第六章 砂型铸造工艺
6 砂型铸造工艺
材料成型与控制工程专业
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§ 2-2 砂型铸造工艺分析
一、浇注系统
使金属液充满型腔,防止浇不足等; 控制液态金属流速和方向，防止 要 飞溅、氧化夹渣和气孔缺陷；
求 挡渣作用,排气；
调节各部分的温差,减少缩孔、变形等； 浇注系统结构简单,体积小等；
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（3）分型面应尽量选用平面
1 平直分型面可简化造型过程和模底板制造，易于保证铸件精 度
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机器造型中，如铸件形状需采用不平分型面，应尽量选用规则的 曲面，如圆或折面。这是因为上、下模底板表面曲度必须精确 一致，才能合箱严密。
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§1-5 砂型铸造工艺
二、造型和造芯工艺
3.机械造型的起模方法
材料成型与控制工程专业
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§ 2-2 砂型铸造工艺
三、砂型（芯）的烘干、合箱与浇注
1.砂型与砂芯的烘干 1）烘干作用 除去水分，提高强度和透气性，减少发气量， 使铸件不易产生气孔、砂眼、夹砂和粘砂等。 2)烘干原理 表面水分蒸发： 内部水分扩散：
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§ 2-3 砂型铸造工艺分析
三、分型面的选择原则
定义：指两半铸型相互接触的表面。 除了地面软床 造型、明浇的小件和实型铸造法以外，都要选择分 型面 “四少两便”： 少用砂芯、少用活块、少用三箱、 少用分型面、便于清理、便于合箱
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分型面一般在确定浇注位置后再选择。但分析各种分型面方案的优劣之后， 可能需重新调整浇注位置。生产中，浇注位置和分型面有时是同时确定的。 分型面的优劣，在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。应仔 细地分析、对比，慎重选择。
第六章 砂型铸造工艺
④ 浇注后待铸件凝固完毕，要及时卸除压铁和箱卡，以 减少铸件收缩阻力，避免裂纹。
铸件凝固冷却到一定温度后，把铸件从砂箱中取出，去掉铸件 表面及内腔中的型砂和芯砂的工艺过程称为落砂，落砂通常分为人 工落砂和机械落砂两种。
铸件在清理前后，必须除去浇注系统和冒口。中小型铸铁 件可以用锤打掉浇冒口。铸钢件一般用氧气切割或电弧切割来去 掉浇冒口。
二、型(芯)砂的紧实方法 (一) 对型(芯)砂紧实度的要求与测量 1. 紧实度对铸型性能的影响 （1）紧实度越大，铸型强度越大，透气性越差。 （2）铸型的紧实度高，蓄热系数也高。
（3）铸型紧实度高，浇注时型壁移动量小，铸件 尺寸精确，表面光洁。
2. 对型砂紧实度的要求
（1）要求铸型紧实度均匀； （2）要努力提高紧实度。
3. 紧实度的测量
铸型的紧实度应该用测量密度的方法来测量，而在 实际生产中常用测量铸型硬度的方法来间接 反映铸型的紧实度。
(二) 震击紧实和震击附加压紧实
1. 工作原理 震击紧实用震击造型机来完成。多以压缩空气为动力， 利用震击动能和惯性使型砂紧实。
(三) 压实、微震压实和高压紧实 1. 压实紧实 压实紧实是通过压实造型机来进行的，多以压缩空气为动力对型 砂压实紧实。 这种紧实较震击紧实工作效率高，噪音很小，机器结构也很简单。 它的缺点是型砂紧实度亦不均匀，上紧下松，适用于砂箱高度不超过 150mm 的较低的铸型，为使造型不致笨重，砂箱底面积大小一般不超 过800×600mm。 2. 微震压实造型 3. 高压压实
(1) 射线检验
(2) 超声波检验
(3) 压力试验
(一) 用腻子和环氧树脂修补
(二) 焊接修补
(三) 浸渗修补
1．砂型铸造常用的铸型有哪几类？各有何特点？如何根据铸件结构 特点、技术要求和生产性质等选择铸型种类？ 2．常用手工和机器造型方法有哪些？各有何特点？如何根据铸件特 点与生成性质等选择造型方法？ 3．对型砂紧实度有什么要求？各种紧实方法对紧实度有何影响？ 4．砂型和砂芯在什么情况下需要烘干？烘干有何作用？烘干原理是 怎么样的？如何控制烘干过程？ 5．铸件落砂、清理要完成哪些任务？使用哪些方法？它们的工作原 理、特点、工艺参数以及应用范围如何？ 6．清除砂芯常用哪些方法？如何提高清砂效果？ 7．应从哪几方面检验铸件缺陷？采用哪些检验方法和手段？
砂型铸造工艺流程
砂型铸造工艺流程砂型铸造——在砂型中生产铸件的铸造方法。
钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。
由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。
砂型铸造所用铸型一般由外砂型和型芯组合而成。
为了提高铸件的表面质量，常在砂型和型芯表面刷一层涂料。
涂料的主要成分是耐火度高、高温化学稳定性好的粉状材料和粘结剂，另外还加有便于施涂的载体（水或其他溶剂）和各种附加物。
[编辑本段]原料及工艺砂型制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。
最常用的铸造砂是硅质砂。
硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。
为使制成的砂型和型芯具有一定的强度，在搬运、合型及浇注液态金属时不致变形或损坏，一般要在铸造中加入型砂粘结剂，将松散的砂粒粘结起来成为型砂。
应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。
砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。
粘土湿砂型以粘土和适量的水为型砂的主要粘结剂，制成砂型后直接在湿态下合型和浇注。
湿型铸造历史悠久，应用较广。
湿型砂的强度取决于粘土和水按一定比例混合而成的粘土浆。
型砂一经混好即具有一定的强度，经舂实制成砂型后，即可满足合型和浇注的要求。
因此型砂中的粘土量和水分是十分重要的工艺因素。
粘土湿砂型铸造的优点是：①粘土的资源丰富、价格便宜。
②使用过的粘土湿砂经适当的砂处理后，绝大部分均可回收再用。
③制造铸型的周期短、工效高。
④混好的型砂可使用的时间长。
⑤砂型舂实以后仍可容受少量变形而不致破坏，对拔模和下芯都非常有利。
缺点是：①混砂时要将粘稠的粘土浆涂布在砂粒表面上，需要使用有搓揉作用的高功率混砂设备，否则不可能得到质量良好的型砂。
②由于型砂混好后即具有相当高的强度,造型时型砂不易流动，难以舂实,手工造型时既费力又需一定的技巧，用机器造型时则设备复杂而庞大。
砂型铸造工艺
3. 砂型铸造返回下一页粘土砂型概述粘土砂型可分为湿型、干砂型和表面烘干砂型。
三者之间的主要差别在于：湿型是造好的砂型不经烘干，直接浇入高温金属液体；干砂型是在合箱和浇注前将整个砂型送入窑中烘干；表面烘干砂型只在浇注前对型腔表层用适当方法烘干一定深度（一般5～10mm，大件20mm以上）。
目前，湿型砂是使用最广泛的、最方便的造型方法，大约占所有砂型使用量的60～70％，但是这种方法还不适合很大或很厚实的铸件。
表面烘干型与干型比，可节省烘炉，节约燃料和电力，缩短生产周期，所以曾在中型和较大型铸铁件的生产中推广过。
通常采用较粗砂粒（使有高的透气性），加入较多粘土和水分，有时还在型砂中加1～2％的木屑（提高抗夹砂结疤能力），其型腔表面必须涂敷涂料。
干型主要用于重型铸铁件和某些铸钢件，为了防止烘干时铸型开裂，一般在加入膨润土的同时还加入普通粘土。
干型主要靠涂料保证铸件表面质量。
其型砂和砂型的质量比较容易控制，但是砂型生产周期长，需要专门的烘干设备，铸件尺寸精度较差，因此，近些年的干型，包括表面烘干的粘土政型已大部分被化学粘结的自硬砂型所取代。
3.1 湿型铸造3.1.1湿型铸造特点湿型铸造法的基本特点是砂型（芯）无需烘干，不存在硬化过程。
其主要优点是生产灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现生产过程的机械化和自动化；材料成本低；节省了烘干设备、燃料、电力及车间生产面积；延长了砂箱使用寿命等。
但是，采用湿型铸造，也容易使铸件产生一些铸造缺陷，如：夹砂、结疤、鼠尾、粘沙、气孔、砂眼、胀砂等。
随着铸造科学技术的发展，对金属与铸型相互作用原理的理解更加深刻；对型砂质量的控制更为有效；加上现代化砂处理设备使型砂质量得到了一定保证；先进的造型机械使型砂紧实均匀，起模平稳，铸型的质量较高，促进了湿型铸造方法应用范围的扩大。
例如汽车、拖拉机、柴油机等工业中，质量在300～500kg以下的薄壁铸铁件，现都已成功地采用湿型铸造。
金属工艺学 第6章 砂型铸造
1.1 常见的造型（芯）方法
6.刮板造型(芯)
对大、中型具有等截面或回转体铸件造型时，为简单起见不用模样，采用一个与铸件或砂芯截面形状一致的木板（称为刮板）代替模样，根据砂型型腔或砂芯表面形状，引导刮板做旋转、直线或曲线运动，以形成型腔成为型芯。
2.2 铸型分型面的选择原则
6.为便于造型、下芯、合箱及检验铸件壁厚，应尽量使型腔及主要型芯位于下箱，但下箱型腔也不宜过深，并力求避免使用吊芯和大的吊砂。
选择分型面的上述原则，对于某个具体的铸件来说难以全面满足，有时甚至互相矛盾。因此，必须抓住主要矛盾、全面考虑，至于次要矛盾，则应从工艺措施上设法解决。
分型面一般在确定浇注位置后再选择。生产中，浇注位置和分型面有时是同时确定的，分型面的优劣，在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。
1.为了方便起模而不损坏铸型，分型面应选在铸件的最大截面上。
2.尽可能使全部或大部分铸件，或者加工基准面与重要的加工面处于同一半型内以防止错型，减小铸件尺寸偏差。
1.3 3D打印铸造砂型
3D打印实现了数字化砂芯的生产，替代传统的芯盒、模具，从CAD数据直接打印砂型和砂芯，实现砂型和砂芯的无模化打印生产，降低了整体生产成本与制造风险，非常适用于中小批量、高复杂度、短期快速等要求的产品制造。
1.3 3D打印铸造砂型
现阶段，行业生产砂型3D打印设备的厂家有德国Voxeljet公司、美国的ExOne公司、中国的峰华卓立、共享装备股份有限公司等。
2.1 浇注位置的选择原则
砂型铸造工艺流程（砂型铸造的8个基本步骤）
砂型铸造工艺流程（砂型铸造的8个基本步骤）砂型铸造工艺是以砂为主要造型材料制备铸型的一种铸造方法。
砂型铸造是最传统的铸造方法。
由于砂型铸造的自身特点(不受零件形状、大小、复杂程度及合金种类的限制，生产周期短，成本低)，因此砂型铸造依旧是铸造生产中应用最广泛的铸造方法，尤其是单件或小批量铸件!传统砂型铸造工艺的基本流程有以下几步：配砂、制模、造芯、造型、浇注、落砂、打磨加工、检验等步骤砂型铸造工艺流程图砂型铸造工艺示意图1，混砂阶段，制备型砂和芯砂，供造型所用，一般使用混砂机放入旧图和适量黏土就行搅拌。
混砂机2，制模阶段，根据零件图纸制作模具和芯盒，一般单件可以用木模、批量生产可制作塑料模具或金属模(俗称铁模或钢模)，大批量铸件可以制作型板。
现在模具基本都是用雕刻机所以制作周期大大缩短，制模一般需要2~10天不等。
铸造木模型板3，造型(制芯)阶段：包括了造型(用型砂形成铸件的形腔)、制芯(形成铸件的内部形状)、配模(把坭芯放入型腔里面，把上下砂箱合好)。
造型是铸造中的关键环节。
制芯造型4，熔炼阶段：按照所需要的金属成份配好化学成份，选择合适的熔化炉熔化合金材料，形成合格的液态金属液(包括成份合格，温度合格)。
熔炼一般采用冲天炉或者电炉(由于环保要求，冲天炉现在基本取缔，基本使用电炉)。
电炉熔炼铁水5，浇注阶段：用铁水包把电炉里融化的铁水注入造好的型里。
浇注铁水需要注意浇注的速度，让铁水注满整个型腔。
另外浇注铁水比较危险需要注意安全!铁水浇注6，清理阶段：浇注后等融熔金属凝固后，拿锤子去掉浇口并震掉铸件的砂子，然后使用喷砂机进行喷砂，这样铸件表面会显得很干净!对要求不严格的铸件毛坯经过检查基本就可以出厂了。
浇口去除机处理铸件喷砂机喷砂后的铸件7，铸件加工，对于一些有特别要求的铸件或一些铸造无法达到要求的铸件，可能需要简单加工。
一般使用砂轮或磨光机进行加工打磨，去掉毛刺，让铸件更光洁。
铸件简单打磨加工8，铸件检验，铸件检验一般在清理或加工阶段过程中，不合格的一般就已经发现挑出来了。
砂型铸造生产工艺流程
随着科技的进步，新型材料和技术的应用 不断推动着砂型铸造工艺的发展，铸件的 质量和性能得到了显著提升。
02 砂型铸造生产工艺流程
模具设计与制作
01
根据产品图纸或样品进行模具设计，确定模具结构、尺寸和材 料。
02
使用CAD软件进行三维建模，并优化设计以满足生产要求。
制作模具原型，进行试模和修正，确保模具的准确性和可靠性。
检测流程
根据产品图纸和技术要求，对铸件的各个部位进行尺寸和形位公差 的测量，记录数据并评估其是否符合标准或客户要求。
05 砂型铸造生产中的问题与 解决方案
气孔与缩孔
气孔
气孔是由于气体在金属液中未及时逸出而形成的 孔洞，通常出现在铸件表面或内部。
缩孔
缩孔是由于金属液在冷却过程中收缩而形成的孔 洞，通常出现在铸件内部。
01
02
03
04
浇注系统阻塞
由于金属液中的杂质或砂粒堵 塞浇注系统而导致的生产中断
。
解决方案
定期清理和检查浇注系统，控 制金属液的纯净度，加强过滤
和脱氧处理等。
模具损坏
由于模具材料、设计或使用不 当导致模具损坏或寿命缩短。
解决方案
选择合适的模具材料，优化模 具设计和制造工艺，加强模具
的维护和保养等。
04 砂型铸造质量控制与检测
化学成分检测
检测目的
确保铸件材料的化学成分符合标准要求，满足产品性能和使用要 求。
检测பைடு நூலகம்法
采用化学分析法对铸件材料进行成分分析，如使用光谱分析仪、 滴定分析等。
检测流程
采集铸件样品，进行破碎、研磨、溶解等处理，然后进行化学分 析，得出各元素的含量。
金相组织检测
砂型铸造的工艺过程
（3）铸件的使用性能——指铸件能满足使用要求
的性能。使用性能有在强力、高速、磨耗、腐蚀、高
热等不同条件下的工作性能、切削加工性能、焊接性
能、运转性能等。
漯河技师学院机械系
二、 铸件的缺陷
漯河技师学院机械系
两箱造型
三箱造型
用若干块砂芯组合成铸型，而不需要 砂箱。它可提高铸件的精度，但成本高 。
地坑造型
组芯造型 整模造型 挖砂造型
假箱造型
分模造型 活块造型 刮板造型
适用于批量生产形状复杂的铸件 漯河技师学院机械系
两箱造型
三箱造型
模样是整体的，铸件分型面为平面，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 。
假箱造型
分模造型 活块造型 刮板造型
漯河技师学院机械系
两箱造型
三箱造型
铸型由成对的上型和下型构成，操作简单。
地坑造型
组芯造型 整模造型 挖砂造型
假箱造型
分模造型 活块造型 刮板造型
适用于各种生产批量和各种大小的铸件 漯河技师学院机械系
两箱造型
三箱造型
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。操作费工。
地坑造型
组芯造型 整模造型 挖砂造型
假箱造型
分模造型 活块造型 刮板造型
主要适用于具有两个分型面的铸件的 单件或小批量生产 。 漯河技师学院机械系
两箱造型
三箱造型
在地基上挖坑，并利用挖出的地坑进行造型
地坑造型
组芯造型 整模造型 挖砂造型
假箱造型
分模造型 活块造型 刮板造型
主要用于大型铸件 漯河技师学院机械系
合型——又称合箱，是将铸型的各个组元，如上型、
砂型铸造的工艺流程
砂型铸造的工艺流程砂型铸造是一种常见的铸造工艺，用于制造各种金属零件。
下面，我将介绍一下砂型铸造的工艺流程。
首先，选择适合的铸造砂料。
铸造砂料通常由一种或多种天然或人工砂料组成，如石英砂、膨胀砂和粘土等。
这些砂料具有良好的耐火性和流动性。
接下来，准备铸型。
铸型通常由两部分构成，一部分是上模，一部分是下模。
上模是用于形成零件外表面的模具，下模用于形成零件的内部和底部。
根据零件的设计要求，将上下模制作成相应的几何形状。
然后，将上下模合并成一个完整的铸型。
上模和下模之间通常需要设有进料和排气系统。
进料系统用于将熔融金属引导到模腔，并填满整个零件。
排气系统用于排除模腔内的气体，以防止产生气泡。
接着，将铸型充填粘土砂料。
通过在铸型中加入一定量的濕砂，并使用振动或敲击方法使砂料均匀分布和密实，形成一个坚固的砂型。
这个过程被称为砂型充填。
然后，将砂型进行整型和整平。
使用各种工具和设备对砂型进行加工，以确保其与零件的设计要求一致。
去除不必要的砂块和砂角，并确保砂型表面平整。
接下来，进行预烘干和烘干。
将砂型放入烘炉中进行预烘干，以去除砂型中的残留水分。
然后，将砂型放入更高温度的烤箱中进行烘干，以确保砂型具有足够的强度和耐火性。
最后，进行金属浇注和冷却。
将预热的金属液体倒入铸型中，填满整个模腔，并保持一定的冷却时间，以确保熔融金属凝固成型。
一旦金属凝固，就可以取出铸件。
总的来说，砂型铸造是一种简单而有效的铸造工艺，适用于制造各种形状和大小的金属零件。
它具有成本低、生产周期短、适用范围广等优点，在各个行业中得到了广泛应用。
砂型铸造技术
砂型铸造技术当直接形成铸型的原材料主要为砂子，且液态金属完全靠重力充满整个铸型型腔，在砂型中生产铸件的铸造方法，称为砂型铸造。
砂型铸造原料来源丰富，生产批量和铸件尺寸不受限制、成本低廉，是最常用的铸造方法，砂型铸件目前约占铸件总产量的90%。
一、砂型铸造的工艺过程砂型铸造的工艺过程如下图所示。
下图为砂型铸造生产套筒铸件的工艺流程示意图。
二、模样和芯盒模样是用来形成铸型型腔的工艺装备,按组合形式，可分为整体模和分开模。
芯盒是制造砂芯或其他种类耐火材料芯所用的装备。
模样和芯盒由木材、金属或其他材料制成。
木模样具有质轻、价廉和易于加工等优点，但强度和硬度较低，易变形和损坏，常用于单件小批量生产。
金属模样强度高，尺寸精确，表面光洁，寿命长，但制造较困难，生产周期长，成本高，常用于机器造型和大批量生产。
芯盒是制造砂芯或其他种类耐火材料芯所用的装备。
三、造型材料制造铸型或型芯用的材料，称为造型材料。
一般指砂型铸造用的材料，包括砂、有机或无机粘结剂、水和其他附加物。
型砂有原砂、粘结剂、附加物、旧砂和水组成。
合理选用和配制造型材料，对提高铸件质量，降低成本具有重要意义。
（铸型是指用型砂、金属或其他耐火材料制成，包括形成铸件形状的空腔、型芯和浇冒口系统的组合整体。
）造型材料应具有良好的流动性，以便于造出轮廓完整、清晰而准确的砂型（芯）；足够的强度，可保证铸型在制造、搬运及浇注时，不致变形或毁坏；良好的透气性，可保证气体及时从液态金属中排出，避免铸件产生气孔缺陷；高的耐火度，可保证型砂在高温液态金属作用下不熔化，避免铸件产生粘砂缺陷。
四、造型和制芯造型是指用型砂、模样、砂箱等工艺装备制造砂型的过程。
制芯是将芯砂制成符合芯盒形状的砂芯的过程。
1 造型1）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，主要有以下几种方法：（1）整体模造型特点：模样为一整体，分型面为一平面，型腔在同一砂箱中，不会产生错型缺陷，操作简单。
砂型铸造工艺流程及所需材料
2. 铸造工艺准备工作
2.3 铸造原材料的准备 铸造合金的种类：铸铁（灰口铸铁、白口铸铁）、铸钢（碳钢、低
合金钢、高合金钢）、铸造铝合金（铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金、 铝锌合金、铝锂合金等）、铸造铜合金（铸造黄铜、铸造青铜等）、镁 合金、轴承合金、钛合金、高温合金等。
为了获得化学成分合格的铸造合金，减少有害元素的含量，所采用 的金属原材料必须满足一定技术需求。
铸造用型砂的种类可分为石英砂、镁砂、橄榄石砂、锆英石砂、石 灰石砂、黏土砂、水玻璃砂、树脂砂、油砂等。
为获得优质的铸件和良好的技术经济效果，型砂按一定比例混合后， 应具有以下性能：
a、良好的成型性；
b、足够的强度；
c、一定的透气性；
d、较小的吸湿性；
e、较低的发气量；
f、较高的耐火度；
g、较好的退让性、溃散性和耐用性。
3.6 落砂 人工落砂：主要用于单件小批生产，对于有色合金铸件，基本上都
采用手工落砂。 机械落砂：效率高，但机器易损坏，维修调整困难，且噪声大。 清除砂芯的方法主要有水力清砂除芯法、水爆清砂除芯法等。
3.7 清理 铸件浇注后必须除去浇注系统和冒口，并进行表面清理去除铸件内
外的黏砂、分型面和芯头处的披缝、毛刺、冒口切除痕迹。 3.8 表面处理
铸件在进行上述处理以后，还需进行表面处理，防止铸件在使用过 程中发生腐蚀。
4.铸件质量检验与缺陷修补
4.1 铸件质量检验方法 铸件质量包括铸件的内在质量、外表质量、使用质量等。为了保证
铸件质量，铸造生产的各个环节，特别是清理后，都要进行质量检验。 具体的检验方法有：
a、外观缺陷检验； b、表面缺陷检验； c、内部缺陷检验； 此外，还需要进行铸件质量进行射线检验。 4.2 铸件常见缺陷 铸造工艺过程复杂，影响铸件质量的因素很多，往往由于原料控制 不严，工艺方案不合理，生产操作不当，管理制度不完善等原因，会使 铸件产生各种铸造缺陷。
砂型铸造工艺流程及所需材料
2. 铸造工艺准备工作
2.3 铸造原材料的准备 铸造合金的种类：铸铁（灰口铸铁、白口铸铁）、铸钢（碳钢、低 合金钢、高合金钢）、铸造铝合金（铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金、 铝锌合金、铝锂合金等）、铸造铜合金（铸造黄铜、铸造青铜等）、镁 合金、轴承合金、钛合金、高温合金等。 为了获得化学成分合格的铸造合金，减少有害元素的含量，所采用 的金属原材料必须满足一定技术需求。
d、泡沫塑料：密度小，重量轻，制造简便，但模样表面不够光滑，易撞 破，只能使用一次。
2. 铸造工艺准备工作
2.2 铸造工艺装备准备 模板一般有模底板、模样、浇冒口系统和定位销等装配而成。模板 主要用于在铸型中形成铸件外轮廓、浇冒口系统及芯头等部分的型腔和 分型面。常用的模底板材料有：铸造铝合金，铸铁，铸钢，木材，塑料 等。 砂箱是铸件生产中必备的工艺装备之一，在设计零件的铸造工艺是 就要考虑到砂箱的选用和设计。
4.铸件质量检验与缺陷修补
缺陷名称 气孔 缩孔与松孔 特征 在铸件内部或表面有大小不等的光滑孔洞 缩孔多分布在铸件厚断面处，形状不规则，孔内粗 糙
砂眼
黏砂 冷隔
在铸件内部或表面有型砂充塞的孔眼
铸件沿分型面有相对位置错移 铸件上有未完全融合的缝隙或坑洼，其交接处是圆 滑的
浇不足
裂纹 错型
铸件未被浇满
铸件开裂、开裂处金属表面有氧化膜 铸件沿分型面有相对位置错移
4.铸件质量检验与缺陷修补
4.3 铸件缺陷的修补
修补方法
矫正 电焊 气焊 钎焊 熔补 浸渗 用于校正变形的铸件 主要用于铸钢件，其次用于铸铁与非铁合金铸件 多用于铸铁与有色合金，铸钢件用得很少 修补铸铁件和有色合金铸件的孔洞与裂纹等，但零件使用温度不能过高 多用于熔补铸铁件的大孔洞与浇不到等局部缺陷 修补非加工面上的渗漏缺陷，用于承受水压检验压力不高的容器铸件， 或渗漏不很严重的铸件 修补不影响使用性能的孔洞、偏析等缺陷
砂型铸造工艺设计
数字化转型
利用计算机技术实现铸 造过程的数字化控制， 提高生产效率和产品质
量。
环保节能
采用环保材料和节能技 术，降低铸造过程中的
能耗和污染排放。
智能化制造
结合物联网、大数据等 技术，实现铸造生产线 的智能化管理，提高生
产效率。
定制化生产
满足个性化需求，实现 定制化生产，提高产品 附加值和市场竞争力。
工艺流程
主要包括模具制作、型砂 配置、模具填充、金属浇 注、冷却和脱模等步骤。
砂型铸造工艺的重要性
应用广泛
砂型铸造工艺适用于各种 金属材料和复杂形状铸件 的生产，具有较高的灵活 性和适应性。
成本较低
砂型铸造工艺相对其他铸 造方法成本较低，能够降 低生产成本，提高经济效 益。
高效生产
砂型铸造工艺具有较高的 生产效率和规模化生产能 力，能够满足大规模生产 的需求。
砂型铸造工艺设计
contents
目录
• 引言 • 砂型铸造工艺流程 • 砂型铸造材料选择 • 砂型铸造工艺优化 • 砂型铸造工艺应用与发展
01 引言
砂型铸造工艺简介
01
02
03
定义
砂型铸造是一种使用砂型 模具进行金属铸件生产的 工艺。
历史
砂型铸造工艺起源于古代， 随着技术的发展不断改进， 至今仍广泛应用于工业生 产。
未来砂型铸造工艺展望
创新材料应用
探索新型铸造材料，提高产品 性能和降低成本。
智能检测与质量控制
利用先进检测技术实现铸造过 程的实时监控和质量控制。
绿色铸造
推动环保法规的实施，实现铸 造行业的绿色可持续发展。
国际化合作与交流
加强国际合作与交流，引进先 进技术和管理经验，提升我国
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三、浇 注
(一) 浇注前的准备工作 铸型合箱紧固后浇注前应做好下述浇注准备工作： (1) 了解浇注合金的种类、牌号、待浇注铸型的数量和估算所需金属液 的重量。 (2) 检查浇包的修理质量、烘干预热情况及其运输与倾转机构的灵活性 和可靠牲。 (3) 熟悉各种铸型在车间所处的位置，以确定浇注次序。
(4) 检查浇口、冒口圈的安放及铸型的紧固情况。
向石英砂中加入适量的粘土和水分，混制而成的型砂称为湿型砂。
经过烘干的砂型称为干型。
铸型表面仅有一层很薄的型砂被干燥，铸型其余部分仍然是湿的。
二、砂型铸造的工艺流程
Hale Waihona Puke 原砂 粘结剂 水 附加物体 混砂
回性
松砂
一、造型(芯)方法 造型(芯)方法按机械化程度可分为手工造型(芯)和机 器造型(芯)两大类。 (一) 手工造型(芯) 手工造型是指用手工完成紧砂、起模、修整及合箱等主要 操作的造型(芯)过程。 (二) 机器造型(芯) 用机器全部地完成或至少完成紧砂操作的造型工序，称为机器造型。
(1) 射线检验
(2) 超声波检验
(3) 压力试验
(一) 用腻子和环氧树脂修补
(二) 焊接修补
(三) 浸渗修补
1．砂型铸造常用的铸型有哪几类？各有何特点？如何根据铸件结构 特点、技术要求和生产性质等选择铸型种类？ 2．常用手工和机器造型方法有哪些？各有何特点？如何根据铸件特 点与生成性质等选择造型方法？ 3．对型砂紧实度有什么要求？各种紧实方法对紧实度有何影响？ 4．砂型和砂芯在什么情况下需要烘干？烘干有何作用？烘干原理是 怎么样的？如何控制烘干过程？ 5．铸件落砂、清理要完成哪些任务？使用哪些方法？它们的工作原 理、特点、工艺参数以及应用范围如何？ 6．清除砂芯常用哪些方法？如何提高清砂效果？ 7．应从哪几方面检验铸件缺陷？采用哪些检验方法和手段？
二、型(芯)砂的紧实方法 (一) 对型(芯)砂紧实度的要求与测量 1. 紧实度对铸型性能的影响 （1）紧实度越大，铸型强度越大，透气性越差。 （2）铸型的紧实度高，蓄热系数也高。
（3）铸型紧实度高，浇注时型壁移动量小，铸件 尺寸精确，表面光洁。
2. 对型砂紧实度的要求
（1）要求铸型紧实度均匀； （2）要努力提高紧实度。
(5) 清理浇注场地，保证浇注安全。
(二) 浇注工艺
为了获得合格铸件，必须控制浇注温度、浇注速度，严格遵守 浇注操作规程。
(1) 浇注温度
浇注温度对铸件质量影响很大，因此应根据合金种类、铸件结构和 铸型特点确定合理的浇注温度范围。金属液由炉中注入浇包时，温 度都会降低。
(2) 浇注操作要点 ① 浇注之前需除去浇包中金属液面上的熔渣。 ② 依规定的浇注速度和时间范围进行浇注。 ③ 有冒口的铸型，浇注后期应按工艺规范进行 点注和补注。
§6—3砂型(芯)的烘干、合箱与浇注
一、砂型与砂芯的烘干 (一) 烘干的作用 以除去其水分，提高其强度和透气性，减少发气量，使铸件不易 产生气孔、砂眼、夹砂和粘砂等缺陷，从而保证铸件的质量。 (二) 烘干原理 砂型和砂芯是多孔性物体，其水分的去除大致可分为两步进行： 表面水分的蒸发和内部水分的迁移(扩散)。因此，砂型或砂芯的 干燥速度决定于表面层水分蒸发的速度和内部水分的扩散速度。 表面水分蒸发速度与饱和水蒸气压力与炉气中水蒸气压力的差成 正比。水分迁移的速度决定于砂型内外的湿度梯度和温度梯度。
④ 浇注后待铸件凝固完毕，要及时卸除压铁和箱卡，以 减少铸件收缩阻力，避免裂纹。
铸件凝固冷却到一定温度后，把铸件从砂箱中取出，去掉铸件 表面及内腔中的型砂和芯砂的工艺过程称为落砂，落砂通常分为人 工落砂和机械落砂两种。
铸件在清理前后，必须除去浇注系统和冒口。中小型铸铁 件可以用锤打掉浇冒口。铸钢件一般用氧气切割或电弧切割来去 掉浇冒口。
3. 紧实度的测量
铸型的紧实度应该用测量密度的方法来测量，而在 实际生产中常用测量铸型硬度的方法来间接 反映铸型的紧实度。
(二) 震击紧实和震击附加压紧实
1. 工作原理 震击紧实用震击造型机来完成。多以压缩空气为动力， 利用震击动能和惯性使型砂紧实。
(三) 压实、微震压实和高压紧实 1. 压实紧实 压实紧实是通过压实造型机来进行的，多以压缩空气为动力对型 砂压实紧实。 这种紧实较震击紧实工作效率高，噪音很小，机器结构也很简单。 它的缺点是型砂紧实度亦不均匀，上紧下松，适用于砂箱高度不超过 150mm 的较低的铸型，为使造型不致笨重，砂箱底面积大小一般不超 过800×600mm。 2. 微震压实造型 3. 高压压实
(三) 烘干过程 (1) 升温预(匀)热阶段 (2) 高温加热，水分大量蒸发阶段 (3) 炉内冷却阶段 (四) 烘干方法 (1) 表面烘干 (2) 整体烘干
二、合 箱 合箱就是把砂型和砂芯按要求组合在一起成为铸型的过程。习惯上也称 拼箱、配箱或扣箱。 合箱工作一般按以下步骤进行： (1) 全面检查、清扫、修理所有砂型和砂芯，特别要注意检查砂芯的烘 干程度和通气道是否通畅。不符合要求者，应进行返修或废弃。 (2) 按下芯次序依次将砂芯装入砂型，并严格检查和保证铸件壁厚、 砂芯固定、芯头排气和填补接缝处的间隙。 (3) 仔细清除型内散砂，全面检查下芯质量，在分型面上沿型腔外围 放上一圈泥条或石棉绳，以保证合箱后分型面密合，避免液态金属从 分型面间隙流出。随后即可正式合上箱。 (4) 放上压铁或用螺栓、金属卡子固紧铸型。放好浇口杯、冒口圈。在分 型面四周接缝处抹上砂泥以防止跑火。最后全面清理场地，以便安全方 便地浇注。
(1) 手工清理： (2) 滚筒表面清理： (3) 喷、抛丸表面清理：
有些铸件经过上述处理以后，还需进行表面处理。如镁合金铸 件在吹砂后需进行表面氧化处理，在表面生成一层致密而又有保护 作用的薄膜，防止或减轻镁合金在使用过程中产生腐蚀
外观缺陷的检验是一种最简单的方法。
(1) 荧光探伤法
(2) 着色法