砂型铸造基础知识
砂型铸造知识
合脂砂以合成脂肪酸残渣经煤油稀释而成的 合脂作粘结剂。 油砂或合脂砂制造结构复杂、要求高的型芯
4.树脂砂
树脂砂是以树脂为粘结剂配制成的型砂。 用树脂砂造型或制芯，铸件质量好、生产率 高、节省能源和工时费用、工人劳动强度低、
成形工艺基础－铸3 6
又分为热硬树脂砂、壳型树脂砂、覆模砂等。
易于实现机械和自动化、适宜成批大量生产。 型砂还包括石墨型砂、水泥砂和流态砂等.
5)刮板造型
用与铸件截面相适应的刮板代替实体模样 造型的方法。
刮板造型，可以降低模样成本，缩短生产 准备时间，但要求操作技能高，铸件尺寸精度低， 生产率低，故只适用于中小批生产尺寸较大的回 转体铸件，如皮带轮、齿轮等。 下面请同学们，根据前面的讨论，试分析下 面的图例，应该用何种方法造型。
成形工艺基础－铸3 13
成形工艺基础－铸3 18
其共同的特点是：不用砂箱，节省工装费用， 占地面积较小。 垂直分型无箱造型是指在造型、下芯、合型 及浇注过程中，铸型的分型面呈垂直状态（垂直 于地面）的无箱射压造型法。 3.其他机器造型 压实造型机中有高压造型机和水平分型脱 箱压实造型机两种。 1)高压造型机 近年来正向负压加砂高压
两半(如分模后模样太薄或分面是曲面)时，只能
将模样做成整模，造型时挖掉防碍起模的砂子。
挖砂造型操作麻烦，生产率低，要求操作
技术水平高，仅适用于单件小批量生产。
对于分型面为阶梯面或曲面的铸件，当生产
数量较多时，可用成形底板代替平面底板，幵将 模样放置在成形底板上造型，可省去挖砂操作。
成形工艺基础－造型机；
射压式造型机； 及气冲式造型机等。 1.震压式造型机 这类造型机主要由震击机构、压实机构、起 模机构和控制系统组成。
砂型铸造特点
砂型铸造特点
砂型铸造是一种常见的铸造方法，其特点主要包括以下几个方面：
1. 灵活性高：砂型铸造可以适应各种复杂形状的铸件，同时可以生产
大批量的产品。
这是因为砂型可以根据需要进行制作，而且制作成本
相对较低。
2. 成本低廉：相比其他铸造方法，砂型铸造的成本相对较低。
这是因
为所需材料简单易得，同时生产过程也比较简单。
3. 适用范围广：砂型铸造可以用于各种金属和合金的生产，包括灰铁、球墨铸铁、黄铜、青铜、钢等。
同时也可以生产各种尺寸和重量的产品。
4. 质量稳定：由于砂型制作过程中有严格的检查和控制程序，加上现
代化设备和技术手段的运用，使得产品质量得到了很好的保障。
5. 环保性好：与其他一些工艺相比，砂型铸造所产生的噪声、废气等
污染物较少，对环境影响小。
6. 生产效率高：砂型铸造生产效率高，可以满足大批量生产的需求。
此外，由于砂型铸造工艺简单，所以制作周期相对较短。
总之，砂型铸造是一种成本低廉、适用范围广、质量稳定、环保性好、生产效率高的铸造方法。
在现代工业中，它具有不可替代的重要地位。
铸造的分类及特点
铸造的分类及特点铸造是一种常见的金属加工工艺，它通过熔化金属，将其倒入预先制作好的模具中，并在冷却后得到所需的零件或产品。
根据不同的铸造方法和工艺特点，铸造可以分为几种不同的分类。
本文将介绍一些常见的铸造分类及其特点。
一、砂型铸造砂型铸造是目前应用最广泛的铸造方法之一。
它的工艺流程主要包括模具制作、砂型浇注、冷却固化和零件后处理等步骤。
砂型铸造的特点如下：1. 灵活性高：砂型制作相对简单，易于调整和修改，适用于小批量、多品种的生产需求。
2. 成本较低：相比其他铸造方法，砂型铸造所需的材料成本相对较低。
3. 表面质量较差：由于砂芯的使用，容易出现砂眼、气孔等表面缺陷，需要进行后续的修磨和处理。
4. 适用范围广：砂型铸造可用于铸造几乎所有类型的金属和合金，包括铁、铝、黄铜等。
二、铸型铸造铸型铸造是一种使用金属模具（铸型）进行铸造的方法。
它的工艺流程包括铸型制作、熔炼金属、浇注和冷却固化等步骤。
铸型铸造的特点如下：1. 高精度：铸型铸造可以得到较高的尺寸精度和表面质量，适用于对形状和尺寸要求较高的零件制造。
2. 生产效率相对较低：相比砂型铸造，铸型铸造的制作和准备时间较长，生产节奏较慢。
3. 适用于大型零件：铸型铸造适用于生产大型复杂形状的零件，例如汽车发动机缸体、船舶螺旋桨等。
4. 灵活性一般：相比其他铸造方法，铸型铸造具有较低的灵活性，不太适用于小批量、多品种的生产。
三、压铸压铸是一种通过将熔化的金属注入高压下迅速充填模具，并在冷却后得到所需零件的铸造方法。
压铸的特点如下：1. 高精度和表面质量：压铸可以得到非常高的几何精度和良好的表面质量，适用于制造高精度要求的零件。
2. 生产效率高：压铸的生产周期短，能够实现高产出，适用于大规模生产。
3. 适用于较小尺寸的零件：压铸适用于制造较小尺寸的零件，例如手机外壳、汽车零配件等。
4. 高成本：相比其他铸造方法，压铸设备和模具的成本相对较高。
四、重力铸造重力铸造是利用金属重力作用实现铸造的一种方法，包括砂重力铸造和金属重力铸造两种形式。
第2章(1)砂型铸造的造型工艺
零图
铸件
模样
(a)造下型、拔出钉子 (b)取出模样主体 (c) 取出活块
活块造型 1-用钉子连接活块 2-用燕尾连接活块
(4)挖砂造型
当铸件按结构特点需要采用分模造型，但 由于条件限制(如模样太薄，制模困难)仍做成 整模时，为便于起模，下型分型面需挖成曲面 或有高低变化的阶梯形状(称不平分型面)，这 种方法叫挖砂造型。
(a)造下砂型 (b)刮平、翻箱 (c)造上型、扎气孔
(d)起箱起模开浇口 (e)合型
(f) 带浇口的铸件
(2)分模造型
分模造型的特点是：模样是分开的，模样 的分开面（称为分型面）必须是模样的最大 截面，以利于起模。分模造型过程与整模造 型基本相似，不同的是造上型时增加放上模 样和取上半模样两个操作。
(4)抛砂造型 是利用高速旋转 的叶片将输送带 输送过来的型砂 高速抛下来紧实 砂型。抛砂造型 适应性强，不需 要专用砂箱和模 板，适用于大型 铸件的单件小批 生产。
三、制芯 为获得铸件的内腔或局部外形，用芯砂或 其他材料制成的、安放在型腔内部的铸型组元 称型芯。绝大部分型芯是用芯砂制成的。砂芯 的质量主要依靠配制合格的芯砂及采用正确的 造芯工艺来保证。 浇注时砂芯受高温液体金属的冲击和包围， 因此除要求砂芯具有铸件内腔相应的形状外， 还应具有较好的透气性、耐火性、退让性、强 度等性能，故要选用杂质少的石英砂和用植物 油、水玻璃等粘结剂来配制芯砂，并在砂芯内 放入金属芯骨和扎出通气孔以提高强度和透气 性。
④可塑性 指型砂在外力作用下变形，去除外力
后能完整地保持已有形状的能力。可塑性好，造型操作 方便，制成的砂型形状准确、轮廓清晰。
⑤退让性 指铸件在冷凝时，型砂可被压缩的能
力。退让性不好，铸件易产生内应力或开裂。型砂越紧 实，退让性越差。在型砂中加入木屑等物可以提高退让 性
第2章 砂型铸造讲解
第六—第二章砂型铸造铸型：铸造生产中使液态金属成为固态铸件的容器。
容器的内部称型腔，其轮廓相当于所制铸件的外形。
根据铸型特点分：一次型——砂型、熔模、石膏型、实型铸造（消失模铸造）；半永久型——泥型、陶瓷型、石墨型铸造；永久型——金属型、压力、挤压、离心铸造；根据浇注时金属所承受的压力状态分：重力作用下的铸造和外力作用下的铸造金属液在常压下完成浇注，称为自由浇注或常压浇注。
金属液在外力作用下实现充填和补缩，如压力铸造、挤压铸造、离心铸造和反重力铸造。
砂型铸造：是利用型（芯）砂制造铸型的铸造方法。
整模造型分模造型一、概述1 缺点、优点：砂型铸造是铸造生产中最广泛的一种方法，世界各国用砂型铸造生产的铸件占总产量的80-90%。
型砂：将原砂或再生砂+粘结剂+其它附加物所混制成的混合物。
砂型（芯）：型（芯）砂在外力作用下成形并达到一定的紧实度或密度成为砂型（芯）。
2 砂型的种类湿型：由原砂、粘土、附加物及水按一定比例混碾而成湿型砂；用湿型砂春实，浇注前不烘干的砂型。
干型：经过烘干表面干型：表面仅有一层很薄（15-20mm）的型砂被干燥，其余部分仍然是湿的。
化学自硬砂型：砂型靠型砂自身的化学反应而硬化。
造型：制造砂型的工艺过程。
造芯：制造砂芯的工艺过程。
选择合适的造型（芯）方法和正确的造型（芯）工艺操作，对提高铸件质量、降低成本、提高生产率有极重要的意义。
1 按型（芯）砂粘（固）结机理分类机械粘结造型（芯）、化学粘结造型（芯）、物理固结造型（芯）2 按造型（芯）的机械化程度分类（1）手工造型（芯）手工造型（芯）是最基本的方法，这种方法适应范围广，不需要复杂设备，而且造型质量一般能够满足工艺要求，所以到目前为止，在单件、小批量生产的铸造车间中，手工造型（芯）仍占很大比重，在航空、航天、航海领域应用广泛。
缺点：劳动强度大、生产率低、铸件质量不易稳定。
模样造型、刮板造型、地坑造型，各种造型方法有不同的特点和应用范围。
铸造基础知识及常见铸造缺陷简介
第十六页，共五十四页。
压力铸造 的特 (zhùzào) 1、压铸件尺寸精度高； 点
2、铸件强度和表面硬度高；
3、可以压铸复杂形状的薄壁件；
4、具有很高的生产效率；
5、铸件中残留气体多，不宜(bùyí)进行过多的表面
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第十页，共五十四页。
消失模铸造(zhùzào)
消失模铸造，又称实型铸造，采用(cǎiyòng)可气化的材 料制得的模型来造型，不用起模直接将金属液浇注 到气化模上，使其燃烧、气化并形成空腔来容纳金 属液，从而获得铸件的方法。
第十一页，共五十四页。
消失模铸造 的优点 (zhùzào)
（1）铸件精度高，消失模铸造的铸件质量和金属型铸造
1.炉料潮湿、锈蚀、油污
2.型、芯、涂料未充分烘干
3.浇注系统不合理，形成紊流、卷入气体
4.水分过多及粘结剂发气量过大、未及时排出
5.铁水浇注温度过低
6.阴雨天气
31 第三十一页，共五十四页。
气孔(qìkǒng)
32 第三十二页，共五十四页。
气孔(qìkǒng)
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气孔(qìkǒng)
第五页，共五十四页。
金属型铸造的特点
(tèdiǎn)
1. 铸型是永久(yǒngjiǔ)型，生产效率高，对环境污染小。 2.铸件的机械性能高，精度和表面光洁度高。
3.工序简化，易于实现生产的机械化和自动化。 6.模具结构复杂，成本高，适合大批量生产； 7.金属型激冷作用大，无退让性，无透气性。
8.不易生产过大和过薄的铸件。
砂型铸造解析PPT教案
分模造型的特点及应用
特点： 模样沿最大截面分为两半，型腔位于
上、下两个砂箱内。造型方便，但制作模 样较麻烦。 应用范围：
最大截面在中部，一般为对称性铸件。
3）挖砂造型 整体模样，分型面为一曲面，需挖去阻碍起模的 型砂才能取出模样，生产率低；单件生产。
手轮铸件的挖沙造型过程
挖砂造型的特点及应用
合型后，上、下型应夹紧或在铸型上放置压铁，以防浇 注时上型被熔融金属顶起，造成抬箱、射箱或跑火等事故。
6．熔炼 熔炼——使金属由固态转变为熔融状态的过程。
冲天炉是最常用的熔炼设备。
浇包是容纳、输送和浇注熔融金属用的容器，用钢板 制成外壳，内衬耐火材料。
7．浇注 浇注——把熔融金属注入铸型的过程。液体金属通
2．制备型（芯）砂
型（芯）砂是用来制造铸型的材料。 基本原材料：铸造砂和型砂黏结剂。 常用的铸造砂：
原砂 锆英砂 刚玉砂
硅质砂 铬铁矿砂
3．造型
造型——利用制备的型砂及模样等制造铸型的过程。
砂型铸造件的外形取决于型砂的造型，造型方法 有手工造型和机器造型两种。
（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。主要用于单件或小批生产，特别是大型和形 状复杂的铸件。
过浇注系统进入型腔。 （1）浇注系统
浇注系统——铸型中引导液体金属进入型腔的通道。 组成：浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道。
保证熔融金属平稳、 均匀、 连续地充满型腔；
阻止熔渣、 气体和砂粒随熔融金属进入型腔；
控制铸件的凝固顺序 ；
供给铸件冷凝收缩时所需补充的液体金属（补缩）。
浇注系统
直浇道：
提供必要的充型压力头，保证铸件轮廓、棱角清晰。
抛砂紧实造型是利用电动机 驱动抛砂机头的叶片，连续 地将传送带运来的型砂在机 头内初步紧实、再靠离心力 的作用将已呈团状的型砂快 速(30～60m/s)地抛到砂箱中 ，如此将型砂逐层紧实。也 就是在完成填砂同时进行紧 实，其效率高、型砂紧实度 均匀，可用于任何批量的大 、中型铸件或大型芯子的制 造。
砂型铸造基础知识
砂型铸造一、铸造用砂型的种类及制造（一）概述1．砂型铸造的特征及工艺流程配制型砂—造型—合型—浇注—冷却—落砂—清理—检查—热处理—检验—获得铸件特征：使用型砂构成铸型并进行浇注的方法，通常指在重力作用下的砂型铸造过程。
名词：型砂——将原砂或再生砂+粘结剂+其它附加物等所混制成的混合物；铸型——形成铸件外观轮廓的用型砂制成的空腔称为铸型；砂芯——形成铸件内腔的用芯砂制成的实体(用于制做砂芯的型砂称为芯砂)；造型——制造砂型的工艺过程；制芯——制造砂芯的工艺过程。
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。
选择合适的造型(芯)方法和正确的造型(芯)工艺操作，对提高铸件质量、降低成本、提高生产率有极重要的意义。
（1）手工造型(芯) 手工造型(芯)是最基本的方法，这种方法适应范围广，不需要复杂设备，而且造型质量一般能够满足工艺要求，所以，到目前为止，在单件、小批生产的铸造车间中，手工造型(芯)仍占很大比重。
在航空、航天、航海领域应用广泛。
手工造型(芯)劳动强度大，生产率低，铸件质量不易稳定，在很大程度上取决于工人的技术水平和熟练程度。
手工造型方法很多，如模样造型、刮板造型、地坑造型，各种造型方法有不同的特点和应用范围。
（2）机器造型(芯) 用机器完成全部或部分造型工序，称为机器造型。
和手工造型相比，机器造型生产率高，质量稳定，劳动强度低，对工人的技术要求不像手工造型那样高。
但设备和工艺装备费用较高，生产准备时间长，一般适用于一个分型面的两箱造型。
机器造型(芯)主要适用于黑色金属铸件的大批量生产。
2．砂型/芯制造方法分类在制造各砂型、芯的过程中，根据其本身建立强度时其粘结机理的不同，通常可分为三大类：（1）机械粘结剂型芯----以粘土为粘结剂的粘土型芯砂所产生的粘结；（2）化学粘结剂型芯----型芯砂在造型、芯过程中，依靠其粘结剂本身发生物理、化学反应达到硬化，从而建立强度，使砂粒牢固地粘结为一个整体。
第三章 砂型铸造工艺
manufacturing process
机电工程学院 金工学部 陈光南
金属工艺学
绪论 一、概述 本课程是研究机械制造中的各种工 艺方法及相应的工艺基础知识， 艺方法及相应的工艺基础知识，是一门 实践性很强的培养工程人员的技术基础 课。
二、机械制造基本过程
产品设计
总体设计 零部件设计 决定功能 选材料 决定结构及 尺寸 绘出图纸
４．铸造收缩率 根据合金类型选择．（用红笔写到工艺说明 根据合金类型选择．（用红笔写到工艺说明 ．（ 中） ５．铸造圆角 除分型面和孔外， 除分型面和孔外，任意两壁的交角都应做成 圆角．（用红笔写到工艺说明中） ．（用红笔写到工艺说明中 圆角．（用红笔写到工艺说明中）
上
下 工艺说明
1.拔模斜度1°30’ 2.铸造收缩率1% 3.铸造圆角R3
四、型芯设计 型芯主要用来形成铸件内腔、 型芯主要用来形成铸件内腔、孔及外形不易 取模的部分。 取模的部分。 水平芯头：两芯头处在水平位置。 水平芯头：两芯头处在水平位置。上芯座和 芯头间留有间隙，防止压垮。 芯头间留有间隙，防止压垮。 垂直芯头：两芯头一上一下。 垂直芯头：两芯头一上一下。上芯头较短且 斜度较大，上芯座与上芯头留有间隙， 斜度较大，上芯座与上芯头留有间隙，防止合箱 时压垮砂。下芯头较长且斜度较小， 时压垮砂。下芯头较长且斜度较小，主要固定和 支撑整个型芯。 支撑整个型芯。 悬臂芯头：只有一个水平芯头。 悬臂芯头：只有一个水平芯头。型芯另一边 悬空，多用芯撑固定。 悬空，多用芯撑固定。 用蓝线画到零件图上。 用蓝线画到零件图上。
二、型砂性能对铸件质量的影响
强度不够→ 强度不够→垮砂 透气性不良→ 透气性不良→气孔 耐火性不高→ 耐火性不高→粘砂 退让性不好→裂纹 退让性不好→
铸造工艺基础要点
铸造工艺基础要点铸造工艺基础知识一、铸造方法常见的铸造方法有以下几种：1、砂型铸造：砂型铸造是将原砂和粘结剂、辅助材料按一定比例混制好以后，用模型造出砂型，浇入液体金属而形成铸件的一种方法。
砂型铸造是应用最普遍的一种铸造方法。
2、熔模铸造：熔模铸造又称“失蜡铸造”，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法。
由于获得的铸件具有较高的尺寸精度和表面粗糙度，所以又称“熔模精密铸造”。
3、金属型铸造：金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属用重力浇注法浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。
所以又称“重力铸造”。
4、低压铸造：低压铸造是液体金属在压力作用下由下而上的充填型腔，以形成铸件的一种方法。
由于所用的压力较低，所以叫低压铸造。
5、压力铸造：压力铸造简称压铸，是在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型型腔，并在压力作用下凝固而获得铸件的一种方法。
6、离心铸造：离心铸造是将液体金属浇入旋转的铸型中，使液体金属在离心力的作用下充填铸型和凝固成形的一种铸造方法。
7、连续铸造：连续铸造是将熔融的金属不断浇入一种叫做结晶器的特殊金属型中，凝固了的铸件连续不断的从结晶器的另一端拉出，从而获得任意长度或特定长度铸件的一种方法。
8、消失模铸造：消失模铸造是采用泡沫气化模造型，浇注前不用取出模型，直接往模型上浇注金属液，模型在高温下气化，腾出空间由金属液充填成型的一种铸造方法。
也叫“实型铸造”。
二、零件结构的铸造工艺性分析零件结构的铸造工艺性通常指的是零件的本身结构应符合铸造生产的要求，既便于整个铸造工艺过程的进行，又利于保证产品质量。
对产品零件图进行分析有两方面的作用：第一，审查零件结构是否符合铸造生产的工艺要求。
因为零件的设计者往往不完全了解铸造工艺。
如发现结构设计有不合理的地方，就要与有关方面进行研究，在不影响使用要求的前提下，予以改进。
金工课件砂型铸造
作用：控制金属液流入型腔的方向和速度，调节铸件 各部分的冷却速度。
内浇口对铸件的质量影响很大，开设内浇口时应注意 的要点： 1、不应开在铸件的重要部位（如重要加工面和定位基准 面），因内浇口处金属液冷却慢，晶粒粗大，所以机械 性能差。 2、内浇口的方向不要正对砂型壁和型芯，防止铸件产生 冲沙及粘砂缺陷。 3、如为大平面薄壁铸件，特别是易氧化合金（易形成氧 化膜表面，如铸钢，铸铝等）的薄壁复杂件，应多开内 浇口，使金属液迅速，平稳的充满铸型，防止产生冷隔
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第3章 砂型铸造
3，附加物：为改善型（芯）砂的某些性能而加入的材料。 分类： 防粘砂材料：煤粉，重油。不完全燃烧，可产 生隔离气体。 增加型（芯）砂空隙率材料：锯木屑。烧掉后 产生空隙。 4， 涂料和扑粉：可提高铸件表面质量。铸铁用石墨， 铸钢用石英粉。 型（芯）砂的性能 为防止铸件产生粘砂，夹砂，砂眼，气孔和裂纹等缺 陷，型砂应具有以下性能：
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第3章 常用的造型方法
3.3.1 手工造型 1, 整模造型
概念：就是用一个整体模型造型，其特点是 型腔全部位于一个砂型中，分型面为平面。 特点：操作简单，得到的型腔形状和尺寸精 度较好。 适用：工件的外形轮廓的顶端（一面）有一 最大截面的铸件，如轴承座等件。
造型过程：请看光盘录像
Casting With Sand Model
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3.1 砂型铸造
3.1.1 砂型铸造概念 用型砂作出与要铸造的零件结构相一致的铸型空腔， 将液态合金浇铸到与要生产的零件尺寸、结构相仿的 铸型空腔，待冷却后得到零件的方法。 型砂铸造特点： 优点：1．具有较强的适应性 2．铸件成本低 原材料：来源广、价格低、投资少、易生产 铸 件：机械加工量相对较小，成本低 缺点： 1．废品率较高，生产过程难以控制； 2．铸件力学性能较差， 3．砂型铸造铸件精度较差。
《铸造基础知识》课件
铸造工艺能够生产出形状复杂 的零件，且具有节约金属材料 、生产成本较低等优点。
02 铸造材料
铸造用金属材料
01
02
03
铸钢
用于生产承受较大载荷和 要求高强度、高耐磨性的 机械零件，如齿轮、曲轴 等。
铸铁
具有良好的铸造性能、减 震性能和耐磨性能，广泛 应用于制造各种铸件，如 汽缸体、底座等。
铝合金
流程
主要包括造型、制芯、熔炼、浇注 、冷却和落砂等步骤。
特种铸造
定义
特种铸造是一种采用特殊工艺和 材料的铸造方法，如消失模铸造
、金属型铸造、压力铸造等。
特点
特种铸造能够提高铸件质量、减 少废品率、提高生产效率，适用 于生产复杂、高精度和高质量的
铸件。
流程
各种特种铸造工艺的流程略有不 同，但通常包括模具设计、材料
质量轻、耐腐蚀、导热性 好，常用于制造轻量化要 求的零件，如汽车发动机 缸体、缸盖等。
铸造用非金属材料
树脂砂
以树脂为粘结剂的型砂，具有较高的强度和耐热 性，主要用于生产复杂形状的铸件。
陶瓷砂
具有高强度、高硬度和耐高温特性，适用于生产 耐磨、耐腐蚀的铸件，如轴承、密封件等。
石墨
具有良好的耐高温、耐腐蚀和润滑性能，常用于 生产高温、高压环境下工作的铸件。
《铸造基础知识》ppt课件
目录
• 铸造简介 • 铸造材料 • 铸造工艺 • 铸造缺陷与质量控制 • 铸造技术的发展趋势与展望
01 铸造简介
铸造的定义
01
铸造是一种通过将液态金属倒入 模具中，待其冷却凝固后形成固 态零件的工艺。
02
铸造工艺广泛应用于机械、汽车 、航空、船舶、轻工等工业领域 。
铸造基本知识及理论
因此，钢铁或镍合金（塑形较差）应避免柱状晶的出现；而有色金属，有 时要求获得柱状晶。
思 考：若要避免柱状晶的出现，应采用哪种凝固方式，并如何实现？
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➢ 铸件的收缩：
定义：收缩是指合金从浇注、凝固到冷却至室温的过
铸造是人类掌握比较
早的一种金属热加工工艺
，已有约6000年的历史。
中国约在公元前1700～前
1000年之间已进入青铜铸
件的全盛期，工艺上已达
到相当高的水平。中国商
朝的重875公斤的司母戊方
鼎，战国时期的曾侯乙尊
盘，西汉的透光镜，都是
古代铸造的代表产品。
司母戊方鼎 曾侯乙尊盘
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4
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5
第二节 铸造的工艺基础
充型能力↑
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➢ 充型能力：
P充型↑
V流动↑
➢ 铸件的凝固方式：
充型能力↑
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在铸件凝固过程中，对铸件质量影响较大的主要 是固液两相并存的凝固区的宽窄。铸件的“凝固方式”就是依据凝固区的 宽窄来划分的。
逐层凝固
纯金属和共晶成分的合金在凝 固中因为不存在固液两相并存的凝固 区，所以固体与液体分界面清晰可见， 一直向铸件中心移动。
凝固过程中有较宽的糊状凝固两相并存 的区域。随着树枝晶长大，该区域被分割成许多孤立的小熔池，各部分熔池 内剩余液态合金的收缩得不到补充，最后形成了形状不一的分散性孔洞即缩 松。
另外，疏松还可能由凝固时被截留在铸件内的气体无法排除所致。不过， 疏松内表面应该是光滑，近似球状。
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危害：显著降低铸件的机械性能，造成铸件渗漏等。
砂型铸造的介绍
砂型铸造的介绍砂型铸造是一种常见且重要的金属成型工艺，广泛应用于各个领域。
它是一种以砂为模型材料，通过铸造工艺制造金属零件的方法。
砂型铸造具有成本低、适用范围广、生产效率高等优点，成为了制造业中不可或缺的一环。
砂型铸造的制作过程相对简单，成本较低。
制作砂型所需的原材料主要是砂和粘结剂。
砂是一种常见的自然材料，易得且价格低廉。
粘结剂的种类也较多，可以根据不同的金属材料选择合适的粘结剂。
通过将砂和粘结剂混合，制作成砂型，然后将金属熔化倒入砂型中，待金属冷却凝固后，取出砂型，即可得到所需的金属零件。
相比其他成型工艺，砂型铸造的原材料成本较低，适用于大规模生产。
砂型铸造的适用范围广。
无论是铁、钢、铝、铜等常见金属，还是镍、锌、锡等稀有金属，砂型铸造都可以胜任。
不同金属材料的熔点、流动性等特性各异，通过调整砂型的制作工艺和粘结剂的类型和比例，可以适应不同金属的铸造要求。
此外，砂型铸造还可以制作出形状复杂、结构繁琐的零件，满足工业生产对于零件形状、尺寸和表面质量的要求。
砂型铸造具有生产效率高的特点。
相比其他铸造工艺，砂型铸造的生产周期相对较短。
一方面，砂型的制作过程简单，不需要复杂的设备和工艺。
另一方面，砂型的制作可以与金属熔炼和浇注同时进行，提高生产效率。
此外，砂型铸造还可以批量生产相同或类似的零件，进一步提高生产效率和降低成本。
砂型铸造虽然有很多优点，但也存在一些局限性。
首先，由于砂型的材料和制作工艺限制，砂型铸造不能制作太大体积的零件。
其次，砂型铸造的表面质量相对较差，需要进一步的加工和处理。
此外，砂型铸造还有一定的缺陷率，需要进行严格的质量控制和检测。
砂型铸造是一种重要的金属成型工艺，具有成本低、适用范围广、生产效率高等优点。
它在各个领域都有广泛的应用，为工业生产提供了可靠的零件制造解决方案。
随着科学技术的不断进步，砂型铸造工艺也在不断发展和创新，为未来的制造业发展提供更多可能性。
砂型铸造知识点总结
砂型铸造知识点总结1. 砂型铸造的原理砂型铸造是通过在石膏、粘土或硅树脂等材料制成的模具中，倒入熔化的金属，并在金属凝固后将模具破碎，得到所需的铸件。
它的原理是利用砂型的柔软和易于成型的特点，将其用于金属铸造，通过对砂型内部空腔和外部形状进行加工，以得到所需的铸件。
2. 砂型铸造的工艺流程砂型铸造的工艺流程主要包括模具制备、浇注、凝固冷却、脱模等几个步骤。
首先是对模具进行制备，通常使用湿砂型和干砂型两种方式。
然后是浇注，将熔化的金属倒入模具中，填满模具腔室。
接着是凝固冷却，待金属完全凝固后，可以进行脱模，将铸件从模具中取出，再进行后续的处理。
3. 不同类型的砂型铸造根据模具的不同，砂型铸造可以分为湿砂型和干砂型两种类型。
湿砂型是指在模具制备过程中，使用湿润的黏土或粘合剂拌合成模砂，然后将模砂填充到模具中，经过成型、干燥等步骤，最终形成砂型。
干砂型则是指使用无机粘结剂或有机粘结剂与干净的石英砂混合，制成模砂，经过振实、成型等步骤，形成模具。
4. 砂型铸造中的砂型材料砂型铸造中使用的砂型材料主要是石英砂、河砂等天然砂，以及黏土、石膏和硅树脂等粘合剂。
石英砂具有颗粒间的细腻、坚硬、高温抗性好等特点，是最常用的砂型材料。
而粘合剂的选择则取决于铸件的要求和生产的具体条件。
5. 砂型铸造中的缺陷和质量控制在砂型铸造中，常见的缺陷主要有气孔、砂眼、夹杂、收缩孔等。
这些缺陷的产生，通常与砂型的制备、浇注过程、金属凝固等相关。
因此，对于砂型铸造的质量控制至关重要，需要从原材料质量、工艺参数、操作技术、设备状态等方面进行全面管理和控制。
6. 砂型铸造的应用领域砂型铸造广泛应用于各种机械零部件、汽车零部件、船舶零部件、航空航天零部件等领域。
由于其工艺简单、成本低、适用范围广泛，因此在制造业中仍具有重要的地位。
7. 砂型铸造中的技术要点在砂型铸造的过程中，需要注意一些技术要点，以确保铸件的质量。
比如，在模具制备过程中，要注意砂型的成型和干燥，以免产生砂眼和气孔；在浇注过程中，要控制合金的温度和浇注速度，以免产生夹杂和收缩孔；在凝固冷却过程中，要控制冷却速度，以保证金属的组织结构和性能。
第三章砂型铸造
一．要求旳机械加工余量和最小铸孔
机械加工余量-为铸件预先增长要切去旳金属层厚度。 余量大小与合金种类、铸造措施、铸件旳大小等有关， 按GB/T6414—1999旳要求选用。
生产批量
大量生产 成批生产 单件、小批生产
最小铸出孔直径（mm）
灰铸铁件
12～15 15～30 30～50
铸钢件
30～50 50
一. 铸件成形工艺分析 ①根据给定零件图纸，了解铸件名称、使用功能、材料牌
号及技术要求； ②分析零件主要轮廓尺寸、壁厚大小及分布、主体构造及
形状复杂程度。
例题
一. 铸件成形工艺分析： 零件为薄环状构造，受力不大（主要是在压入与之相配旳 零件内时旳装配力），应确保：（1）内尺寸精确； （2）刻线分度精确；（3）外形光洁无缺陷。
零件图
铸造工艺图
铸件图
第一节 造型措施旳选择
一、手工造型 用于单件、小批生产。特大型铸件造型。 二、机器造型 合用于中、小型铸件旳成批、大批量生产。
第二节 浇注位置和分型面旳选择
一. 浇注位置选择原则 (1).铸件旳主要加工面应朝下 (2).铸件旳大平面应朝下
平板铸件
(3).为预防铸件薄壁部分产生 浇不到、冷隔缺陷，应将面积 较大旳薄壁部分置于铸型下部
第三章 砂型铸造
一、砂型铸造旳特点： 1.适合于制成形状复杂，尤其是具有复杂内腔旳毛坯，如 多种箱体、床身、机架等。 2.适应性广，成本低 。 3.对于某些塑性很差旳材料，如铸铁等，砂型铸造是制造 其零件或毛坯旳唯一成形工艺。
二、主要过程: 1.造型和制芯直到装配，得到铸型（型腔）； 2.金属熔炼—得到成份、温度合格旳金属液； 3.浇注，冷却凝固； 4.清理，检验。得到不同形状、性能要求旳铸件造。
金属工艺学砂型铸造.pptx
1、造芯 ⑴造芯方法
①手工造芯
整体式芯盒 分开式芯盒 可拆式芯盒 刮板造芯
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② 机器造芯
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⑵芯骨、芯撑和型芯的通气 ① 芯骨
提高型芯的强度 和刚度
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② 芯撑：辅助支撑，最终与铸件熔为一体。
③ 型芯的通气：提高型芯的透气性
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感谢您的观看。
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(2)机器造型
①` 紧砂方法
a．震实紧实──通过往复振击，将型砂紧实 b．压实紧实──用压板或压头从型砂的上面施加压力 将型砂紧实的方法 c．震压紧实──兼以上两种方法 d．抛砂紧实──用机械的方法将一团团的砂
块高速抛入砂箱使型砂紧实
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② 起模方法 a．顶箱起模 b．漏模起模 c．翻转起模
1、 造型 (1)手工造型 ① 整模造型 适于形状简单且横截面 依次减少的铸件
② 分模造型 适于最
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当生产批量比较大时 可采用假箱造型
④ 活块造型 适于带有难起模的 凸起部分的铸件
⑤ 刮板造型 适于大中型回转体铸件
⑥ 三箱造型 适形状复杂中间截面 小的铸件
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砂型铸造一、铸造用砂型的种类及制造（一）概述1．砂型铸造的特征及工艺流程配制型砂—造型—合型—浇注—冷却—落砂—清理—检查—热处理—检验—获得铸件特征：使用型砂构成铸型并进行浇注的方法，通常指在重力作用下的砂型铸造过程。
名词：型砂——将原砂或再生砂+粘结剂+其它附加物等所混制成的混合物；铸型——形成铸件外观轮廓的用型砂制成的空腔称为铸型；砂芯——形成铸件内腔的用芯砂制成的实体(用于制做砂芯的型砂称为芯砂)；造型——制造砂型的工艺过程；制芯——制造砂芯的工艺过程。
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。
选择合适的造型(芯)方法和正确的造型(芯)工艺操作，对提高铸件质量、降低成本、提高生产率有极重要的意义。
（1）手工造型(芯) 手工造型(芯)是最基本的方法，这种方法适应范围广，不需要复杂设备，而且造型质量一般能够满足工艺要求，所以，到目前为止，在单件、小批生产的铸造车间中，手工造型(芯)仍占很大比重。
在航空、航天、航海领域应用广泛。
手工造型(芯)劳动强度大，生产率低，铸件质量不易稳定，在很大程度上取决于工人的技术水平和熟练程度。
手工造型方法很多，如模样造型、刮板造型、地坑造型，各种造型方法有不同的特点和应用范围。
（2）机器造型(芯) 用机器完成全部或部分造型工序，称为机器造型。
和手工造型相比，机器造型生产率高，质量稳定，劳动强度低，对工人的技术要求不像手工造型那样高。
但设备和工艺装备费用较高，生产准备时间长，一般适用于一个分型面的两箱造型。
机器造型(芯)主要适用于黑色金属铸件的大批量生产。
2．砂型/芯制造方法分类在制造各砂型、芯的过程中，根据其本身建立强度时其粘结机理的不同，通常可分为三大类：（1）机械粘结剂型芯----以粘土为粘结剂的粘土型芯砂所产生的粘结；（2）化学粘结剂型芯----型芯砂在造型、芯过程中，依靠其粘结剂本身发生物理、化学反应达到硬化，从而建立强度，使砂粒牢固地粘结为一个整体。
有机、无机粘结剂，其中无机粘结剂包括钠水玻璃及硅溶胶，而有机粘结剂则包括热硬、自硬和气硬树脂砂型（芯）；（3）物理固结----指用物理学原理产生的力将不含粘结剂的原砂固结在一起，磁型铸造法、负压造型法或真实密封造型法或薄膜负压造型法，以及消失模造型法。
（二）粘土湿型1.湿型及其特点（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）。
(汽车缸体图)(或生产车间全貌图)（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。
2．粘土湿型所用的主要原材料粘土湿型的配方为：原砂（或旧砂）100，粘土（膨润土）1～5％，煤粉～8％，水～6％，以及其它附加物。
（1）原砂－石英砂其砂子是火成岩中稳定的部分，主要成分为二氧化硅（SiO2）和少量的杂质（Na,k,Ca,Fe 等氧化物）。
含SiO2极高的砂子称石英砂，有高的熔点，1700℃，摩氏硬度7级（一般将材料分为10级，其中滑石为1级，金刚石为10级），随夹杂物含量的增加，其耐火度下降，SiO2含量高，砂子的颜色接近无色透明，一般用石英砂色白并略带灰色。
铸造生产所用的石英砂与建筑用砂不同，它有其特殊的要求，主要有：含泥量；颗粒组成；原砂颗粒形状及表面状况；原砂的矿物组成和化学成分等。
生产中通常根据铸件的合金种类、质量、壁厚的不同来选定原砂的化学成分和矿物组成。
例如铸钢的浇注温度高达1500℃左右，钢液含碳量较低，型腔中缺乏能防止金属氧化的强还原性气氛，与铸型相接触的界面上金属容易氧化生成FeO和其它金属氧化物，因而较易与型砂中的杂质进行化学反应而造成化学粘砂。
所以要求原砂中Si02含量应较高，有害杂质亦应严格控制。
铸钢件的浇注温度愈高，壁厚愈厚，则对原砂中Si02含量的要求就愈高。
铸铁的浇注温度一般在1400℃以下，铁液中含有较多碳分，湿型浇注时型砂中加入有煤等附加物，能产生大量还原性气氛，在与铸型相接触的界面上金属基本不氧化，实际上湿型铸铁件无化学粘砂现象。
烧结点指的是原砂颗粒表面或砂粒间混合物开始熔化的温度。
它是原砂各种组合成分耐火性能的综合反应。
所以，有时采用测定原砂烧结点的办法能更直观地说明原砂做为耐火材料的性能，而且可用来推测原砂中SiO2含量高低和杂质多少。
长石、云母及其杂质中所含有的碱金属氧化物(Na20、K20)、碱土金属氧化物(CaO、MgO)等能与Si02和氧化铁生成易熔物质。
例如Si02与NaO的质量比为73：27的混合物，其熔点仅793℃．K2O与SiO2可形成熔点仅525℃低熔物, 烧结点低。
（ 2）原砂－非石英质原砂硅砂缺点：热膨胀系数比较大，而且在573℃时会因相变而产生突然膨胀-----铸件若裂；热扩散率比较低；容易与铁的氧化物起作用等。
这些都会对铸型与金属的界面反应起不良影响。
在生产高合金钢铸件或大型铸钢件时，使用硅砂配制的型砂，铸件容易发生粘砂缺陷，使铸件的清砂十分困难。
非石英质原砂是指矿物组成中不含或只含少量游离Si02的原砂。
在铸钢生产中已逐渐采用一些非石英质原砂来配制无机和有机化学粘结剂型砂、芯砂或涂料。
这些材料与硅砂相比，大多数都具有较高的耐火度、热导率、热扩散率和蓄热系数，热膨胀系数低而且膨胀均匀，无体积突变，与金属氧化物的反应能力低等优点，能得到表面质量高的铸件并改善清砂劳动条件。
但这些材料中有的价格较高，比较稀缺，故应当合理选用。
目前可用的非石英质原砂有橄榄石砂、锆砂、铬铁矿砂、石灰石砂、镁砂、刚玉砂、钛铁矿砂、铝矾土砂等。
真正广泛使用的仍为石英砂。
（3）粘土----膨润土粘土的矿物成分粘土是湿型砂的主要粘结剂。
粘土被水湿润后具有粘结性和可塑性；烘干后硬结，具有干强度，而硬结的粘土加水后又能恢复粘结性和可塑性。
粘土主要是由细小结晶质的粘土矿物所组成的土状材料。
粘土矿物的种类很多，按晶体结构可分为高岭石和蒙脱石等。
通常根据所含粘土矿物种类不同将所采用的粘土分为铸造用粘土(fireclay)和铸造用膨润土(bentonite)两类。
膨润土主要是由蒙脱石组矿物组成的，主要用于湿型铸造的型砂粘结剂。
根据国家专业标准《铸造用膨润土和粘土》(JBlT 9227—1999)的规定，膨润土中如果某一交换性阳离子量占阳离子交换容量的≥50％时，称其为主要交换性阳离子，如果为钠离子则称为钠膨润土，以PNa表示(P是膨润土代号)；如果为钙离子，则称为钙膨润土，以PCa 表示。
我国钙基膨润土资源较多，开采和供应比较方便。
有时要根据粘土的阳离子交换特性，对钙土进行处理，使之转变为钠基膨润土。
这种离子交换过程，通常称为膨润土的活化处理，最常用的活化剂为碳酸钠。
这一过程的化学反应机理简单示意如下Ca2+一蒙脱石+Na2C03一-Na+一蒙脱石+CaC03+。
（4）粘土的粘结机理粘土在水中形成的粘土-水体系是胶体，带负电的粘土颗粒将极性水分子吸引在自己的周围，形成胶团的水化膜，依靠粘土颗粒间的公共水化膜，通过其中的水化阳离子所起的“桥”或键的作用，使粘土颗粒相互结合起来，在水化膜中处在吸附层的水分子被粘土质点表面吸附得很紧，而处于扩散层中的水分子较松，公共水化膜就是粘土胶粒间的公共扩散层。
粘土和水量比例适宜时，才能获得最佳的湿态粘结力（图）。
一般说来，粘土颗粒所带电荷愈多或粘土颗粒愈细小，比表面积愈大，则湿粘结力愈大。
关于粘土颗粒与砂粒之间的粘结则被解释为：砂粒因自然破碎及其在混碾过程中产生新的破碎面而带微弱负电，也能使极性水分子在其周围规则地定向排列。
这样，粘土颗粒与砂粒之间的公共水化膜，通过其中水化阳离子的“桥’’或键的作用，使粘土砂获得湿态强度。
（5）附加物3．湿型砂的混制工艺及旧砂的处理生产中常用的混砂机有碾轮式(vertical wheel sand muller)、摆轮式(horizontal wheel sand muller，speed muller)、叶片式(blade mixer)等。
各有优缺点。
生产1t铸件约需要5-10t湿型型砂，配制型砂时都尽量回用旧砂(即重复使用过的型砂)，即经济也是保护环境的需要。
但简单地重复使用旧砂，会使型砂性能变坏，铸件质量下降。
必须了解旧砂的特性，掌握其性能变化的规律，采取必要措施，才能保证和稳定型砂的性能。
混砂时还需向旧砂中补充加入新砂、膨润土、煤粉和水等材料，才能使混制出的型砂性能符合要求。
4．粘土湿型的紧实工艺（1）对型(芯)砂紧实度的要求1）紧实度对铸型性能的影响型砂需要紧实才能成为整体的砂型。
型砂的紧实程度常用紧实度(密度)和孔隙度表示。
紧实度影响着铸型的强度和透气性。
紧实度越大，铸型强度越大，透气性越差。
紧实度高，蓄热系数也高，加快了金属的凝固冷却速度，改善了铸件的内在质量，组织更为致密，铸件尺寸精确，力学性能有所提高。
对高压造型法的研究表明，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。
因此，铸件可以做得更薄，进而减轻铸件机器重量。
2）型砂紧实度的要求要求铸型紧实度高且均匀。
高压造型法由于铸型紧实度高，其铸型性能和铸件质量普遍好于中低压造型。
高压造型法的目的就在于制出均匀的高紧实度铸型。
理论和实验研究证明其压实方法和压头形式对紧实度有很大的影响。
对湿型而言，通常有震击紧实、震压紧实、压实、微震压实和高压紧实等，下面简单介绍其紧实方法。
（2）震击紧实和震压紧实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如图2-3所示。
将砂箱1放在模板2上，型板固定于震击工作台，与震击活塞3相连，4为震击气缸。
砂箱内装满型砂后，打开进气阀，使压缩空气进入震击气缸，推动活塞上升。
活塞升高超过排气孔时，压缩空气由排气孔逸出，气缸中的压力突然下降，此时震击活塞连同砂箱模板下落，与震击气缸发生撞击，砂箱中的型砂由于惯性力的作用而互相紧实。
而后因出气孔堵住，进气孔进入的压缩空气压力超过砂箱型板活塞等的重量，使工作台上升，如此连续震击，使型砂得以紧实。
震击高度一般为30~60mm，震击次数30~50/min次为宜，一般不超过80次。
震击紧实适用于大砂箱，砂箱高度不低于150mm，否则紧实效果不好。
其型砂紧实度沿砂箱高度是上松下紧，顶部型砂紧实度几乎与震前一样。
为了克服震击紧实砂箱上部型砂紧实度太松的缺点，可以先震击使底部型砂紧实，再对顶部型砂补充压实。