)成型的鑄造方法稱為砂型鑄造。砂型鑄造是應(yīng)用最廣泛的一種鑄造方法，其主要工序包括：制造模樣，制備造型材料、造的一種鑄造方法，其主要工序包括：制造模樣，制備造型材料、造型、造芯、合型、熔煉、澆注、落砂、清理與檢驗(yàn)等。型、造芯、合型、熔煉、澆注、落砂、清理與檢驗(yàn)等。一、造型方法的選擇一、造型方法的選擇二、鑄造工藝設(shè)計(jì)二、鑄造工藝設(shè)計(jì)用造型混合料及模樣等工藝裝備制造鑄型的過程稱為造型。造型是砂型鑄造的最基本工序，通常分為手工造型和機(jī)器造型兩大類。（一）手工造型（一）手工造型手工造型是全部用手工或手動工具完成的造型工序。手工造型操作靈活

2、、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。手工造型方法分類根據(jù)砂型的不同特征，手工造型方法可分為：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，手工造型方法可分為：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活塊造型、刮板造型。各種手工造型方法的示意圖如圖所示。1. 各種手工造型方法的主要特征及其適用范圍兩箱造型兩箱造型是造型的最基本方法，鑄型由成對的上型和下型構(gòu)成，操作簡單。適用于各種生產(chǎn)批量和各種大小的鑄件。 a) 兩箱造型三箱造型三箱造型的鑄型由上、中、下三型構(gòu)

3、成。中型高度需與鑄件兩個(gè)分型面的間距相適應(yīng)。三箱造型操作費(fèi)工。主要適用于具有兩個(gè)分型面的單件、小批生產(chǎn)的鑄件。 b) 三箱造型脫箱造型脫箱造型主要采用活動砂箱來造型，在鑄型合型后，將砂箱脫出，重新用于造型。 一個(gè)砂箱可制出許多鑄型。金屬澆注時(shí)為防止錯型，需用型砂將鑄型周圍填緊，也可在鑄型上套箱。常用于生產(chǎn)小鑄件，因砂箱無箱帶，故砂箱一般小于400mm。 地抗造型是利用車間地面砂床作為鑄型的下箱。大鑄件需在砂床下面鋪以焦炭，埋上出氣管，以便澆注時(shí)引氣。地坑造型僅用或不用上箱即可造型，因而減少了造砂箱的費(fèi)用和時(shí)間，但造型費(fèi)工、生產(chǎn)率低，要求工人技術(shù)水平高。適用于砂箱不足，或生產(chǎn)要求不高的中、大型鑄

4、件，如砂箱、壓鐵、爐柵、芯骨等。 c) 地坑造型組芯造型組芯造型是用若干塊砂芯組合成鑄型，而無需砂箱。它可提高鑄件的精度，但成本高。適用于大批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的鑄件。 d) 組芯造型整模造型整模造型的模樣是整體的，分型面是平面，鑄型型腔全部在半個(gè)鑄型內(nèi)，其造型簡單，鑄件不會產(chǎn)生錯型缺陷。適用于鑄件最大截面在一端，且為平面的鑄件。 e) 整模造型挖砂造型挖砂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(shí)用手工挖去阻礙起模的型砂、其造型費(fèi)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。 f) 挖砂造型假箱造型假箱造型是為克服挖砂造型的挖砂缺點(diǎn)，在造型前預(yù)先做個(gè)底

5、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。 j) 假箱造型分模造型是將模樣沿最大截面處分成兩半，型腔位于上、下兩個(gè)砂箱內(nèi)，造型簡單省工。常用于最大截面在中部的鑄件。 g) 分模造型活塊造型活塊造型是在制模時(shí)將鑄件上的妨礙起模的小凸臺，肋條等這些部分作成活動的（即活塊）。起模時(shí)，先起出主體模樣，然后再從側(cè)面取出活塊。其造型費(fèi)時(shí)，工人技術(shù)水平要求高。主要用于單件、小批生產(chǎn)帶有突出部分、難以起模的鑄件。 h) 活塊造型刮板造型刮板造型是用刮板代替實(shí)體模樣造型，它可降低模樣成本，節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期。但生產(chǎn)率低，工

6、人技術(shù)水平要求高。用于有等載面或回轉(zhuǎn)體的大、中型鑄件的單件、小批生產(chǎn)、如帶輪、鑄管、彎頭等。 i) 刮板造型（二）機(jī)器造型（二）機(jī)器造型機(jī)器造型是指用機(jī)器全部完成或至少完成緊砂操作的造型工序。機(jī)器造型鑄件尺寸精確、表面質(zhì)量好、加工余量小，但需要專用設(shè)備，投資較大，適合大批量生產(chǎn)。1. 機(jī)器造型方法分類常用的機(jī)器造型方法有：壓實(shí)緊實(shí)、高壓緊實(shí)、震擊緊實(shí)、震壓緊實(shí)、微震緊實(shí)、拋砂緊實(shí)、射壓緊實(shí)、射砂緊實(shí)。2. 各種機(jī)器造型方法的主要特征及其適用范圍壓實(shí)緊實(shí)壓實(shí)緊實(shí)方法單純借助壓力緊實(shí)砂型，機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單、噪聲小，生產(chǎn)率高，消耗動力少，型砂的緊實(shí)度沿砂箱高度方向分布不均勻，上下緊實(shí)度相差很大。主要適用

7、于成批生產(chǎn)高度小于200mm薄而小的鑄件。 a) 壓實(shí)緊實(shí) 高壓緊實(shí)高壓緊實(shí)主要是用較高壓實(shí)比壓（一般在0.7MPa-1.5MPa）壓實(shí)砂型。砂型緊實(shí)度高，鑄件尺寸精度高，表面粗糙度Ra值小，廢品率低，生產(chǎn)率高、噪聲低、灰塵小、易于機(jī)械化、自動化、但機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高。主要適用于需大量生產(chǎn)的中、小型鑄件，如汽車、機(jī)械車輛、縫紉機(jī)等產(chǎn)品較為單一的制造業(yè)。 b) 高壓緊實(shí)震擊緊實(shí)震擊緊實(shí)主要依靠震擊力堅(jiān)實(shí)砂型。該方法機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，但噪聲大、生產(chǎn)率低、要求廠房基礎(chǔ)好。砂型堅(jiān)實(shí)度沿砂箱高度方向愈往下愈大。主要適用于需成批生產(chǎn)的中，小型鑄件。 c) 震擊緊實(shí)震壓緊實(shí)震壓緊實(shí)是經(jīng)過多次震

8、擊后再壓實(shí)砂型。該方法生產(chǎn)率高，能量消耗少，機(jī)械磨損少，砂型堅(jiān)實(shí)度較均勻，但噪聲大。廣泛用于成批生產(chǎn)中、小型鑄件。 c) 震壓緊實(shí)微震緊實(shí)微震緊實(shí)是在加壓堅(jiān)實(shí)型砂的同時(shí)，砂箱和模板作高頻率、小振幅震動。此方法生產(chǎn)率較高、緊實(shí)度均勻、噪聲小。廣泛用于成批生產(chǎn)中、小型鑄件。 e) 微震緊實(shí)拋砂緊實(shí)拋砂緊實(shí)是利用離心力拋出型砂，使型砂在慣性力下完成填砂和堅(jiān)實(shí)。該方法生產(chǎn)率高，能量消耗少、噪聲低、型砂堅(jiān)實(shí)度均勻、適用性廣。主要適用于單件、小批、成批、大量生產(chǎn)中、大型鑄件或大型芯。 f) 拋砂緊實(shí)射壓緊實(shí)射壓緊實(shí)是使壓縮空氣驟然膨脹，將型砂射人砂箱進(jìn)行填砂和堅(jiān)實(shí)，再進(jìn)行壓實(shí)。該方法生產(chǎn)率高，堅(jiān)實(shí)度均勻，

9、砂型型腔尺寸精確、表面光滑、工人勞動強(qiáng)度低、易于自動化、但造型機(jī)調(diào)整維修復(fù)雜。主要適用于大批、大量生產(chǎn)的形狀簡單的中、小型鑄件。 g) 射壓緊實(shí)射砂緊實(shí)是用壓縮空氣將型（芯）砂高速射入砂箱或芯盒而進(jìn)行緊實(shí)。因其將填砂、緊實(shí)兩個(gè)工序同時(shí)完成，故生產(chǎn)率高，但用于造型，其堅(jiān)實(shí)度不高、需進(jìn)行輔助壓實(shí)。廣泛用于制芯、并開始用于造型。 鑄造工藝圖是表示鑄型分型面、澆冒口系統(tǒng)、澆注位置、型芯結(jié)構(gòu)尺寸、控制凝固措施（冷鐵、保溫襯板）等的圖樣。圖中應(yīng)表示出：鑄件的澆注位置、分型面、型芯的數(shù)量、形狀、尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、澆口、冒口、冷鐵的尺寸和位置。1. 鑄造方案的確定（1）澆注位置的選擇澆注位置

10、的選擇應(yīng)考慮以下原則：a）體積收縮大的合金及壁厚差較大的鑄件，應(yīng)按定向凝固的原則，將壁厚較大的部位和鑄件的熱節(jié)部置于上部或側(cè)部，以便設(shè)置冒口進(jìn)行補(bǔ)縮。b）重要加工面、耐磨表面等質(zhì)量要求較高部位應(yīng)置于下面或側(cè)面。見圖31。圖3-1 汽缸澆注時(shí)的位置c）具有大面積的薄壁鑄件，應(yīng)將薄壁部分放在鑄型的下部，同時(shí)要盡量使薄壁部分處于垂直位置或傾斜位置。見圖32。圖32 箱蓋澆注時(shí)的位置d）具有大平面的鑄件，應(yīng)將鑄件的大平面朝下。見圖33。 圖33 平板澆注時(shí)的位置e）盡量減少型芯的數(shù)目，最好使型芯位于下型以便下芯和檢查，同時(shí)應(yīng)保證型芯在鑄型中安放牢靠、排氣通暢。（2）分型面的選擇 分型面為鑄型組元間的接

11、合面，選擇分型面應(yīng)考慮以下原則： a）分型面應(yīng)盡量采用平面分型，避免曲面分型，并應(yīng)盡量選在最大截面上，以簡化模具制造和造型工藝。見圖34。a) 不正確 b) 正確圖34 分型面應(yīng)選在最大截面處b）盡量將鑄件全部或大部放在同一砂箱以防止錯型、飛翅、毛刺等缺陷，保證鑄件尺寸的精確。見圖35。 a) 不合理 b) 合理圖35 分型面的位置應(yīng)能減少錯型、飛翅c）應(yīng)使鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)面處于同一砂箱中。見圖36。 a) 不合理 b) 合理 圖36 螺栓塞頭的分型面d）若鑄件的加工面很多，又不可能全部與基準(zhǔn)面放在分型面的同一側(cè)時(shí)，則應(yīng)使加工基準(zhǔn)面與大部分加工面處于分型面的同一側(cè)。 e）盡量減少分型面的

12、數(shù)目，最好只有一個(gè)分型面。見圖37。 a) 不合理 b) 合理 圖37 分型面數(shù)目的確定f）鑄件的非加工表面上，盡量避免有披縫。見圖38。 a) 不正確 b) 正確 圖3-8 分型面的位置應(yīng)能避免披縫g）分型面的選擇應(yīng)盡量與鑄型澆注時(shí)位置一致。鑄造工藝參數(shù)的選擇（1） 加工余量 指為保證鑄件加工面尺寸和零件精度，在鑄件工藝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先增加而在機(jī)械加工時(shí)切去的金屬層厚度。零件上需要加工的表面，應(yīng)需有適當(dāng)?shù)募庸び嗔?。鑄件加工余量的大小取決于鑄件的材料、鑄造方法、鑄件尺寸與復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量、加工面與基準(zhǔn)面的距離及加工面在鑄型中的位置、加工精度要求等?；诣T鐵件較鑄鋼件線收縮率小、熔點(diǎn)低，鑄件表面較光潔

13、、平整，故其加工余量小，鑄鋼件因澆注溫度高、表面粗糙、變形大、其加工余量應(yīng)比鑄鐵件大；非鐵合金鑄件表面光潔、且材料昂貴、加工余量應(yīng)比鑄鐵件小；鑄件的尺寸愈大或加工面與基準(zhǔn)面的距離愈大，鐵件的尺寸誤差也愈大，故余量也應(yīng)隨之加大；大量生產(chǎn)時(shí)，因采用機(jī)器造型，鑄件精度高，故余量可減??；反之，手工造型誤差大，余量應(yīng)加大；此外，澆注時(shí)朝上的表面，因產(chǎn)生缺陷的機(jī)率大，其加工余量應(yīng)比底面和側(cè)面大。加工余量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)加工余量國家標(biāo)準(zhǔn)和鑄件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)配套使用選取。（2）起模斜度（拔模斜度） 為使模樣容易從鑄型中取出或型芯自芯盒中脫出，平行于起模方向在模樣或芯盒壁上的斜度稱為起模斜度。凡垂直于分型面（分盒

14、面）的沒有結(jié)構(gòu)斜度的壁均應(yīng)設(shè)起模斜度。起模斜度的大小，應(yīng)根據(jù)模壁測量面高度、模樣材料及造型方法確定。3）最小鑄出孔及槽 零件上的孔、槽、臺階等應(yīng)從鑄件質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)方面考慮。較大的孔、槽等應(yīng)鑄出來，以便節(jié)約金屬和機(jī)構(gòu)加工工時(shí)，同時(shí)還避免鑄件局部過厚所造成的熱節(jié)，提高鑄件的質(zhì)量，較小的孔槽，則不宜鑄出，直接加工反而方便；如有特殊要求，且無法實(shí)行機(jī)加工的孔如彎曲孔，則一定要鑄出。 （4）收縮余量 指為了補(bǔ)償件收縮，模樣比鑄件圖樣尺寸增大的數(shù)值。（5）工藝補(bǔ)正量 由于工藝上的原因，在鑄件相應(yīng)部位非加工面上增加的金屬厚度稱為工藝補(bǔ)正量。工藝補(bǔ)正量可粗略地按下述經(jīng)驗(yàn)公式來確定， e0.002L， 式中e為工

15、藝補(bǔ)正量（mm）； L為加工面到加工基準(zhǔn)面間的距離（mm）（6）分型負(fù)數(shù) 指為抵消鑄件在分型部位的增厚，在模樣上相應(yīng)減去的尺寸。砂型的分型面一般不可能很平整，因此干型或表面烘干型合型后，上下型不能密合，金屬液就有可能從分型面處溢出，即“跑火”。為了防止跑火，就要在下型的分型面上鋪設(shè)泥條、油泥條或石棉繩等，使上、下型接觸面密封，這樣就使上箱抬高，增加了鑄件的高度或鑄件頂面的厚度。制做模樣時(shí)，為了使模樣符合零件圖上尺寸的要求，在模樣上相應(yīng)減去這個(gè)抬高的尺寸，即為分型負(fù)數(shù)。一、熔模鑄造 二、金屬型鑄造 三、壓力鑄造熔模鑄造熔模鑄造是用易熔材料制成模樣，然后在模樣上涂掛若干層耐火涂料制成型殼，經(jīng)硬化后

16、再將模樣熔化，排出型外，從而獲得無分型面的鑄型。鑄型經(jīng)高溫焙燒后即可進(jìn)行澆注。 (一)熔模鑄造的工藝過程熔模鑄造的工藝過程包括：蠟?zāi)Ｖ圃臁⒔Y(jié)殼、脫蠟、焙燒和澆注等，其流程圖及鑄造過程示意圖如下： 圖4-1 熔模鑄造流程圖 圖3-2 熔模鑄造過程示意圖（二）熔模鑄造的主要特點(diǎn)及適用范圍1）鑄件的精度和表面質(zhì)量較高，尺寸公差等級可達(dá)IT14-IT11，表面粗糙度Ra值可達(dá)12.5mm-1.6mm。2）適用于各種合金鑄件。3）可制造形狀較復(fù)雜的鑄件，鑄出孔的最小直徑為0.5mm，最小壁厚可達(dá)0.3mm。4）工藝過程較復(fù)雜，生產(chǎn)同期長，制造費(fèi)用和消耗的材料費(fèi)用較高，多用于小型零件（從幾十克到幾千克），

17、一般不超過25kg。 金屬型鑄造又稱硬模鑄造，是將液體金屬澆入金屬鑄型，在重力作用下充填鑄型，以獲得鑄件的鑄方法。（一）金屬型為保證使用壽命，制造金屬型的材料具備如下的性能：高的耐熱性和導(dǎo)熱性，反復(fù)受熱不變形，不破壞；一定的強(qiáng)度、韌性及耐磨性；好的切削加工性能。金屬型材料一般選用鑄鐵、碳素鋼或低合金鋼。（二）金屬型鑄造的工藝特點(diǎn)1. 金屬型預(yù)熱 金屬型預(yù)熱溫度主要通過試驗(yàn)來確定，一般不低于150。2. 刷涂料 金屬型表面應(yīng)噴刷一層耐火涂料（厚度為0.3mm0.4mm），以保護(hù)型壁表面，免受金屬液的直接沖蝕和熱擊。 3.3.澆注澆注 由于金屬型的導(dǎo)熱能力強(qiáng)，因此澆注溫度應(yīng)由于金屬型的導(dǎo)熱能力強(qiáng)，

18、因此澆注溫度應(yīng)比砂型鑄造高比砂型鑄造高20203030。鋁合金為。鋁合金為680680740740，鑄，鑄鐵為鐵為1300130013701370，錫青銅為，錫青銅為1100110011501150，對薄，對薄壁小件取上限，對厚壁大件取下限壁小件取上限，對厚壁大件取下限。4.開型時(shí)間 對于金屬型鑄造，要根據(jù)不同的鑄件選用合適的開型時(shí)間，具體數(shù)值需通過試驗(yàn)來確定。 （三）金屬型鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍1）金屬型鑄件冷卻快，組織致密，力學(xué)性能高。2）鑄件的精度和表面質(zhì)量較高3）澆冒口尺寸較小，液體金屬耗量減少，一般可節(jié)約15%30%。4）不用砂或少用砂。金屬型鑄造的主要缺點(diǎn)是金屬型無透氣和退讓性，鑄件冷卻速度大，容易產(chǎn)生澆不到、冷隔、裂紋等缺陷。 壓力鑄造（壓力鑄造（簡稱壓鑄）的實(shí)質(zhì)是在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填金屬型型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。常用壓射壓力為51500MPa，充填速度約55m/s，充填時(shí)間很短，約0.0102s。 壓鑄過程主要由壓鑄機(jī)來實(shí)現(xiàn)。壓鑄機(jī)分熱壓室式和冷壓室式兩類。熱壓室式壓鑄機(jī)工作原理見圖43。 圖4-3 熱壓室式壓鑄