铸造造型材料2-1
铸造造型的名词解释
铸造造型的名词解释铸造，作为一种重要的金属加工方式，是通过将熔融金属注入至特定模具中，经过冷却凝固后，进行形状复制的过程。
而铸造造型则是指在这个过程中，所采用的各种模具和形状设计。
1. 材料选择与准备铸造造型的第一步是选择适合铸造的材料。
在金属铸造中，通常使用的材料包括铸铁、铸钢、铝合金等。
不同的材料有不同的特性和适用范围，需要根据所需产品的要求选择合适的材料。
在准备时，需要对所选材料进行适当的预处理，例如除去杂质、调整成分等。
2. 模具设计与制作模具是铸造造型的核心部分，决定了最终铸件的形状和尺寸。
模具可以分为砂型、金属型、陶瓷型等多种类型，选择合适的模具取决于铸件的要求和铸造工艺。
模具的制作需要根据产品的设计图纸来进行，其中包括模具的结构、内部通道、卡位等细节。
3. 铸造工艺与操作在进行铸造造型时，需要进行一系列的工艺步骤和操作。
首先是将选定的材料加热至熔化状态，通常是通过高温炉进行。
然后将熔融金属注入到模具中，并控制注入的速度和压力，以确保铸件的完整性和质量。
接着是待金属冷却凝固后，进行模具的拆卸和铸件的取出。
最后是对铸件进行表面整理、去除毛刺和尺寸检验等后续工序。
4. 质量控制与改进铸造造型是一个复杂的过程，需要严格的质量控制，以确保最终的产品满足设计要求。
常见的质量控制手段包括完善的工艺参数、严格的检验标准、合理的检测方法等。
同时，铸造造型也需要不断进行改进和优化，通过调整工艺、改进模具设计等方式提高产品的质量和性能。
总结：铸造造型作为一种重要的金属加工方式，对于制造业具有不可替代的意义。
它通过选择合适的材料和模具，并经过精心设计和操作，实现了金属产品的复制和生产。
铸造造型需要高度的技术水平和经验积累，同时也需要不断的创新和改进，以适应不断变化的市场需求。
只有不断提高铸造造型的质量和效率，才能更好地满足用户的需求，推动制造业的发展与进步。
砂型铸造的基本过程 Jun-2014
•砂型铸造的基本过程/20111213/62031.html•砂型铸造有六个基本步骤:1) 把模样放入砂中制成一个模具。
2) 在浇注系统中把原型和砂子接合起来。
3) 把模样去掉。
4) 把模具的空隙用熔化了的金属填充起来。
5) 让金属冷却。
6) 把砂型模具敲掉取出铸件。
砂型铸造案例项目导入：轴承座铸件的造型工艺方案。
铸件简图：轴承座如图2-1所示。
铸件材料：HT150。
体积参数：轮廓尺寸240mm´65mm´75mm，铸件重量约5kg。
生产性质：单件生产。
项目要求：确定铸件的造型工艺方案并完成造型操作。
图2-1 轴承座将液体金属浇入用型砂捣实成的铸型中，待凝固冷却后，将铸型破坏，取出铸件的铸造方法称为砂型铸造。
砂型铸造是传统的铸造方法，它适用于各种形状、大小及各种常用合金铸件的生产。
套筒的砂型铸造过程如图2-2所示，主要工序包括制造模样型芯盒、制备造型材料、造型、制芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理与检验等。
图2-2 套筒的砂型铸造过程铸件生产前需根据零件图绘制出铸造工艺图，铸造工艺图是在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的图形。
其中包括：浇注位置，铸型分型面，型芯的数量、形状、尺寸及其固定方法，加工余量，收缩率，浇注系统，起模斜度，冒口和冷铁的尺寸和布置等。
铸造工艺图是指导模样(型芯盒)设计、生产准备、铸型制造和铸件检验的基本工艺文件。
砂型铸造主要工序包括：(1) 根据零件图制造模样和型芯盒；(2) 配制性能符合要求的型(芯)砂；(3) 用模样和型芯盒进行造型和造芯；(4) 烘干型芯(或砂型)并合型；(5) 熔炼金属并进行浇注；(6) 落砂、清理和检验。
2.1.1 常用造型工模具1. 砂箱制造砂型时，需要用一种无底、无盖并围绕砂型的框架，以防型砂捣实时向外挤出，这种框架就叫做砂箱，砂箱的作用是便于造型，便于翻转砂型及搬运砂型。
砂箱可紧固着在它里面所捣实的型砂，它的四壁可承受金属液对型砂的侧压力，砂箱附有合型时的对准装置及吊运翻箱和夹紧装置，如图2-3所示。
机械制造基础(02-1毛坯的成形)
金属毛坯的成形（典型模锻件）
金属毛坯的成形（锤上锻模）
金属毛坯的成形（零件的模锻过程）
金属毛坯的成形（冲压）
冲压：使板料经分离或成形而得到制件的加工方法。 特点： 1.操作简便，易于实现机械化和自动化，生产率高，成本 低。 2.冲压件精度高，表面质量好，互换性好，可直接使用。 3.冲压件质量轻，强度、刚度高，有利于减轻结构重量。 4.模具制造复杂，周期长、成本高。 5.对板材有要求，应具有良好的塑性，厚度小于8mm。
锻压加工：是利用金属的塑性变形以得到一定形状的制件 并可提高或改善制件力学性能或物理性能的加工方法，它 是锻造和冲压的总称。
金属毛坯的成形（锻造）
锻造：在加压设备及工（模）具的作用，使坯料或铸锭产 生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和 质量的锻件的加工方法。 锻造的特点： 1.锻造能提高材料的致密度，细化晶粒，改善偏析，流线 合理分布，因此锻件的力学性能较高。 2.锻造难于锻出形状复杂，尤其是复杂内腔的锻件。
锻造分类：自由锻、模锻、胎模锻。
金属毛坯的成形（自由锻）
自由锻：只用简单的通用性锻造工具，或在锻造设备的 上下砧之间直接使坯料变形而获得锻件的锻造方法。
特点： 1.可以加工各种大小的锻件，对于大型锻件，自由锻是 唯一的生产方法。 2.生产准备时间短。 3.生产率低，劳动强度大。 4.锻件形状简单，精度低，加工余量大，适用于单件小 批量生产。
金属毛坯的成形（冲模）
冲模的分类： 1.简单模 2.连续模
3.复合模
金属毛坯的成形（焊接）
焊接：通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充 材料，使焊件达到原子间结合的一种加工方法。
特点： 1.加工范围广，可加工大型构件和复杂构件，以及良好 的密封性构件。 2.经济性好。 3.加热冷却不均匀，造成焊件接头处的组织性能不均匀， 并且焊件易产生内应力和变形。
铸造造型材料(精)
铸钢件生产技术课程Fra bibliotek铸造造型材料
造型材料 造型材料与铸造生产的关系 型砂的分类
型砂应具备的基本性能
影响型砂性能的要素
造型材料
造型材料——凡是用来制作铸型或型芯的原材料 及由各种原材料按一定比例配制而成的工作混合 料。 型砂——用来制作铸型的工作混合料。 芯砂——用来制作型芯的工作混合料。 粘结剂— 用来粘结砂粒，使型芯砂有一定强度的 工作混合料。 附加物—用来改善型芯砂性能而加入的其他材料 涂料——用来涂敷型腔或型芯表面，以改善其表 面性能的工作混合料。
影响型砂性能的要素
1.原材料。各种原材料的类型、性能和质量。 2.配比。型砂中不同原材料的配比。 3.配制工艺。配制型砂的配制工艺、方法。 4.配制设备。配制型砂设备的选择和使用。 5.型砂性能检验。型砂性能的检测设备和方 法。
造型材料
造型材料 原砂——是骨干材料； 按理化特性分为：石英质原砂和非石英质原砂 按成砂过程分为：天然砂和人造砂 粘结剂 ——是中间材料；分为有机粘结剂和无机 粘结剂 涂料、附加物——是辅助材料。 型芯砂的质量好坏与造型材料的理化性能有直接 的影响。
造型材料与铸造生产的关系
铸造造型材料的类型、质量、性能、使用 等关系到： 铸件质量。 铸件生产成本。 铸造生产效率。 铸造生产环境。 所以，铸造工作者很重视造型材料的类型、 质量、性能和使用等相关问题。
关系铸件成本
型砂在铸造生产中的作用极为重要，因型
砂的质量不好而造成的铸件废品约占铸件 总废品的30～50%。
型砂的分类
型砂的分类
型砂应具备的基本性能
1.良好的造型性能。包括流动性能、可塑性、韧 性、不粘模性。 2.足够的强度。包括湿强度、干强度、热湿强度、 高温强度。 3.一定的透气性、较小的吸湿性、较低的发气性。 4.较高的耐火度、较好的化学稳定性能。 5.较好的退让性和溃散性。
铸造造型材料介绍
目录
CONTENTS
一
造型材料概述
二 型（芯）砂性能及检测方法
三
铸造用原砂
四
树脂砂工艺
五
铸造用涂料
一 造型材料概论
造型 材料
1、造型材料的重要性
对铸件质量的影响 对生产效率和成本的影响 对环境的影响
提质 降本 生态
2、型（芯）砂的基本组成和造型原材料的分类
1—原砂沙粒 2—黏结剂 3—附加物 4—微孔（空隙）
适合呋喃树脂的偶联剂：γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，商品 名KH550。一般加入量为树脂的0.2% ～0.3%。
6、配方及配制方法
（1）一般配方：树脂加入量（占原砂质量分数）0.8%～1.5% 固化剂加入量（占树脂质量分数）25%～50% 添加剂加入量（占树脂质量分数）0.1%～0.3%
（2）配制方法： 间歇式混砂机（碗式混砂机）
3.62 2.23
铸钢再生砂 铸铁再生砂
铸钢： 2.25% 铸铁： 3.56%
（5） 颗粒形状
圆形砂 （ ○ ） 钝角形砂（ □ ） 尖角形砂（ △ ） 椭圆形砂（ ○ － □ ） 方形砂 （ ○ － △ ）
2、特种砂
（1） 铬矿砂
（2） 刚玉砂
（3） 石灰石砂 （4） 锆砂 （5） 镁砂 （6） 其他砂种（橄榄石砂、铝矾土砂、碳质砂等）
水玻璃砂
CO2硬化水玻璃砂 自硬水玻璃砂
物理硬化水玻璃砂
用其他黏结剂的型砂
植物油砂芯
油砂
合脂砂 渣油砂
热芯盒砂
人工合成树脂砂
覆膜砂 冷芯盒砂
自硬树脂砂
二、型（芯）砂的性能及检测方法
1 强度
5 发气性
铸造造型材料
铸造造型材料铸造是一种常见的金属加工方法，通过将熔化的金属注入模具中，然后冷却凝固成型。
在铸造过程中，选择合适的造型材料对于产品的质量和性能有着至关重要的影响。
本文将介绍几种常见的铸造造型材料及其特点。
首先，砂型是最常用的造型材料之一。
砂型铸造是指使用砂型作为铸造模具的一种铸造方法。
砂型铸造具有模具制作简单、成本低廉、适用范围广泛等优点。
砂型铸造可分为湿砂型铸造和干砂型铸造两种类型。
湿砂型铸造是指在模具中填充湿砂，然后将其振实成型；而干砂型铸造则是指在模具中填充干砂，然后采用振实或压实的方式成型。
砂型铸造的材料主要包括砂、粘结剂和水。
砂型铸造适用于各种形状和大小的铸件，广泛应用于汽车、机械、船舶等行业。
其次，金属型是另一种常见的造型材料。
金属型铸造是指使用金属型作为铸造模具的一种铸造方法。
金属型铸造具有模具寿命长、铸件表面质量高、尺寸精度高等优点。
金属型铸造可分为永久金属型铸造和临时金属型铸造两种类型。
永久金属型铸造是指使用铁、钢等金属材料制作的模具，可重复使用多次；而临时金属型铸造则是指使用铝、铜等金属材料制作的模具，通常用于小批量生产。
金属型铸造的材料主要包括铸造金属、模具材料和涂料。
金属型铸造适用于要求尺寸精度和表面质量较高的铸件，广泛应用于航空、航天、国防等高端领域。
最后，陶瓷型是一种特殊的造型材料。
陶瓷型铸造是指使用陶瓷型作为铸造模具的一种铸造方法。
陶瓷型铸造具有高温抗热、耐磨耐腐蚀、尺寸稳定等优点。
陶瓷型铸造主要应用于高温合金、不锈钢、耐热合金等特殊材料的铸造。
陶瓷型铸造的材料主要包括陶瓷型材料、粘结剂和填料。
陶瓷型铸造适用于高温、高压、腐蚀等恶劣环境下的铸造，广泛应用于航空发动机、航空航天等领域。
总之，不同的铸造造型材料具有各自独特的特点和适用范围，选择合适的造型材料对于产品的质量和性能至关重要。
在实际应用中，需要根据具体的铸造要求和工艺条件，综合考虑各种因素，选择最合适的造型材料，以确保铸件质量和生产效率的提高。
铸钢件生产工艺要求及质量标准
铸钢件生产工艺要求及质量标准一、混砂工艺标准（一)材料要求：1、造型砂：符合GB9442—88 、JB435-63细粒砂要求，一般选用二氧化硅含量较高的天然砂或石英砂，原砂粒度根据铸件大小及壁厚确定，原砂的含泥质量分数应小于2％，原砂中的水份必须严格控制，且一般应进行烘干.2、水玻璃:水玻璃模应根据铸件大小来确定。
(1）小砂型（芯）为加速硬化采用选用M=2。
7-3。
2的高模数水玻璃。
（2）中型砂型（芯）可选用M=2.3—2。
6的水玻璃.(3)生产周期长的大型砂型（芯）选用M=2。
0—2。
2的低模数水玻璃。
（二）混制比例（质量分数％）造型砂/水玻璃=100：6～8（三）混制时间：一般情况下混制5分钟,室温或水玻璃密度较大时可适当延长混砂时间.（四）混制后要求：混制好的造型砂要求无块状或团状，流动性较好。
二、造型工艺要点:（一）基本原则：1、质量要求高的面或主要加工面应放在下面.2、大平面应放在下面。
3、薄壁部分应放在下面。
4、厚大部分应放在上面。
5、应尽量减少砂芯的数量.6、应尽量采用平直的分型面.(二)基本要求：1、木模:要求轮廓完整，无裂纹、无破损、无残缺，表面光洁,尺寸符合铸造工艺图纸要求,并经常进行尺寸校验。
2、砂箱：砂箱的尺寸大小应根据木模规格确定，大、中型砂箱应焊接箱筋。
3、浇注系统：根据铸件的结构特点的工艺要求，选择适宜的浇注系统,通常采用顶注式、底注式。
（1）浇注系统设置基本原则：浇口、冒口安放位置合理，大小适宜不妨碍铸件收缩，便于排气、落砂和清理,应使铸型尺寸尽量减少，简化造型操作，节省型砂用量和降低劳动强度。
（2)内浇道位置的注意事项。
1)内浇道不应设在铸件重要部位.2)应使金属液流至型腔各部位的距离最短。
3）应不使金属液正面冲击铸型和砂芯。
4）应使金属液能均匀分散，快速地充满型腔。
5）不要正对铸型中的冷铁和芯撑。
4、冒口（1）冒口设置基本原则：1）根据铸件的结构和工艺要求正确选择冒口的形状、大小和安放位置。
铸钢件生产工艺要求及质量标准
铸钢件生产工艺要求及质量标准一、混砂工艺标准（一）材料要求：1、造型砂：符合GB9442-88 、JB435-63细粒砂要求，一般选用二氧化硅含量较高的天然砂或石英砂，原砂粒度根据铸件大小及壁厚确定，原砂的含泥质量分数应小于2%，原砂中的水份必须严格控制，且一般应进行烘干。
2、水玻璃：水玻璃模应根据铸件大小来确定。
（1）小砂型（芯）为加速硬化采用选用M=2.7—3.2的高模数水玻璃。
（2）中型砂型（芯）可选用M=2.3—2.6的水玻璃。
（3）生产周期长的大型砂型（芯）选用M=2.0—2.2的低模数水玻璃。
（二）混制比例（质量分数%）造型砂/水玻璃=100：6～8（三）混制时间：一般情况下混制5分钟，室温或水玻璃密度较大时可适当延长混砂时间。
（四）混制后要求：混制好的造型砂要求无块状或团状，流动性较好。
二、造型工艺要点：（一）基本原则：1、质量要求高的面或主要加工面应放在下面。
2、大平面应放在下面。
3、薄壁部分应放在下面。
4、厚大部分应放在上面。
5、应尽量减少砂芯的数量。
6、应尽量采用平直的分型面。
（二）基本要求：1、木模：要求轮廓完整，无裂纹、无破损、无残缺，表面光洁，尺寸符合铸造工艺图纸要求，并经常进行尺寸校验。
2、砂箱：砂箱的尺寸大小应根据木模规格确定，大、中型砂箱应焊接箱筋。
3、浇注系统：根据铸件的结构特点的工艺要求，选择适宜的浇注系统，通常采用顶注式、底注式。
（1）浇注系统设置基本原则：浇口、冒口安放位置合理，大小适宜不妨碍铸件收缩，便于排气、落砂和清理，应使铸型尺寸尽量减少，简化造型操作，节省型砂用量和降低劳动强度。
（2）内浇道位置的注意事项。
1）内浇道不应设在铸件重要部位。
2）应使金属液流至型腔各部位的距离最短。
3）应不使金属液正面冲击铸型和砂芯。
4）应使金属液能均匀分散，快速地充满型腔。
5）不要正对铸型中的冷铁和芯撑。
4、冒口（1）冒口设置基本原则：1)根据铸件的结构和工艺要求正确选择冒口的形状、大小和安放位置。
铸造用造型材料标准
铸造用造型材料技术条件1 范围本标准规定了铸造用造型材料的技术要求、检验方法及管理要求。
本标准适用于铸造用造型材料的采购、进厂验收及管理。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 210 工业碳酸钠GB/T 212 煤的工业分析方法GB/T 214 煤中含硫测定方法GB/T 264 石油产品酸值测定法GB/T 2684 铸造用原砂及混合料试验方法GB/T 5070.1 铬镁质耐火材料化学分析方法重量法测定灼烧失量GB/T 6900.2 粘土、高铝质耐火材料化学分析方法重量—钼蓝光度法测定二氧化硅量GB/T 6900.4 粘土、高铝质耐火材料化学分析方法EDTA容量法测定氧化铝量GB/T 7143 铸造用硅砂化学分析方法GB/T 7322 耐火材料耐火度检验方法GB/T 9015 工业六次甲基四胺GB/T 9442 铸造用硅砂GB/T 12216 铸造用合脂粘结剂JB/T 3828 铸造用热芯盒树脂JB/T 5107 砂型铸造用涂料试验方法JB/T 8583 铸造用覆膜砂JB/T 9222 湿型铸造用煤粉JB/T 9224 检定铸造粘结剂用标准砂JB/T 9226 砂型铸造用涂料JB/T 9227 铸造用膨润土和粘土3.一般要求3.1 造型材料要定点供应，并由供需双方签定合同。
料源和技术要求的变动，须经技术质量部门的同意，办理相关试验考察手续。
3.2造型材料进厂，必须附有合格证书或质保单，并按本标准验收合格后方可入库。
3.3 检验部门负责对进厂的铸造炉用材料按标准取样并发送有关部门进行分析检验。
当检验结果与本标准规定不符时，由检查员填写原材料不合格通知单给采购员。
铸造造型用原材料标准
目录页次1- 铸造用硅砂 2 2- 铸造用标准砂 4 3- 铬铁矿砂 5 4- 锆砂 6 5- 膨润土7 6- 粘土8 7- 磺酸固化剂9 8- 铸造用合脂粘结剂10 9- 糊精粉11 10- 高强度粉状合脂12 11- 工业用碳酸钠13 12- 锯末14 13- 煤粉15 14- 石墨粉16 15- 砂型铸造快干涂料17 16- 工业酒精18 17- 甲基硅油19 18- 石松子粉20 19- 型芯粘结膏21 20- 铸造用脱模剂22 21- 覆膜砂23 22- 陶瓷浇注系统24 23- 浇注用粘土质耐火砖25 24- 泡沫陶瓷过滤网27 25- 保温冒口28 26- 白石蜡29 27- 松香30-铸造用硅砂本标准规定了铸造用硅砂的牌号、试验方法、验收规则和贮存。
本标准适用于砂型铸造用硅砂（以下简称硅砂）1 引用标准GB9442-88 铸造用硅砂GB7143-86 铸造用硅砂化学分析方法。
2 牌号硅砂牌号应符合表1的规定，牌号按GB9442的规定表示。
3 技术要求3.1 硅砂主要技术指标应符合表1中的规定。
表1 GB9442-883.2 硅砂主要粒度组成部分不小于75%，中间筛残留量不小于25%3.3 硅砂其它项目指标应符合表2的规定________________________________________________________________表2 GB9442-883.4硅砂烧结点应高于1500℃.3.5 硅砂中不应混有煤屑、碎木片、小石块、石灰石等杂物。
4 试验方法4.1 硅砂的SiO2含量、含泥量及角形系数按GB9442中试验方法进行。
4.2 硅砂的灼减量按GB7143中有关规定进行。
4.3 酸耗值、烧结点按有关规定进行。
5 验收规则5.1 每批硅砂应有质量保证书。
5.2 验收项目为：SiO2含量、粒度、含泥量、耗酸值，并目测角形系数。
5.3 对成批定点供应的原砂，并且在质量稳定的情况下，对含泥量、SiO2、酸耗值每月抽检一次，但验收人员对外观应检查，发现异样时应及时送检。
铸造配料计算
铸造实验报告一、铸造方法：湿型砂型铸造，手工造型。
二、造型材料的配方：由查《铸造技术数据手册》中的湿型砂配比表可得 1、背砂：新砂5%、旧砂94%、膨润土1%。
2、面砂：新砂40.4%、旧砂50%、膨润土4.5%、煤粉4%、重油1%、碳酸钠0.1%。
3、芯砂：新砂52%、旧砂40%、粘土6%、糖浆2%。
四、确定炉料配比 1、新生铁：根据感应电炉熔炼铸铁的特性，为保证显微组织正常，炉料中生铁锭的用量不能超过20%。
故选择新生铁的配比为20%，则新生铁的加入量：150公斤⨯20%=30公斤2、废钢为了使炉料含碳量足够，废钢的配比为23%，则废钢的加入量为：150公斤⨯23%=34.5公斤3、回炉料回炉料的加入量为：150公斤-30公斤-34.5公斤=85.5公斤 五、计算炉料中各元素的应有含量 1、炉料应含碳量铁水所需的平均含碳量（铁水C ）应等于毛坯所需的含碳量（1C ），即铁水C =1C ，碳熔炼烧损为1%，则炉料C =铁水C /（1-0.01）=1C /0.99因为毛坯所需的含碳量1C 已知为3.3%，所以炉料C =铁水C /1-0.01=1C /0.99=3.3/0.99=3.33%验算炉料实际含碳量：新生铁带进的碳量：2C =4.0⨯20%=0.8% 回炉料带进的碳量：3C =4.15⨯57%=2.37% 废钢带进的碳量：4C =1.0⨯23%=0.23%所以炉料实际含碳量C=2C +3C +4C =0.8%+2.37%+0.23%=3.4%2、炉料应含硅量：铁水所需的平均含硅量（铁水Si ）应等于毛坯所需的含硅量（1Si ），即铁水Si =1Si ，硅熔炼烧损为6%，则炉料Si =铁水Si /（1-0.06）=1Si /0.94因为毛坯所需的含硅量1Si 已知为1.95%，所以炉料Si =铁水Si /（1-0.06）=1Si /0.94=1.95/0.94=2.07%验算炉料实际含硅量：新生铁带进的含硅量：2Si =1.85%⨯20%=0.37% 回炉料带进的含硅量：3Si =1.5%⨯57%=0.855% 废钢带进的含硅量：4Si =0.26%⨯23%=0.05%所以炉料实际含硅量Si =2Si +3Si +4Si =0.37%+0.855%+0.06%=1.285% 炉料中尚缺硅量=炉料应含硅量-炉料中实际含硅量=2.07%-1.285%=0.785% 3、炉料应含锰量铁水所需的平均含锰量（铁水Mn ）应等于毛坯所需的含锰量（1Mn ），即铁水Mn =1Mn ，锰熔炼烧损为8%，则因为毛坯所需的含锰量1Mn 已知为0.8%，所以炉料Mn =铁水Mn /(1-0.08)=0.8//0.92=0.87%验算炉料实际含锰量：新生铁带进的锰量：2Mn =0.03%⨯20%=0.006% 回炉料带进的锰量：3Mn =0.7%⨯57%=0.399% 废钢带进的锰量：4Mn =0.25%⨯23%=0.058%所以炉料中实际含锰量Mn =2Mn +3Mn +4Mn =0.006%+0.399%+0.058%=0.463%炉料中尚缺锰量=炉料应含锰量-炉料实际含锰量=0.87%-0.463%=0.407% 六、计算铁合金加入量 1、硅铁加入量补加含硅75%的硅铁的百分数=炉料中尚缺的硅量（%）/硅铁的含硅量（%）=0.785/75%=1.05% 即每100公斤炉料补加1.05公斤含硅75%的硅铁 则150公斤炉料补加含硅75%的硅铁量为： 1.5⨯1.05公斤=1.57公斤2、锰铁加入量补加含锰65%的锰铁的百分数=炉料中尚缺的锰铁（%）/锰铁的含量（%）=0.407%/65%=0.626%即每100公斤炉料补加0.626公斤含锰65%锰铁则则150公斤炉料补加含锰65的锰铁量为：1.5 0.626公斤=0.939公斤。
铸造配料计算
铸造实验报告一、铸造方法：湿型砂型铸造，手工造型。
二、造型材料的配方：由查《铸造技术数据手册》中的湿型砂配比表可得 1、背砂：新砂5%、旧砂94%、膨润土1%。
2、面砂：新砂40.4%、旧砂50%、膨润土4.5%、煤粉4%、重油1%、碳酸钠0.1%。
3、芯砂：新砂52%、旧砂40%、粘土6%、糖浆2%。
四、确定炉料配比 1、新生铁：根据感应电炉熔炼铸铁的特性，为保证显微组织正常，炉料中生铁锭的用量不能超过20%。
故选择新生铁的配比为20%，则新生铁的加入量：150公斤⨯20%=30公斤2、废钢为了使炉料含碳量足够，废钢的配比为23%，则废钢的加入量为：150公斤⨯23%=34.5公斤3、回炉料回炉料的加入量为：150公斤-30公斤-34.5公斤=85.5公斤 五、计算炉料中各元素的应有含量 1、炉料应含碳量铁水所需的平均含碳量（铁水C ）应等于毛坯所需的含碳量（1C ），即铁水C =1C ，碳熔炼烧损为1%，则炉料C =铁水C /（1-0.01）=1C /0.99因为毛坯所需的含碳量1C 已知为3.3%，所以炉料C =铁水C /1-0.01=1C /0.99=3.3/0.99=3.33%验算炉料实际含碳量：新生铁带进的碳量：2C =4.0⨯20%=0.8% 回炉料带进的碳量：3C =4.15⨯57%=2.37% 废钢带进的碳量：4C =1.0⨯23%=0.23%所以炉料实际含碳量C=2C +3C +4C =0.8%+2.37%+0.23%=3.4%2、炉料应含硅量：铁水所需的平均含硅量（铁水Si ）应等于毛坯所需的含硅量（1Si ），即铁水Si =1Si ，硅熔炼烧损为6%，则炉料Si =铁水Si /（1-0.06）=1Si /0.94因为毛坯所需的含硅量1Si 已知为1.95%，所以炉料Si =铁水Si /（1-0.06）=1Si /0.94=1.95/0.94=2.07%验算炉料实际含硅量：新生铁带进的含硅量：2Si =1.85%⨯20%=0.37% 回炉料带进的含硅量：3Si =1.5%⨯57%=0.855% 废钢带进的含硅量：4Si =0.26%⨯23%=0.05%所以炉料实际含硅量Si =2Si +3Si +4Si =0.37%+0.855%+0.06%=1.285% 炉料中尚缺硅量=炉料应含硅量-炉料中实际含硅量=2.07%-1.285%=0.785% 3、炉料应含锰量铁水所需的平均含锰量（铁水Mn ）应等于毛坯所需的含锰量（1Mn ），即铁水Mn =1Mn ，锰熔炼烧损为8%，则因为毛坯所需的含锰量1Mn 已知为0.8%，所以炉料Mn =铁水Mn /(1-0.08)=0.8//0.92=0.87%验算炉料实际含锰量：新生铁带进的锰量：2Mn =0.03%⨯20%=0.006% 回炉料带进的锰量：3Mn =0.7%⨯57%=0.399% 废钢带进的锰量：4Mn =0.25%⨯23%=0.058%所以炉料中实际含锰量Mn =2Mn +3Mn +4Mn =0.006%+0.399%+0.058%=0.463%炉料中尚缺锰量=炉料应含锰量-炉料实际含锰量=0.87%-0.463%=0.407% 六、计算铁合金加入量 1、硅铁加入量补加含硅75%的硅铁的百分数=炉料中尚缺的硅量（%）/硅铁的含硅量（%）=0.785/75%=1.05% 即每100公斤炉料补加1.05公斤含硅75%的硅铁 则150公斤炉料补加含硅75%的硅铁量为： 1.5⨯1.05公斤=1.57公斤2、锰铁加入量补加含锰65%的锰铁的百分数=炉料中尚缺的锰铁（%）/锰铁的含量（%）=0.407%/65%=0.626%即每100公斤炉料补加0.626公斤含锰65%锰铁则则150公斤炉料补加含锰65的锰铁量为：1.5 0.626公斤=0.939公斤。
第一章 铸造造型材料
4、铸造用砂的含泥量
在铸造上将颗粒直径小于等于20μm的称为泥分， 大于20μm的称为砂。在砂和土的混合物中，泥量 的质量分数大于50%的称为泥，否则为砂。 原砂的含泥量对型砂的强度、透气性和耐火度等性能 都有很大的影响。原砂中所含的泥分往往有相当一部 分不是粘土矿物组成，其粘结性能比普通粘土差。
粘土的种类
粘土根据它含有的粘土矿物种类及其性能的不同，主 要分为普通粘土和膨润土两大类。用N和P分别表示。
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（一）普通黏土
普通黏土俗称白泥，呈白色或灰白色。
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（二）膨润土
膨润土主要由蒙脱石和黏土矿物质所组成，具有较大的吸水 膨胀性、胶体分散性、吸附性、离子交换性和湿态黏结性能。 按其主要交换性阳离子的不同，铸造用膨润土可分为钠基膨润 土和钙基膨润土，分别以PNa 和PCa表示
不同的阳离子，其吸附水分子的能力是不同的：
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（三）钙膨润土的活化处理 粘土表面吸附阳离子的吸附能取决于被吸附离子的作用 力场。因此，可以用另一种价数高或浓度大的阳离子取 代原先吸附于粘土上的阳离子，此即粘土的阳离子交换 性质。这种粘土的离子交换反应具有同号离子相互交换 ，离子以等量变换；交换和吸附是可逆过程和离子交换 并不影响粘土本身的结构等特点。
四、非石英质铸造用砂
在铸造生产中，石英砂是应用最广、用量最大的铸造用砂。它 的粒度等级广泛，能与各种铸造粘结剂结合，资源丰富，价格 低廉，在一般的情况下基本上满足铸造用砂的要求。 石英砂存在的主要问题是：①热膨胀系数较大，尤其在573℃ 相变时所引起的突然膨胀，将使铸件产生夹砂、尺寸不符等缺
陷；②石英砂的蓄热系数较小，铸型的冷却能力较弱；③石英
2、水玻璃的胶凝
水玻璃中存在着单硅酸与胶体粒子的溶解平衡：
造型材料1
湿型铸造特点
（1）生产灵活性大，适用面广，既可手工，又可机器、 以及流水线生产，既可生产大件，也可生产小件，可铸钢 （中小件），也可铸铁，有色合金等。 （2）生产效率高，生产周期短，便于流水线生产，可实 现机械化及自动化，汽车，柴油机，抢拖拉机行业应用最 广（300～500kg铸铁薄裂件）。 （3）原材料成本低，来源广。 （4）节省能源、烘干设备和车间生产场地面积。 （5）因不需烘干，砂箱寿命长。 （6）缺点：操作不当，易产生一些铸造缺陷：夹砂结疤， 鼠尾，砂眼，胀砂，粘砂等。
通过眼睛观察，找出铸件的表面缺陷，如铸件外形 尺寸不合格、砂眼、粘砂缩孔、浇不足、冷隔等， 称为外部检验。 利用一定设备找出铸件的内部缺陷，如气孔、缩松、 渣眼、裂纹等，称为内部检验。
常用的内部检验方法ห้องสมุดไป่ตู้化学成分检验、金相检验、 力学性能检验、耐压试验、超声波探伤等。
我国铸造行业造型材料的现状
图7-16 芯盒造芯 1－型芯，2－芯盒，3－定位销，4－夹钳
在造芯过程中，应注意：为了提高型芯 的刚度和强度，需在型芯中放入芯骨；为了 提高型芯的透气性，需在型芯的内部制作通 气孔；为了提高型芯的强度和透气性，一般 型芯需烘干使用。
4、浇注系统
为了使金属液进入型腔而开设在铸型中的一系列 通道称为浇注系统。浇注系统设计得不合理，铸 件易产生夹砂、砂眼、夹渣、浇不足、气孔和缩 孔等缺陷。
(1) 型（芯）砂的种类
根据所处的位置不同
面砂、背砂（填充砂）和单一砂
根据适用的铸造合金不同
铸铁用砂、铸钢用砂和有色金属用砂；
根据在浇注前是否烘干
干型砂（烘模砂）和湿型砂（潮模砂）
材料成型复习题与答案2
4．制定铸造工艺图时，选择浇注位置的主要目的是保证铸件的质量，而选择分型面的主要目的是在是保证铸件的质量的前提下简化造型工艺。（O）
5．浇注位置选择的原则之一是将铸件的大平面朝下，主要目的是防止产生缩孔缺陷。 （×）
坯料直径：φ100选择原因：局部镦粗时保证高径比＜2.5
图7-3
4．如图7-5所示，通常碳钢采用平砧拔长，高合金钢采用V型砧拔长，试分析砧型对钢的变形有何影响?
V型砧使压应力数目增多，提高金属的可锻性，适合于拔长塑性较差的高合金钢。
图7-5
5．如图7-6所示支座零件，采用自由锻制坯，试修改零件结构设计不合理之处。
D．局部镦粗→拔长φ100→拔长φ60→切断。图7-1
7-3应用题
1．试分析如图7-2所示的几种镦粗缺陷产生的原因（设坯料加热均匀）。
双腰鼓形 镦弯 镦歪
锻锤吨位小， 高径比过大（＞2.5)， 端面不平行与轴线不垂直
（a）（b）（c）
图7-2
2．如图7-3所示的整体活塞采用自由锻制坯。试在右侧双点划线绘制的零件轮廓图上定性绘出锻件图，选择合理的坯料直径（现有圆钢直径有：φ120、φ110、φ100、φ90、φ80、φ70），并说明理由，拟定锻造基本工序，在表7-1中画出工序简图。
4-2 选择题
1．如图4-1所示的零件采用砂型铸造生产毛坯。与图中所示的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分型方案相适应的造型方法分别为（C）、（D）、（B）、（B）。其中较合理的分型方案是（Ⅳ）。
A． 整模造型；B．分模造型；C．活块造型；D．挖砂造型；E．三箱造型。
图4-1
第2章1砂型铸造的造型工艺
②强度 型砂抵抗外力破坏的能力称为强度。型砂
必须具备足够高的强度才能在造型、搬运、合箱过程中 不引起塌陷，浇注时也不会破坏铸型表面。型砂的强度 也不宜过高，否则会因透气性、退让性的下降使铸件产 生缺陷。
③耐火性 指型砂抵抗高温热作用的能力。耐火 性差，铸件易产生粘砂。型砂中SiO2含量越多，型砂 颗粒就越大，耐火性越好。
（五）模样和芯盒的制造 模样是铸造生产中必要的工艺装备。对具
有内腔的铸件，铸造时内腔由砂芯形成，因此还 要制备造砂芯用的芯盒。制造模样和芯盒常用的 材料有木材、金属和塑料。
在单件、小批量生产时广泛采用木质模样
和芯盒，在大批量生产时多采用金属或塑料模样、 芯盒。金属模样与芯盒的使用寿命长达10万～30 万次，塑料的使用寿命最多几万次，而木质的仅 1000次左右。
有应用；二千五百年前，铸铁工具已经相当普遍。泥型、 金属型和失蜡型是我国创造的三大铸造技术。
第一节 砂型铸造的造型工艺
铸造可分为砂型铸造和特种铸造。砂型 铸造的应用最为广泛，其基本工序是：模样和 芯盒制作、配制型(芯)砂、造型造芯、合型、 熔炼合金、挠注、落砂清理和检验。
铸造生产常规工艺流程
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4、原砂的颗粒形状（grain shape of base sand）及表面 原砂的颗粒形状（ sand） 原砂的颗粒形状 状况 用光学显微镜扫描电子显微镜观察原砂的颗粒，可 以清楚地看出各种砂粒的不同轮廓形状（即“粒形”）。 粒形从角度（angular）到半角形【subangular；不圆， 但无锯齿状不平处（not jagged）】到圆形（rounded） 分为六种，按圆球度（sphericity）分为三级。这是一 种对铸造用砂粒形较细致的分类法。
式中 ＳＲ —颗粒物的实际比表面积（g/cm3） ｆ —原砂的密度（对于硅砂取２ ６ g/cm3 ） ． ５ ｋ —常数，一般取５ ε —砂柱的孔隙率（％） Ａ —砂柱的截面积（ｃｍ２） Ｐ —砂柱两端空气的压差（ｃｍＨ２Ｏ） ｇ —重力加速度 （９８１ｃｍ／ｓ２） Ｌ —砂柱高度（ｃｍ） Ｔ —通气时间（ｓ） ν —通过的空气量（cm3） η —空气动力粘度（１８１×１０－８ｃｍ２ ．Ｓ）
3、 原砂颗粒组成 、 原砂颗粒组成（grain size and distribution of base sand） 原砂的颗粒组成（即粒度）包括两个概念：砂粒的粗细程 度和砂粒粗细分布的集中程度。 为检定不同原砂的颗粒组成，通常采用筛分法，是用 一套（11）筛孔尺寸自大而小的铸造用试验筛来筛分已洗 去泥分的干砂样。我国国家专业标准规定了用于测试硅砂 粒度的试验筛的筛子序号及筛孔尺寸。 可用符号表示法，累计曲线表示法，美国铸造协会平 均细度表示法（AFS grain fineness number）以及砂粒平 均尺寸表示法来方便地了解原砂粗细粒分布特征。
2、含泥量 含泥量（clay content含泥量检） 含泥量指原砂或型砂指 含泥量 直径小于0.02mm（20µm）的细小颗粒的含量而言（此含 量指质量分数），其中既有粘土，也包括极细的砂子和其 它非粘土质点。 含泥量检测丰富的原理是，利用不同颗粒尺寸的砂粒 在水中下降速度不同，将原砂中颗粒直径＞20µm与＜ 20µm的颗粒分开。检验时，称量烘干的原砂并置入烧杯中， 加入水及分散剂，煮沸及搅拌使其充分分散；然后反复按 规定时间沉淀，虹吸排除浑水和冲入清水。直到水清后， 由烘干的残留砂样质量即可以计算出原砂的含泥量。
第二章 铸造用石英砂
一、石英质砂
铸造生产中使用量最大的原砂（base sand）是以 石英为主要矿物成分的天然硅砂（natural silica sand）。这是因为天然硅砂资源丰富，分布极广，易 于开采，价格低廉，能满足铸造上多数情况的要求。 （一）砂的来源：天然石英砂 人造石英砂 分类：山砂：岩石风化后产物留在原地 河砂：水力搬运 风积砂 泥分：颗粒直径小于0.022mm
硅砂的理论比表面积可以通过计算得到。将砂粒假设为 球形，且余留在同一筛号上的砂粒具有同一直径ｄｉ，则这 尺寸砂粒的理论比表面积为： ＳＴ＝ａ ∏ ｄ２ ｉ ｉ 式中ＳＴ— 理论比表面积（ｃｍ２／ｇ） ａ — 为余留在第ｉ号筛上砂粒数目 ｉ ｄ — 该筛号的孔径（ｃｍ） ｉ 只要求出ａｉ和ｄｉ即可计算出理论比表面积。亦可以用 前述仪器，测出直径为ｄｉ的与砂样同样重的圆形玻璃珠的 比表面积，作为砂粒的理论比表面积。
四）颗粒特性
含泥量：原砂中含泥量﹤2﹪ 组成：采用标准筛 新旧筛对比 表示方法：符号法、列表法、图表法、平均细度法
符号法： 符号法：用标准筛筛过的砂粒最集中的三个相邻筛号头尾 号表示，含量多的写在分子上，后面标出残留量。较分散 时用F表示。 颗粒状：○、□、△多边形 例：1SC75⁄45（○—□） 1级石英长石砂，粒度在45、55、75筛上 75﹟筛较多，圆形多于尖角形 （五）原砂的运用： 铸钢 1500℃ 铸铁 1400℃
（二）矿物组成：石英、长石、云母、杂质 1、石英：化学式：SiO2 熔点：1713℃ 晶体结构：Si-O四面体 特点：膨胀
2、长石： 化学式：K2O.Al2O3.6SiO2 熔点：1100—1250℃ 晶体结构：Si-O四面体中一部分Si被Al置换骨架状 结构。 3、云母：化学式：K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O 熔点：1145—1270℃ 晶体结构：片层状结构 4、杂质：铁氧化物、硫化物、碱金属、碱土金属氧化物。 （三）按SiO2含量分类 1—4石英砂 1S—4S 1—2石英长石砂 1SC—2SC 1—4粘土砂 1N—4N 一般检查SiO2含量、还包括长石、云母中的SiO2量。
1S—3S SC N
二、角形系数：
1、角形系数是铸造用硅砂的实际比表面积与表面积的比值： 、角形系数 E=ＳＲ／ＳＴ 式中 Ｅ — 角形系数； ＳＲ — 实际比表面积 ＳＴ — 理论比表面积 测定砂粒的实际比表面积是依照由Ｊ．Ｋｏｚｅｎｙ于 １造用原砂的粒形，以往只概括地分为三类（JB435—63 ），即圆形、吨侥幸（颗粒为多角形,且多为钝角）和尖角形， 分别用符号“○”、“□”、 “△”表示。如果一种西装的原 砂夹杂有其它形状的颗粒，则只要不超过1/3，就仍用主要颗粒 的粒形符号表示。否则就用两种符号表示，并将数量较多的粒形 符号排在前面，例如□-△（椭圆形）、○-□（方角形）等。 近年来，我国制定的国家标准《铸造用硅砂》（GB/T9442 —1998）采用角形因数来反映铸造用硅砂的颗粒形貌。角形是铸 造用硅砂的实际比表面积与表面积的比值。
【思考题】 思考题】 1 铸造用石英砂的颗粒组成； 铸造用石英砂的颗粒组成； 2 铸造用石英砂的结构特性 铸造用石英砂的结构特性；