鑄造成型方法

1、第二章 各種典型鑄造技術的原理和方法根據(jù)鑄型特點分類，有一次型鑄造(砂型鑄造、熔模鑄造、石膏型鑄造、實型鑄造等)、半永久型鑄造(陶瓷型鑄造、石墨型鑄造等)、永久型鑄造(金屬型鑄造、壓力鑄造、擠壓鑄造、離心鑄造等)；根據(jù)澆注時金屬液的驅動力及壓力狀態(tài)分類，有重力作用下的鑄造和外力作用下的鑄造。金屬液在重力驅動下完成澆注稱自由澆注或常壓澆注。金屬液在外力作用下實現(xiàn)充填和補縮，如壓力鑄造、擠壓鑄造、離心鑄造和反重力鑄造等。本章介紹的鑄造技術有：屬于重力充型的有砂型鑄造、金屬型鑄造和熔模鑄造；屬于外力充型的有壓力鑄造、離心鑄造和擠壓鑄造；屬于反重力鑄造的有低壓鑄造和差壓鑄造/真空吸鑄等。 鑄造業(yè)中砂型

2、鑄造約占80。型砂中粘土砂、水玻璃砂和樹脂砂等又占了90的份額。三種型砂間的比例視各國具體情況而異，平均來看，大致為5：3：2。以型砂鑄造與其它鑄造方法相比，其缺點是：勞動條件較差，鑄件外觀質量欠佳；鑄型只能使用一次，生產率低。優(yōu)點是：不受零件形狀、大小、復雜程度及合金種類的限制；造型材料來源廣，生產準備周期短，成本低。因此，砂型鑄造是鑄造生產中應用最廣泛的一種方法，世界各國用砂型鑄造生產的鑄件占總產量的80%90%。本章的重點在砂型鑄造。而鑄造用砂型的種類及制造是重中之重。第1節(jié) 砂型鑄造一、鑄造用砂型的種類及制造（一）概述1砂型鑄造的特征及工藝流程配制型砂造型合型澆注冷卻落砂清理檢查熱處理

3、檢驗獲得鑄件特征：使用型砂構成鑄型并進行澆注的方法，通常指在重力作用下的砂型鑄造過程。名詞：型砂將原砂或再生砂+粘結劑+其它附加物等所混制成的混合物；鑄型形成鑄件外觀輪廓的用型砂制成的空腔稱為鑄型；砂芯形成鑄件內腔的用芯砂制成的實體(用于制做砂芯的型砂稱為芯砂)；造型制造砂型的工藝過程；制芯制造砂芯的工藝過程。造型(芯)方法按機械化程度可分為手工造型(芯)和機器造型(芯)兩大類。選擇合適的造型(芯)方法和正確的造型(芯)工藝操作，對提高鑄件質量、降低成本、提高生產率有極重要的意義。（1）手工造型(芯) 手工造型(芯)是最基本的方法，這種方法適應范圍廣，不需要復雜設備，而且造型質量一般能夠滿足工

4、藝要求，所以，到目前為止，在單件、小批生產的鑄造車間中，手工造型(芯)仍占很大比重。在航空、航天、航海領域應用廣泛。手工造型(芯)勞動強度大，生產率低，鑄件質量不易穩(wěn)定，在很大程度上取決于工人的技術水平和熟練程度。手工造型方法很多，如模樣造型、刮板造型、地坑造型，各種造型方法有不同的特點和應用范圍。（2）機器造型(芯) 用機器完成全部或部分造型工序，稱為機器造型。和手工造型相比，機器造型生產率高，質量穩(wěn)定，勞動強度低，對工人的技術要求不像手工造型那樣高。但設備和工藝裝備費用較高，生產準備時間長，一般適用于一個分型面的兩箱造型。機器造型(芯)主要適用于黑色金屬鑄件的大批量生產。2 砂型/芯制造方

5、法分類在制造各砂型、芯的過程中，根據(jù)其本身建立強度時其粘結機理的不同，通?？煞譃槿箢悾海?）機械粘結劑型芯-以粘土為粘結劑的粘土型芯砂所產生的粘結；（2）化學粘結劑型芯-型芯砂在造型、芯過程中，依靠其粘結劑本身發(fā)生物理、化學反應達到硬化，從而建立強度，使砂粒牢固地粘結為一個整體。有機、無機粘結劑，其中無機粘結劑包括鈉水玻璃及硅溶膠，而有機粘結劑則包括熱硬、自硬和氣硬樹脂砂型（芯）；（3）物理固結-指用物理學原理產生的力將不含粘結劑的原砂固結在一起，磁型鑄造法、負壓造型法或真實密封造型法或薄膜負壓造型法，以及消失模造型法。（二）粘土濕型1.濕型及其特點（1）生產靈活性大，適用面廣，既可手工，又

6、可機器、以及流水線生產，既可生產大件，也可生產小件，可鑄鋼（中小件），也可鑄鐵，有色合金等。（2）生產效率高，生產周期短，便于流水線生產，可實現(xiàn)機械化及自動化，汽車，柴油機，搶拖拉機行業(yè)應用最廣（300500kg鑄鐵薄裂件）。(汽車缸體圖)(或生產車間全貌圖)（3）原材料成本低，來源廣。（4）節(jié)省能源、烘干設備和車間生產場地面積。（5）因不需烘干，砂箱壽命長。（6）缺點：操作不當，易產生一些鑄造缺陷：夾砂結疤，鼠尾，砂眼，脹砂，粘砂等。2粘土濕型所用的主要原材料粘土濕型的配方為：原砂（或舊砂）100，粘土（膨潤土）15，煤粉8，水6，以及其它附加物。（1）原砂石英砂其砂子是火成巖中穩(wěn)定的部分，

7、主要成分為二氧化硅（SiO2）和少量的雜質（Na,k,Ca,Fe等氧化物）。含SiO2極高的砂子稱石英砂，有高的熔點，1700，摩氏硬度7級（一般將材料分為10級，其中滑石為1級，金剛石為10級），隨夾雜物含量的增加，其耐火度下降，SiO2含量高，砂子的顏色接近無色透明，一般用石英砂色白并略帶灰色。鑄造生產所用的石英砂與建筑用砂不同，它有其特殊的要求，主要有：含泥量；顆粒組成；原砂顆粒形狀及表面狀況；原砂的礦物組成和化學成分等。 生產中通常根據(jù)鑄件的合金種類、質量、壁厚的不同來選定原砂的化學成分和礦物組成。例如鑄鋼的澆注溫度高達1500左右，鋼液含碳量較低，型腔中缺乏能防止金屬氧化的強還原性氣

8、氛，與鑄型相接觸的界面上金屬容易氧化生成FeO和其它金屬氧化物，因而較易與型砂中的雜質進行化學反應而造成化學粘砂。所以要求原砂中Si02含量應較高，有害雜質亦應嚴格控制。鑄鋼件的澆注溫度愈高，壁厚愈厚，則對原砂中Si02含量的要求就愈高。鑄鐵的澆注溫度一般在1400以下，鐵液中含有較多碳分，濕型澆注時型砂中加入有煤等附加物，能產生大量還原性氣氛，在與鑄型相接觸的界面上金屬基本不氧化，實際上濕型鑄鐵件無化學粘砂現(xiàn)象。燒結點指的是原砂顆粒表面或砂粒間混合物開始熔化的溫度。它是原砂各種組合成分耐火性能的綜合反應。所以，有時采用測定原砂燒結點的辦法能更直觀地說明原砂做為耐火材料的性能，而且可用來推測原

9、砂中SiO2含量高低和雜質多少。長石、云母及其雜質中所含有的堿金屬氧化物(Na20、K20)、堿土金屬氧化物(CaO、MgO)等能與Si02和氧化鐵生成易熔物質。例如Si02與NaO的質量比為73：27的混合物，其熔點僅793K2O與SiO2可形成熔點僅525低熔物, 燒結點低。（ 2）原砂非石英質原砂硅砂缺點：熱膨脹系數(shù)比較大，而且在573時會因相變而產生突然膨脹-鑄件若裂；熱擴散率比較低；容易與鐵的氧化物起作用等。這些都會對鑄型與金屬的界面反應起不良影響。在生產高合金鋼鑄件或大型鑄鋼件時，使用硅砂配制的型砂，鑄件容易發(fā)生粘砂缺陷，使鑄件的清砂十分困難。非石英質原砂是指礦物組成中不含或只含少

10、量游離Si02的原砂。在鑄鋼生產中已逐漸采用一些非石英質原砂來配制無機和有機化學粘結劑型砂、芯砂或涂料。這些材料與硅砂相比，大多數(shù)都具有較高的耐火度、熱導率、熱擴散率和蓄熱系數(shù)，熱膨脹系數(shù)低而且膨脹均勻，無體積突變，與金屬氧化物的反應能力低等優(yōu)點，能得到表面質量高的鑄件并改善清砂勞動條件。但這些材料中有的價格較高，比較稀缺，故應當合理選用。目前可用的非石英質原砂有橄欖石砂、鋯砂、鉻鐵礦砂、石灰石砂、鎂砂、剛玉砂、鈦鐵礦砂、鋁礬土砂等。真正廣泛使用的仍為石英砂。（3）粘土-膨潤土粘土的礦物成分粘土是濕型砂的主要粘結劑。粘土被水濕潤后具有粘結性和可塑性；烘干后硬結，具有干強度，而硬結的粘土加水后又

11、能恢復粘結性和可塑性。粘土主要是由細小結晶質的粘土礦物所組成的土狀材料。粘土礦物的種類很多，按晶體結構可分為高嶺石和蒙脫石等。通常根據(jù)所含粘土礦物種類不同將所采用的粘土分為鑄造用粘土(fireclay)和鑄造用膨潤土(bentonite)兩類。膨潤土主要是由蒙脫石組礦物組成的，主要用于濕型鑄造的型砂粘結劑。根據(jù)國家專業(yè)標準鑄造用膨潤土和粘土(JBlT 92271999)的規(guī)定，膨潤土中如果某一交換性陽離子量占陽離子交換容量的50時，稱其為主要交換性陽離子，如果為鈉離子則稱為鈉膨潤土，以PNa表示(P是膨潤土代號)；如果為鈣離子，則稱為鈣膨潤土，以PCa表示。我國鈣基膨潤土資源較多，開采和供應比

12、較方便。有時要根據(jù)粘土的陽離子交換特性，對鈣土進行處理，使之轉變?yōu)殁c基膨潤土。這種離子交換過程，通常稱為膨潤土的活化處理，最常用的活化劑為碳酸鈉。這一過程的化學反應機理簡單示意如下Ca2+一蒙脫石+Na2C03一-Na+一蒙脫石+CaC03+。（4）粘土的粘結機理 粘土在水中形成的粘土-水體系是膠體，帶負電的粘土顆粒將極性水分子吸引在自己的周圍，形成膠團的水化膜，依靠粘土顆粒間的公共水化膜，通過其中的水化陽離子所起的“橋”或鍵的作用，使粘土顆粒相互結合起來，在水化膜中處在吸附層的水分子被粘土質點表面吸附得很緊，而處于擴散層中的水分子較松，公共水化膜就是粘土膠粒間的公共擴散層。粘土和水量比例適宜

13、時，才能獲得最佳的濕態(tài)粘結力（圖）。一般說來，粘土顆粒所帶電荷愈多或粘土顆粒愈細小，比表面積愈大，則濕粘結力愈大。關于粘土顆粒與砂粒之間的粘結則被解釋為：砂粒因自然破碎及其在混碾過程中產生新的破碎面而帶微弱負電，也能使極性水分子在其周圍規(guī)則地定向排列。這樣，粘土顆粒與砂粒之間的公共水化膜，通過其中水化陽離子的“橋或鍵的作用，使粘土砂獲得濕態(tài)強度。（5）附加物3濕型砂的混制工藝及舊砂的處理生產中常用的混砂機有碾輪式(vertical wheel sand muller)、擺輪式(horizontal wheel sand muller，speed muller)、葉片式(blade mixer)

14、等。各有優(yōu)缺點。生產1t鑄件約需要5-10t濕型型砂，配制型砂時都盡量回用舊砂(即重復使用過的型砂)，即經濟也是保護環(huán)境的需要。但簡單地重復使用舊砂，會使型砂性能變壞，鑄件質量下降。必須了解舊砂的特性，掌握其性能變化的規(guī)律，采取必要措施，才能保證和穩(wěn)定型砂的性能?；焐皶r還需向舊砂中補充加入新砂、膨潤土、煤粉和水等材料，才能使混制出的型砂性能符合要求。4粘土濕型的緊實工藝 （1）對型(芯)砂緊實度的要求1）緊實度對鑄型性能的影響 型砂需要緊實才能成為整體的砂型。型砂的緊實程度常用緊實度(密度)和孔隙度表示。緊實度影響著鑄型的強度和透氣性。緊實度越大，鑄型強度越大，透氣性越差。緊實度高，蓄熱系數(shù)也

15、高，加快了金屬的凝固冷卻速度，改善了鑄件的內在質量，組織更為致密，鑄件尺寸精確，力學性能有所提高。對高壓造型法的研究表明，鑄型緊實度高，澆注時型壁移動量小，鑄件尺寸精確，表面光潔。因此，鑄件可以做得更薄，進而減輕鑄件機器重量。2）型砂緊實度的要求 要求鑄型緊實度高且均勻。高壓造型法由于鑄型緊實度高，其鑄型性能和鑄件質量普遍好于中低壓造型。高壓造型法的目的就在于制出均勻的高緊實度鑄型。理論和實驗研究證明其壓實方法和壓頭形式對緊實度有很大的影響。對濕型而言，通常有震擊緊實、震壓緊實、壓實、微震壓實和高壓緊實等，下面簡單介紹其緊實方法。（2）震擊緊實和震壓緊實 震擊緊實用震擊造型機來完成。多以壓縮空

16、氣為動力，利用震擊動能和慣性使型砂緊實如圖2-3所示。將砂箱1放在模板2上，型板固定于震擊工作臺，與震擊活塞3相連，4為震擊氣缸。砂箱內裝滿型砂后，打開進氣閥，使壓縮空氣進入震擊氣缸，推動活塞上升。活塞升高超過排氣孔時，壓縮空氣由排氣孔逸出，氣缸中的壓力突然下降，此時震擊活塞連同砂箱模板下落，與震擊氣缸發(fā)生撞擊，砂箱中的型砂由于慣性力的作用而互相緊實。而后因出氣孔堵住，進氣孔進入的壓縮空氣壓力超過砂箱型板活塞等的重量，使工作臺上升，如此連續(xù)震擊，使型砂得以緊實。震擊高度一般為3060mm，震擊次數(shù)3050/min次為宜，一般不超過80次。震擊緊實適用于大砂箱，砂箱高度不低于150mm，否則緊實

17、效果不好。其型砂緊實度沿砂箱高度是上松下緊，頂部型砂緊實度幾乎與震前一樣。為了克服震擊緊實砂箱上部型砂緊實度太松的缺點，可以先震擊使底部型砂緊實，再對頂部型砂補充壓實。這種經震擊后再加壓的造型機叫做震壓造型機。震壓緊實型砂的緊實度分布好，特別是在砂箱不太高的情況下，壓實的影響可以達到分型面，這樣可以大大減少震擊次數(shù)，從而提高勞動生產率，節(jié)約能耗。但由于補加壓實以壓縮空氣為動力，比壓較低，故多用于中小砂箱的型砂緊實。震擊造型機和震壓造型機的結構都比較簡單，操作維修方便，適用性強，一般中小型鑄件都適用。但是震擊式造型機工作時噪音太大，強烈的震動也對廠房建筑提出了較高的標準。（3）壓實、微震壓實和高

18、壓緊實 壓實緊實是通過壓實造型機來完成的，多以壓縮空氣為動力對型砂壓實緊實，其工作原理如圖2-4所示。打開進氣閥，壓縮空氣由進氣孔進入壓實氣缸4，將活塞3舉起，當砂箱2內的型砂碰到壓頭1時，就發(fā)生壓實作用。型砂壓實后，打開排氣閥，氣缸中的壓縮空氣排出，活塞立即下降，壓實工作完成。這種緊實較震擊緊實的效率高，噪音很小，機器結構也很簡單。缺點是型砂緊實度不均勻，上緊下松。適用于砂箱高度不超過150mm而底面積一般不超過800×600mm的鑄型。微震壓實造型是在型砂受壓的同時，模板、砂箱和型砂作高頻小振幅(10-13Hz，3-8mm，普通震擊造型的震擊頻率和振幅分別為1.1-3.3Hz，3

19、0-80mm)的一種造型方法，其原理如圖2-5所示。當壓縮空氣經過工作臺的進氣孔進入微震氣缸后(圖a)，在壓縮空氣的壓力作用下，微震活塞與固定在工作臺上的模板、砂箱上升；同時壓縮空氣的壓力還使微震氣缸向下運動，壓縮微壓氣缸下的彈簧(圖b)；當微震活塞上升至打開排氣孔時(排氣孔面積是進氣孔的67倍)，缸內氣壓迅速降低，工作臺等靠自重下落，而微震氣缸受彈簧作用上升，二者發(fā)生撞擊(圖c)，使砂箱內的型砂獲得一次緊實。這樣多次重復，型砂就能較為迅速地達到預定的緊實度要求。微震壓實造型比單純壓實效果好，在相同壓力下，能獲得更高的緊實度，相當于提高比壓3050%，而且砂型的緊實度分布比較均勻；生產率高，每

20、小時可達120箱以上，鑄件質量較好；震擊噪音小，勞動條件好，并可降低對廠房基礎的要求；機器使用可靠，維修方便，價格也比較低廉。其主要缺點是仍有一定的噪音。微震壓實造型在中小鑄件的生產中已得到較為廣泛的應用。 （圖25 氣動微震造型工作原理）上述壓實造型是中低壓壓實，其壓實比壓為0.4MPa左右。近年來，國內外大量發(fā)展和采用高壓壓實造型機。用高壓造型機造型時，由于壓實比壓提高到0.7Mpa以上，砂型硬度、緊實度和強度都大為提高，沿砂箱高度方向的緊實度分布得到有所改善，砂型輪廓清晰，可以得到尺寸比較準確的鑄件（可達CT78級），表面光潔（Ramax=3.22.5m）；由于鑄型緊實度高，蓄熱系數(shù)也高

21、，加快了金屬凝固、冷卻速度，改善了鑄件內部質量，提高了力學性能；節(jié)約金屬，減少加工余量及費用；壓實緊砂工藝簡單、生產率高（200300箱砂型/h），易于機械化，噪音小，勞動強度低；適應性強，能制造復雜、較大的鑄件。其缺點是機器結構復雜，生產線投資大；要求工藝裝備精度高，剛性大；要求有較高的設備維修保養(yǎng)能力。高壓造型適用于成批大量生產、砂箱尺寸較大、鑄件較復雜及要求較小的尺寸公差和表面粗糙度低的鑄件的生產。（4）氣流沖砂緊實 氣流沖擊緊實造型是將壓力為0.40.6MPa的壓縮空氣以均勻的氣流沖擊型砂表面，使型砂緊實的造型新方法（圖2-6）。鑄型的緊實機構采用脈沖發(fā)生器（沖擊頭），其結構似儲氣罐(

22、圖2-6a)，內有一小室3，室內壓縮空氣壓力通常為0.40.6MPa，稱為過剩壓力。小室外部壓縮空氣壓力通常比室內空氣壓力低0.1MPa，稱為儲氣罐壓力。砂箱7和輔助框6充滿型砂，移到沖擊頭下邊并被壓緊后，打開單向快開閥2，室內壓縮空氣的過剩壓力驟然下降，強制打開隔膜閥5，使壓縮空氣迅速加速而產生氣流沖擊，繼而由于空氣急劇膨脹而形成壓力波，其速度可達800m/s以上；壓力波在若干毫秒內穿透整個砂型，使砂型緊實。氣流沖擊造型的主要優(yōu)點是：砂型緊實度均勻，砂型硬度高，鑄件尺寸精度和光潔程度都得到提高；造型機結構簡單，噪音小；生產率高，勞動條件好；砂型充填性好，吃砂量少，可節(jié)約型砂及混砂能耗；適應性

23、強，既可利用高壓造型型砂，也可利用普通機器造型型砂。缺點是仍然有一定的噪音；砂箱或芯盒必須有足夠的強度和剛度。（三）鈉水玻璃砂型鑄造生產中應用最廣泛的無機化學粘結劑是鈉水玻璃。此類型芯砂與粘土砂比較，有下列優(yōu)點：(1)型(芯)砂流動性好，易于緊實，故造型（芯）勞動強度低。(2)硬化快，強度較高，可簡化造型（芯）工藝，縮短生產周期，提高勞動生產率。(3)可在型(芯)硬化后起模，型、芯尺寸精度高。(4)可取消或縮短烘烤時間，降低能耗，改善工作環(huán)境和工作條件。1鈉水玻璃粘結劑水玻璃是各種聚硅酸鹽水溶液的通稱。鑄造上最常用的是鈉水玻璃(Sodiumsilicate water glass)，因其便宜，

24、來源充足；其次為鉀水玻璃，此外還有鋰水玻璃、鉀鈉水玻璃、季銨鹽水玻璃等，分別是硅酸鈉(Na20·mSi02)、硅酸鉀(K20，nSi02)、硅酸鋰(Li20·mSi02)、硅酸鉀鈉(mK20·Na20·nSi02)、季銨鹽的水溶液。硅酸鈉是弱酸強堿鹽，干態(tài)時為白色或灰白色團塊或粉末，溶于水時，純的鈉水玻璃外觀為無色粘稠液體，由于含鐵鹽而呈灰色或綠色,pH值一般在11-13。鈉水玻璃的化學式為Na20·mSi02·nH20。鈉水玻璃有幾個重要參數(shù)，直接影響它的化學和物理性質，也直接影響鈉水玻璃砂的工藝性能，這就是鈉水玻璃的模數(shù)、密度、含

25、固量和粘度等。(1)模數(shù) 鈉水玻璃中Si02和Na20的摩爾數(shù)之比稱為模數(shù)，用M來表示。模數(shù)的大小僅表示鈉水玻璃中SiO2、Na2O的摩爾數(shù)之比，并不表示鈉水玻璃中硅酸鈉的質量分數(shù)。但是模數(shù)改變，鈉水玻璃結構及其物理化學性質也會發(fā)生變化，因為模數(shù)的大小直接影響硅酸陰離子的聚合度，聚合度越高，模數(shù)也越大。模數(shù)越高，作為芯(型)砂粘結劑時的硬化速度也越快，達到最高強度的時間也越短。但過高的模數(shù)，將使芯(型)砂的保存性差，不適于造型和造芯。鈉水玻璃模數(shù)可以通過化學的方法降低或提高。降低鈉水玻璃模數(shù)可加入適量的NaOH，以提高水玻璃中Na20的質量分數(shù)，從而相對地減少Si02的質量分數(shù)。鑄造生產中，吹

26、C02硬化時常用模數(shù)為2的鈉水玻璃。（2）密度、含固量和粘度 鈉水玻璃的密度P取決于鈉水玻璃中水的質量分數(shù)，而不是它的模數(shù)，因為Na2O （62）和Si02(60)(括號中數(shù)值為相對分子質量)的相對分子質量數(shù)值很近似。密度低，水的質量分數(shù)高，含固量少，不宜用作型(芯)砂粘結劑；反之，密度過大，粘稠，也不便定量和不利與砂子混合。鑄造上通常采用密度為132-168gcm3或波美度35-54的鈉水玻璃。2。鈉水玻璃砂的硬化機理硅酸鈉是弱酸強堿鹽，在水溶液中幾乎完全電離，所以鈉水玻璃實際是部分電離的聚硅酸負離子和鈉離子在水中的分散體系。不同硅酸鹽負離子的平衡是錯綜復雜的，它取決于pH值、模數(shù)和溫度，在

27、若干特有的反應過程中達到平衡。其中最有意義的反應是硅酸鈉(以=Si-0-Na表示)的鈉-氧鍵水解(hydrolysis)(向右進行)和酸-堿反應(向左進行).，硅氧烷鏈(Si-0-Si(siloxane linkage)沿線性方向生長，就形成高聚物(polymcr)；當它在三維空間任意生長時，就形成凝膠(gel)，這就導致了鈉水玻璃的硬化。如果沒有任何膠凝作用的影響，鈉水玻璃則可保存很長時間，但它對引起平衡變化的任何因素卻非常敏感，這一潛在不穩(wěn)定特性，通常被用來加速鈉水玻璃的縮聚，以形成堅硬的三維的網狀結構，使型砂粘結在一起。鑄造生產中常用的一些硬化方法，都是加入能直接或間接影響上述反應平衡點

28、的氣態(tài)、液態(tài)或粉狀固化劑，與OH-作用，從而降低pH值，或靠失水，或靠上述二者的復合作用來達到硬化。(1)加熱硬化-失水發(fā)生由液態(tài)到固態(tài)的轉變凡是能去除鈉水玻璃中水分的方法，如加熱烘干、吹熱空氣或干燥的壓縮空氣、真空脫水、微波照射以及加入產生放熱反應的化合物等都可使鈉水玻璃硬化。圖是Na20、Si02和H20三元系統(tǒng)的常溫狀態(tài)圖。其中鑄造行業(yè)所用的商品液體鈉水玻璃，是圖中陰影部分(區(qū)域9，M=2.03.3，p=1217gcm3)，當這種水玻璃與砂混合制成砂芯(型)時，如果用加熱(或用熱空氣)方式硬化，會按圖中帶箭頭虛線指示的方向，液體鈉水玻璃先變成粘稠液體，接著成為半固體，再變成脫水液體。(2

29、)化學反應形成新的產物鈉水玻璃在pH值大于10以上很穩(wěn)定，加入適量酸性或具有潛在酸性的物質時，其pH值降低，穩(wěn)定性下降，使水解和縮聚過程加速進行。圖為pH值對鈉水玻璃膠凝時間的影響曲線，曲線呈大寫“N”字形,即著名的“N曲線”。膠凝速度最快的pH值，亦即曲線的最低點在6.8到7.1之間；鈉水玻璃穩(wěn)定性最好、膠凝速度非常慢的pH值，也就是曲線的最高點，在3.2-3.9和10以上。A)吹C02硬化C02與鈉水玻璃中的水作用形成碳酸 ：CO2 + H20- 2H+ + C032-產生的H+使表面鈉水玻璃的pH值不斷降低，并達到迅速硬化。鈉水玻璃同C02反應，消耗Na20，把凝膠化的水玻璃推到圖的不穩(wěn)

30、定液體和凝膠區(qū)域(圖區(qū)域11)。這種Si02凝膠含$i02高，并使砂芯和砂型建立強度。C02是一種脫水能力相當強的氣體，從砂粒周圍流過，C02與粘結劑接觸面積大，使鈉水玻璃部分失水，因此，C02硬化既有鈉水玻璃的物理脫水作用，也有化學反應，兩種機理難以截然分開，通常其粘結是兩種作用的結果。(哪一種作用占主導地位?)采用C02法硬化，有人認為僅發(fā)揮了鈉水玻璃粘結性能的10，：因此不得不把砂中鈉水玻璃加入量提高到6-7(質量分數(shù))。圖所示為C02硬化后包裹在砂粒表面的鈉水玻璃膜的結構模型，膜由兩層組成，表層的主要成分是硅酸膠體以及Na2C03和NaHC03結晶(粉化即白霜)，里層的主要成分是尚未反

31、應的硅酸鈉膠體。B)有機酯液態(tài)硬化劑酯促使鈉水玻璃砂硬化建立強度分兩階段，酯使鈉水玻璃膠凝化，產生強度；最終強度來自硅酸鈉脫水。用酯硬化時，酯在鈉水玻璃中進行水解生成有機酸和醇，有機酸提供氫離子，其反應通式是RCOOR+H2O-RCOOH+ROHRCOO-與鈉水玻璃電離的鈉離子Na+發(fā)生皂化反應，生成脂肪酸鈉；H+與鈉水玻璃的OH-結合，均有利于酯的進一步水解和使鈉水玻璃析出硅酸溶膠，并促使朝著生成大的凝聚的硅酸分子方向移動，當它在三維空間任意生長時，就形成凝膠，這就導致鈉水玻璃硬化。(3)不同硬化方法所得鈉水玻璃砂的強度是不同的。其原因為：所得到的粘結劑膜組織的密度和有序性排列不同，因而影響

32、強度的大小，其順序為加熱硬化、酯硬化、鉻鐵渣硬化、CO2硬化，相應的粘結膜的內聚強度為41MPa、29.8MPa、20.5MPa、14.9MPa；所得鈉水玻璃的凝膠膠粒大小明顯不同，C02硬化的膠粒直徑為0.20.48µm，酯硬化的為0.07-0.18µm，真空硬化的為0.06-0.16µm，加熱硬化的只有0.035-0.04µm，因而強度會明顯不同。（四）其它類型的砂型還可使用硅溶膠、植物油、樹脂等作為粘結劑形成不同類型的砂型。二、砂型(芯)的烘干、合箱與澆注1、砂型(芯)的烘干 1）表面烘干：為了縮短生產周期，減少燃料消耗，有利于組織流水作業(yè)，在保證

33、質量的條件下，應盡量應用表面烘干。表面烘干的方法主要有噴燈火焰烘干、移動式焦碳爐或煤氣爐烘干、紅外線輻射烘干以及高頻干燥爐烘干和微波技術烘干。2）體烘干：大型和較重要的砂型(芯)都要進行整體烘干，一般在周期作業(yè)或連續(xù)作業(yè)的烘干爐中進行。周期式烘干爐有臺車室式烘干爐和抽屜式烘干爐。前者用于大中型砂型(芯)的烘干，后者用于較小砂芯的烘干。連續(xù)式烘干爐用在批量生產的鑄造車間，這種烘干爐有臥式和立式兩種，后者占地面積小。爐內各部位按烘干規(guī)范的要求保持確定的溫度和運行時間，使砂芯逐漸升溫、保溫和降溫冷卻。所以，烘干操作可連續(xù)地進行，效率高于周期式烘干爐。2、合箱 合箱就是把砂型和砂芯按要求組合為鑄型的過

34、程。鑄型的合箱是制備鑄型的最后工序，合箱質量不高，鑄件形狀、尺寸和表面質量就得不到保證，甚至會因偏芯、錯箱、抬箱跑火等原因而使鑄件報廢。合箱一般按以下步驟進行：1）全面檢查、清掃、修理所有的砂型和砂芯，特別要注意檢查砂芯的烘干程度和通氣道是否暢通。不符合要求者，應進行返修或廢棄。2）下芯次序依次將砂芯裝入砂型，嚴格檢查，保證鑄件壁厚、砂芯固定、芯頭排氣和填補接縫處的間隙。無牢固支撐的砂芯，要用芯撐在上下和四周加固，防止砂芯在澆注時移動、漂浮。裝在上箱的砂芯，要插栓吊緊，砂芯與砂芯之間接縫相對較大時，需使用填補料修平，并用噴燈烘干。3）仔細清除型內散砂，全面檢查下芯質量，在分型面上沿型腔外圍放上

35、一圈泥條或石棉繩，保證合箱后分型面密合，避免液態(tài)金屬從分型面間隙流出。4）放上壓鐵或用螺栓、金屬卡子固緊鑄型。放好澆口杯、冒口圈，在分型面四周接縫處抹上砂泥，防止跑火。最后全面清理場地，以便安全方便地澆注。3、澆注1) 澆注前的準備工作 鑄型合箱緊固后澆注前應做好下述澆注準備工作：了解澆注合金的種類、牌號、待澆注鑄型的數(shù)量和估算所需金屬液的重量；檢查澆包的修理質量、烘干預熱情況及其運輸與傾轉機構的靈活性和可靠性；熟悉各種鑄型在車間所處的位置，以便確定澆注次序；檢查冒口、冒口圈的安放及鑄型的緊固情況；清理澆注場地，確保澆注安全。2) 澆注工藝 為了獲得合格鑄件，必須控制澆注溫度、澆注速度，嚴格遵

36、守澆注操作規(guī)程。 澆注溫度：應根據(jù)合金的種類、鑄件結構和鑄型特點確定合理的澆注溫度范圍。金屬液由爐中注入澆包時，溫度都會降低。為了減小包內降溫，修好的澆包一定要充分烘干，澆注前需預熱；盡量避免倒包，減少金屬液在包中的停留時間和縮短運輸距離；澆包壁可采用高效保溫材料，金屬液出爐后，在包內液面加保溫集渣覆蓋劑；加強測溫，嚴格監(jiān)控金屬液在包內的降溫情況和澆注溫度。 澆注要點：澆注前需除去澆包中金屬液面上的熔渣；根據(jù)規(guī)定的速度和時間范圍進行澆注；澆注時應避免金屬液流的飛濺和中斷；開始慢澆，且不能直沖澆口，以免沖毀砂型；中間快澆，以充滿澆注系統(tǒng)；澆口杯中應始終保持一定數(shù)量的金屬液，防止渣、氣進入鑄型；快

37、充滿時應慢澆，防止溢出和減小抬箱力。有冒口的鑄型，澆注后期應進行點澆和補澆。澆注后應注意引燃從鑄型排出的氣體。待鑄件凝固完畢，及時卸除壓鐵和箱卡，以減少鑄件收縮阻力，避免裂紋。三、鑄件的落砂、清理及后處理1、鑄件的落砂 鑄件凝固冷卻到一定溫度后，把鑄件從砂箱中取出，去掉鑄件表面及內腔中的型砂和芯砂，落砂通常分為人工落砂和機械落砂兩種。1) 人工落砂 在一般鑄造車間，由澆注場地人工就地落砂。這主要用于單件小批生產，對于有色合金鑄件，基本上都采用手工落砂。2) 機械落砂 在機械化生產線上，通常采用機械化落砂。它是把鑄件放在震動落砂機上通過震動使砂子下落。機械落砂效率高，但機械易損壞，維修調整困難，

38、而且噪音大。3) 清除砂芯的方法 生產中常采用下述清砂除芯方法：水力清砂除芯：它是利用高壓水來切割、沖刷鑄件上殘留的芯砂與粘砂的一種有效方法。該法無粉塵，改善了勞動條件；生產效率高，為手工清砂的510倍。缺點是需要龐大的沉淀池和濕砂干燥設備。為了提高清砂效果，特別是清理鑄鋼件芯砂時，可在高壓水射流中加入砂子，這種方法還可部分地用來清理鑄件表面的粘砂，稱為水砂清砂法。水爆清砂除芯：待鑄件冷卻到適當溫度，從鑄型中取出立即浸入水中，水迅速進入砂芯，急劇汽化膨脹，當水汽達到一定壓力后便產生爆炸，使砂芯爆裂而脫離鑄件。水爆清砂設備主要是水爆池和吊車，設備簡單。2、鑄件的清理為了提高鑄件表面質量，還需進一

39、步對鑄件進行清理，切除澆冒口，打磨毛刺并進行吹砂。1) 澆冒口的切除 鑄件必須除去澆注系統(tǒng)和冒口。對于中小型鑄鐵件，可用錘打掉澆冒口。鑄鋼件一般用氧氣切割或電弧切割來去掉澆冒口。不能用氣割法切除澆冒口的鑄鋼件和大部分鋁鎂合金鑄件，采用車床、圓盤鋸及帶鋸等進行切割。在大批量生產中，許多定型鑄鐵、鑄鋼生產線都采用專用澆冒口切除線，甚至配備專用機器人或機械手來完成。2) 鑄件的表面清理 包括去除鑄件內外表面的粘砂、分型面和芯頭處的披縫、毛刺、冒口切除痕跡。其方法有： 手工清理：適用于單件、小批量和形狀復雜的零件； 滾筒清理：將鑄件裝入滾筒，利用鑄件之間以及鑄件與附加角鐵之間的磨擦、碰撞來去除鑄件表面

40、粘砂、毛刺和氧化鐵皮。其設備結構簡單，易于制造，清理效果較好；缺點是生產率低，噪音大。適合于中小型鑄造車間； 噴、拋丸清理：噴丸清理是用4.905.88MPa的壓縮空氣，使彈丸從噴嘴以5070m/s的高速噴射到鑄件表面，將粘附在鑄件表面的型砂、氧化皮等清除掉。拋丸清理是用高速旋轉的葉輪將彈丸以6080m/s的速度呈扇形擴散角拋射到鑄件表面進行清理。3、鑄件表面處理 有些鑄件經過上述處理以后，還需進行表面處理。如鎂合金鑄件在吹砂后，需進行表面氧化處理，在表面生成一層致密而的薄膜，防止或減輕鎂合金在使用過程中產生腐蝕。鑄鐵件、鑄鋼件在檢驗合格入庫前，需涂上底漆，以防生銹，并作為進一步油漆的底漆。四

41、、鑄件質量檢驗與缺陷修補鑄件質量包括鑄件的內在質量、外表質量、使用質量等。其具體要求，一般在零件圖和有關技術文件中都有明確規(guī)定。為了保證鑄件質量，鑄造生產的各個環(huán)節(jié)，特別是清理后，都要進行質量檢驗。凡是有缺陷的鑄件，經修補后能滿足要求，不影響使用者均應進行修補。1、鑄造缺陷的檢驗1)外觀缺陷的檢驗 檢查時用肉眼或借助放大鏡及尖嘴錘等工具，觀察尋找暴露在鑄件外表的缺陷，如裂紋、表面氣孔和縮孔、粘砂等缺陷；利用量具、樣板和工作平臺等檢驗鑄件尺寸是否符合圖紙要求，借助各種稱量工具來檢驗鑄件重量是否在允許的偏差范圍內。2)表面缺陷檢驗 熒光探傷法：把鑄件浸泡在熒光液中，由于毛細現(xiàn)象，熒光液滲透入鑄件表

42、面缺陷處，然后取出鑄件并擦凈，置于紫外線(水銀石英燈)照射下。利用熒光液經紫外線照射發(fā)光的原理，可判斷表面裂紋等缺陷的部位，如圖2-9所示。 著色法：利用液體的滲透性質，在被檢鑄件的表面涂上一層滲透性很好的著色液(如煤油、丙酮、顏料等的混合物)，待液體滲透入表面缺陷處，擦去面上的著色液，噴上一層鋅白等白色顯示粉液，這時殘留在缺陷孔隙處的著色劑又被吸到表面顯示粉上來，呈現(xiàn)出缺陷的形狀。3) 內部缺陷檢驗 射線檢驗：可發(fā)現(xiàn)鑄件內部缺陷，如氣孔、縮孔、裂紋、夾雜等。圖2-10所示為射線檢驗示意圖。對重要鑄件，如國防工業(yè)用I類鑄件，一般都要經過100%的射線檢驗。常用的射線有：X射線和g射線。前者的穿

43、透力不如后者，但靈敏度高于后者，這些射線能穿透金屬，使底片感光。射線穿透物體時，與物體中的原子相互作用，射線的能量不斷地被吸收和散射而逐漸衰減。物體的密度越大，能量衰減越快，鑄件中孔洞、夾雜等的密度遠低于金屬密度，射線與這些缺陷作用時，衰減較小，在底片上的能量比無缺陷部位大，因而，能在底片上顯示出缺陷的形狀。（圖29熒光探傷示意圖，圖2-10 射線檢驗示意圖） 超聲波檢驗：也可發(fā)現(xiàn)鑄件內部缺陷，如氣孔、裂紋、夾雜、縮松等。對鑄鋼件，用此法可探測壁厚最大（1000mm）的一種方法。超聲波檢驗用的工作頻率常在1MHz以上。超聲波從一種介質傳播到另一種介質時在界面上會產生反射，特別當超聲由金屬傳向空

44、氣時差不多有99%從界面反射回去。超聲波檢驗就是應用這一特性來發(fā)現(xiàn)鑄件內部缺陷的。當探頭在鑄件上緩慢移動時，如鑄件無缺陷，則在示波屏上只出現(xiàn)探測面上反射的T波和底面上反射形成的B波；如鑄件上某部位有缺陷，則還出現(xiàn)因缺陷反射的F波，如圖2-11所示，缺陷越大，F(xiàn)波的高度也越大，從而可確定鑄件中缺陷的位置及嚴重程度。 壓力試驗：對高壓、真空用的鑄件，如泵體、閥門等，需做壓力試驗，以檢查鑄件是否存在孔洞缺陷。試驗時將有一定壓力的空氣(或水、油等)通入被密封的鑄件內腔中，如鑄件有穿透的裂紋、孔洞等，就會出現(xiàn)滲漏，從而發(fā)現(xiàn)缺陷位置。試驗壓力通常要超過鑄件工作壓力的3050%，這對鑄件也是一種強度考核。當

45、鑄件不易構成密封空腔，從而無法進行壓力試驗時，可用滲透煤油的方法檢驗鑄件的致密性。（圖2-11 超聲波檢驗示意圖）2、鑄件缺陷的修補鑄件出現(xiàn)缺陷并不等于鑄件報廢，根據(jù)鑄件的設計要求，在滿足使用的情況下，能修補的要進行修補。常見的鑄件修補方法有三種：用膩子和環(huán)氧樹脂修補、焊接修補和浸滲修補。1）用膩子和環(huán)氧樹脂修補：對鑄件不十分重要但又有裝飾意義的部位上發(fā)現(xiàn)的孔眼類缺陷，可根據(jù)鑄件的顏色來配制膩子予以修補。對于鑄鐵件，可使用鐵粉、水玻璃和水泥配制；對于鑄鋁件，可使用鋁粉、高效粘接劑配制；對于鑄件的非加工面、靜止面和非主要位置上的缺陷以及油箱、油池的漏油缺陷等，可用環(huán)氧樹脂粘補劑修補。2）焊接修補

46、：這是最常見的鑄件修補手段。電弧焊主要用于焊補鑄鋼件缺陷。一般不需預熱即可焊補，但鑄件重要部位，或者結構很復雜，需要焊補較多的金屬時，為防止和消除內應力，提高堆焊金屬的塑性和降低硬度，需在焊前預熱和焊后退火。氣焊大多數(shù)用來焊補鑄鐵和有色金屬鑄件。鑄鐵較脆，為防止補焊時產生內應力和裂紋，往往需緩慢預熱至500550°C，焊后緩冷至50100°C，形狀復雜的鑄鐵件，焊后還需在700800°C下退火。鋁鎂合金鑄件補焊時，為了防止氧化，常采用氬弧焊，并且對焊接工藝有嚴格的要求，否則，補焊過程中也會產生缺陷。3）浸滲補焊：浸滲是解決鑄件滲漏問題的新技術。它是將呈膠狀的浸滲劑

47、滲入鑄件的孔隙，然后使浸滲劑硬化，與鑄件孔隙內壁聯(lián)成一體，從而達到堵漏目的。常用的浸滲劑有水玻璃型和合成樹脂型兩大類。目前，國內一般應用真空加壓法對鑄件進行整體修補。鑄件裝入專用的籠子內后放入浸滲罐內，抽真空1.52min(壓力低于5KPa)，注入浸滲液淹沒鑄件，使浸滲劑滲入到缺陷孔隙中，然后通入0.50.7MPa的壓縮空氣，保壓20min，進一步加強浸滲效果。取出鑄件，清洗干凈，待浸滲液固化即可。第2節(jié) 金屬型鑄造一、金屬型鑄造方法、特點及熱規(guī)范的確定（1）成形方法 金屬型鑄造是利用重力將液態(tài)金屬澆入金屬材質的鑄型中，并在重力的作用下結晶凝固而形成鑄件的一種方法。（2）凝固特點 與砂型相比較

48、，金屬型的導熱性能要高得多，能獲得很大的溫度梯度，使鑄件快速冷卻。因此，在金屬型鑄造中，不僅共晶合金，甚至結晶溫度間隔較寬的合金，也能得到密實的鑄件。同時，冷卻速度快，可使鑄件晶粒細化，減輕或消除有色合金鑄件的針孔。為了得到更大的冷卻速度，要求用較低的金屬型溫度。液態(tài)金屬澆入金屬型的型腔后，由于型壁的直接導熱，金屬液會很快冷卻凝結成一層硬殼，以后的散熱要通過硬殼與型壁間所形成的空隙。在金屬型中鑄造厚大鑄件時，澆入型腔中的金屬液在充滿型腔的一定時間后才開始凝固，特別是在金屬型預熱溫度高和有大的砂芯時，更是如此，這些因素減緩了鑄件的散熱。所以，澆注厚大鑄件時，應采用較低的金屬型溫度和澆注溫度。在金

49、屬型中成形較小的薄壁鑄件時，金屬液凝固很快，許多情況下，幾乎在澆注完畢時，鑄件的凝固也同時完成。對大而壁薄的鑄件，為了完全充滿型腔，獲得輪廓清晰的鑄件，要有較高的金屬型溫度和澆注溫度。同時，還必須在型腔表面噴刷隔熱涂料。此外，提高澆注溫度能改善鑄件的補縮條件，因為這樣能使金屬液容易進入已被型壁冷卻的下層金屬中。采用底注式時，要求金屬液有更高的溫度，以提高充型能力。但澆注溫度也不能太高，溫度太高時，會增大鑄件的收縮量，降低力學性能。金屬型鑄造中，鑄件產生裂紋的可能性比砂型要大得多，因為金屬型和金屬芯沒有退讓性，阻礙鑄件收縮。另外，鑄件凝固不均勻也是產生裂紋的重要原因。如果能使鑄件變形在較高的溫度

50、下進行，這時合金的塑性足夠大，裂紋將不會產生。所以，確定溫度規(guī)范時，應盡量使合金由塑性轉變到彈性狀態(tài)的過程中，鑄件各部分的溫差減到最小，并且盡量減小在合金結晶期間澆注的合金和金屬型型壁之間的溫度差，這就要求鑄型溫度較高，而澆注溫度較低。（3）金屬型工作溫度 金屬型在噴涂料及澆注之前，要均勻地加熱到工作溫度或接近工作溫度，并且在工作過程中要保持選定的溫度范圍，這樣才能得到內部質量和外形尺寸穩(wěn)定的鑄件。確定金屬型的工作溫度時，選擇過高或過低的溫度都會帶來一些不良后果。金屬型溫度過低時，會出現(xiàn)下列缺點：澆入型腔的液態(tài)金屬會迅速降低流動性，使鑄件容易產生冷隔、澆不足、裂紋、氣孔和輪廓不清晰等缺陷；型腔

51、表面受到液態(tài)金屬的強烈加熱，型壁內外溫差大，金屬型容易開裂損壞；冷的金屬型上往往凝結有水汽，澆入液態(tài)金屬時會引起噴濺或爆炸；有些會破壞順序凝固的條件，這時單靠涂料調整是不行的。金屬型溫度過高時，會出現(xiàn)下列缺點：鑄件結晶組織變粗，對于有色合金，還容易產生針孔和縮松；延長鑄件冷卻時間，降低生產率；金屬型溫度過高時，強度和剛度低，容易產生扭曲變形，導致過早損壞。同時，也容易和澆注合金發(fā)生熔焊現(xiàn)象。金屬型工作溫度取決于澆注合金的種類和牌號、鑄件的結構形狀、尺寸大小和壁厚，同時也和合金的澆注溫度有關。具體的金屬型工作溫度可參照相關鑄造手冊。（4）合金的澆注溫度 金屬型鑄造時，合金的澆注溫度受下列因素的影

52、響：鑄件結構：形狀復雜、壁薄的大鑄件，澆注溫度應高些；形狀簡單的厚壁鑄件或有較大砂芯的鑄件，澆注溫度應低些；鑄型溫度：金屬型工作溫度愈低，則澆注溫度應愈高。為了完好地充填鑄件的薄斷面，提高合金澆注溫度比提高鑄型溫度有更好的效果；澆注速度：澆注速度快時，液態(tài)金屬在鑄型內流動過程中熱量損失少，流動性的降低也就少，因而澆注溫度可低些。若由于鑄件結構的要求，需緩慢澆注時，則應將澆注溫度提高；澆注系統(tǒng)：采用頂注式澆注系統(tǒng)時，應該用較低的澆注溫度；采用底注式澆注系統(tǒng)時，應該用較高的澆注溫度，以便合金在溫度相當高時到達頂部和冒口中；合金的種類和牌號不同，澆注溫度也不同。（5）澆注過程中金屬型的熱平穩(wěn)性 金屬

53、型鑄造時，生產量一般都很大，要求同一金屬型成形的鑄件質量應該一致。為此，要求金屬型的工藝規(guī)范保持穩(wěn)定。澆注溫度可以由保溫爐控制，因此，金屬型的工作溫度就成了影響熱規(guī)范穩(wěn)定性的主要因素。在一個澆注周期中，要想讓金屬型溫度始終保持不變是不可能的，但要求在每次澆注時，金屬型溫度能穩(wěn)定在所選擇的溫度范圍內。在生產過程中，從升溫到降溫保持金屬型的熱平衡規(guī)律不變，才能保證鑄造出來的鑄件內、外部質量穩(wěn)定。金屬型熱平衡的概念在設計金屬型時應予以足夠的重視。在復雜的金屬型鑄造中，有時會因砂芯組合時間過長，使鑄型不能維持必要的溫度，或者因型壁太厚或太薄而影響熱平衡，降低鑄件質量。金屬型良好的熱平衡對保證批生產中鑄

54、件冶金質量的穩(wěn)定具有十分重要的意義。小鑄件因澆注周期短，容易調整熱平衡，計算熱平衡的價值不大。但利用金屬型成形大中型鑄件時，熱平衡計算的意義較大，可為設計金屬型壁厚提供一定的依據(jù)，同時可確定是否需要設置加熱或冷卻環(huán)節(jié)，具體的計算方法可參考有關資料。二、金屬型結構金屬型的結構形式很多，根據(jù)其分型面數(shù)、分型面方向和鑄型型體的運動方式等特征，將金屬型作如圖212所示的分類。金屬型的結構很復雜，它是由具有不同作用的許多部分組成。最典型的金屬型的組成部分及作用如后：型體，內有形成鑄件的型腔；底板，用來支承型體，有時也有部分型腔；型芯，包括金屬芯、砂芯和殼芯；導向裝置，使金屬型各部分移動時位置正確，不發(fā)生

55、斜歪。當金屬型安裝在澆注機上時，金屬型本身不設導向裝置；定位裝置，使金屬型各部分相對位置準確；鎖緊裝置，使金屬型型體各部分互相緊固；通氣裝置；加熱和冷卻裝置；頂桿，將鑄件從型腔中頂出；操作機構，有時為金屬型的一部分，有時為金屬型澆注機的一部分，包括開合型和抽芯機構；固定裝置，將型體固定在底板上或澆注機上；搬運裝置，螺紋吊環(huán)。金屬型結構形式的確定取決于：鑄件的形狀、大小和澆注位置；分型面的方向和數(shù)目；澆注系統(tǒng)和冒口的形式、型芯的種類和數(shù)量；鑄造合金種類；鑄型中鑄件的數(shù)量；生產批量的大小和采用的機械化程度。三、鑄件常見缺陷及防止方法金屬型鑄件的常見缺陷有氣孔、縮孔及縮松、渣孔、針孔、裂紋、冷隔等。

56、產生這些缺陷的原因大體上包括金屬型預熱溫度太低、排氣設計不良、涂料本身排氣性不佳、金屬液處理不符合要求、金屬型設計存在結構或工藝方面的問題、開模時間或者澆注溫度掌握不準確等。應根據(jù)出現(xiàn)的鑄件缺陷對癥下藥，有針對性地解決問題。第3節(jié) 熔模鑄造（重力充型鑄造技術三）一、熔模鑄造的原理及特點熔模鑄造又稱精密鑄造或失蠟鑄造，它是用易熔材料(蠟料及塑料等)制成精確的可熔性模型，在模型上涂以若干層耐火涂料，經過干燥、硬化成整體型殼，然后加熱型殼熔失模型，再經高溫焙燒而成為耐火型殼，將液體金屬澆入型殼中，待冷卻后即成鑄件。其工藝流程如圖2-13所示。模料-壓蠟模-組模-修模-涂掛-撒砂-脫模-焙燒-澆注-冷

57、卻-落砂-清理與其它鑄造方法相比，熔模鑄造的主要優(yōu)點如下：鑄件尺寸精度較高和表面粗糙度較低，可以澆注形狀復雜的鑄件，一般精度可達57級，粗糙度達兩Ra25-6.3m；可以鑄造薄壁鑄件以及重量很小的鑄件，熔模鑄件的最小壁厚可達0.5mm，重量可以小到幾克；可以鑄造花紋精細的圖案、文字、帶有細槽和彎曲細孔的鑄件；熔模鑄件的外形和內腔形狀幾乎不受限制，可以制造出用砂型鑄造、鍛壓、切削加工等方法難以制造的形狀復雜的零件，而且可以使有些組合件、焊接件在稍進行結構改進后直接鑄造成整體零件，從而減輕零件重量、降低生產成本；鑄造合金的類型幾乎沒有限制，常用來鑄造合金鋼件、碳鋼件和耐熱合金鑄件；生產批量沒有限制

58、，可以從單件到成批大量生產。這種鑄造方法的缺點就是工藝復雜，生產周期長，不適用于生產輪廓尺寸很大的鑄件。舉例1：2400年隨編鐘出土的尊盤舉世無雙，精妙絕倫舉例2：云南撥蠟法與航空葉片鑄造技術二、模料種類及性能要求（1）模料的分類 隨著熔模鑄造工藝的發(fā)展，模料的種類日益繁多，組成各不相同。通常按模料熔點的高低將其分為高溫、中溫和低溫模料。低溫模料的熔點低于60°C，我國目前廣泛應用的石蠟硬脂酸各50%的模料屬于這一類；高溫模料的熔點高于120°C，組成為松香50%、地蠟20%、聚苯乙烯30%的模料即為較典型的高溫模料。中溫模料的熔點介于上述兩類模料之間，現(xiàn)用的中溫模料基本上可分為松香基和蠟基模料兩種。（2）模料性能的基本要求 熱物理性能：合適的熔化溫度和凝固區(qū)間、較小的熱膨脹和收縮、較高的耐熱性（軟化點）和模料在液態(tài)時應無析出物，固態(tài)時無相變；力學性能：主要有強度、硬度、塑性、柔韌性等；工藝性能：主要有粘度（或流