金属工艺学2

4．浇注位置应有利于补缩、防止产 生缩孔。对于易形成缩孔的铸件，将铸件 厚大部分置于铸件的上部位置，以便安放 冒口，实现自下而上的顺序凝固，便于补 缩，防止缩孔。
二、分型面的选择原则
分型面是指铸型间的结合表面。 分型面选择得合理可以简化造型操作，提高劳动生产率。
1．便于起模，故分 型面应选择在铸件最大 横截面处。
铸件中间截面较两端小，使用两箱造型取 不出模样，所以必须采用分开模，分型面 一般为平面，有两个分型面，不能机器造 型。 整体模，分型面为平面 分开模，分型面多为平面 模样上妨碍起模的部分需做成活块
三箱造型
三个砂箱
费事
较广
整模造型 分模造型 按 模 样 特 征 活块造型
两个砂箱 两到多箱 两到多箱
简单 较简单 较费事
单件小批量中小 件
成批生产的需挖 砂件 大中型轮类、管 类单件小批生产
假箱造型
两到多箱
刮板造型
两个砂箱
两箱整模造型
三箱分模造型
活块造型
挖砂造型
假箱造型
刮板造型
二、机器造型
机器造型是用机器来进 行紧砂和起模，根据紧砂和 起模的方式不同，有各种不 同种类的造型机。 机器造型生产率高，质 量稳定，铸件尺寸精确，表 面光洁，加工余量少，劳动 强度低，是成批大量生产铸 件的主要方法，但投资大， 只适于两箱造型。
2．应尽量与浇注位置 一致，并尽量满足浇注位置 的要求。 3．尽量采用平直分型 面，数量应少，以简化操作 及模型制造，机器造型时， 分型面只能有一个。
4．应尽量使铸件的重要加工面或大部分加工面和加工基 准面位于同一砂型中，且最好位于下型中。 5．尽量减少型芯，避免 吊芯、悬臂芯，便于下芯、 合型及检验位置。
三、收缩率
铸件凝固冷却后的尺寸将比型腔尺寸略为缩小，为保 证铸件应有的尺寸，模样尺寸必须比铸件放大一个该合金 的收缩量。收缩量＝铸件尺寸×铸造收缩率。 铸件收缩是非自由的，受到铸型和型芯的机械阻碍和 铸件各部分之间的相互制约，还受到铸件形状、尺寸的影 响。铸件的实际收缩与合金的种类、铸件的形状、尺寸有 关。通常灰铁为0.7~1.0% ，铸钢为1.3~2.0%，锡青铜为 1.2~1.4%。
二、型芯砂
型芯砂在浇注时受到液体金属的冲击及压力，浇注后 则处于高温液体金属的包围中，在冷却凝固过程中又经受 金属收缩的压力，所以，型芯砂应比型砂具有更高的耐火 性、强度、透气性、退让性。 型芯砂可采用桐油等有机粘结剂。在加热烘干过程中， 有机粘结剂一部分生成气体逸出，留下的空隙增加了型芯 的透气性，另一部分被氧化形成坚韧薄膜或被熔化而渗透 到砂粒之间，使砂粒粘聚得更加牢固，从而使型芯具有更 高的强度。浇注后，这种粘聚材料被液体金属的热量毁坏， 芯砂变得疏松，因而在金属冷却收缩时具有良好的退让性。
第二章 砂型铸造
砂型铸造是目前 铸件生产的主要方法， 砂型铸件占铸件总量 的90%以上，可生产 各种铸钢、灰铁、球 铁、可锻铸铁、有色 金属等的机械零件。
第一节 型砂及型芯砂
一、型砂和型芯砂的性能要求
1．耐火性 型砂在高温金属液的作用下而不软化、熔化。 若耐火性不足，砂粒粘在铸件表面上形成一层硬皮，造成切削 加工困难，甚至使铸件报废。 2．强度 型砂在搬运和液体金属冲击时，不易损坏。强 度不足会引起塌箱，砂眼等。 3．透气性 型砂之间本身有空隙，具有透气的能力。透 气性不好易出现气孔。 4．退让性 型砂具有随铸件的冷却收缩而压缩其体积的 性能。 若退让性不足，则铸件收缩受阻，内应力加大，甚至产 生裂纹、变形等。
三、型砂的种类
1．粘土砂 以粘土为粘结剂。粘土来源广，价格低，应用广泛，一般 多用湿型，大型铸件和质量要求高的铸件用烘干型。 2．水玻璃砂 以水玻璃为粘结剂。不需烘干，硬化速度快，强度高，生 产周期短，易机械化；但易粘砂，出砂性差，回用性差。 3．油砂 以植物油（桐油、亚麻油等）为粘结剂。油在烘烤时生成 强度很高的氧化膜，烘干后强度高，不易吸湿返潮，退让性、 出砂性好，不易粘砂，内腔光滑，但价格高。 4．树脂砂 以合成树脂作粘结剂。生产率高，不需烘干，强度高，型 芯尺寸精确，表面光滑，退让性、出砂性好。
较广 回转类铸件 各种单件小批量 中小件
挖砂造型
整体模，铸件的最大截面不在分型面处， 需挖去阻碍起模的型砂才能取出模样，分 型面一般为曲面。
为免去挖砂操作，利用假箱来代替挖砂操 作，分型面仍为曲面。 用和铸件截面相适应的木板代替模样，分 型面为平面。
两到多箱
对工人的技能要 求较高，费事
较简单 对工人的技能要 求较高，费事
第三节
浇注位置与分型面的选择
一、浇注位置的选择原则
浇注位置是指金属浇注时铸件所处的空间位置。 铸件浇注位置对铸件质量、造型方法等有很大影响，应 注意以下原则： 1．铸件重要工作面或主要 加工面应朝下或侧立，以防止砂 眼、气孔、夹渣、缩孔等缺陷。
2．铸件的大平面应朝下或侧立，以防夹砂等缺陷。
பைடு நூலகம்
3．大面积的薄壁部分应朝下或侧立，有利于金属充填， 防止浇不足、冷隔、砂眼、气孔、夹渣及夹砂等缺陷。
四、型芯及型芯头
型芯主要形成铸件的内腔和局部妨碍起模的外形。 型芯头起到定位、支撑型芯及导引型芯中气体排出的作 用，浇注时不与液体金属接触，不参与成形。型芯头的形状 和尺寸，对型芯装配的工艺性和稳定性有很大影响。 垂直型芯一般都有上、下芯 头，短而粗的型芯可省去上芯头, 芯头必须留有一定的斜度α。水 平芯头的长度取决于型芯头直径 及型芯的长度。悬臂型芯头必须 加长，以防合箱时型芯下垂或被 金属液抬起。型芯头与铸型型芯 座之间应有1~4 mm的间隙(s)， 以便于铸型的装配。
二、起模斜度
为便于把模样（或型 芯）从砂型（或芯盒）中 取出，铸件上垂直于分型 面的立壁在制造模样时应 具有的斜度，，此斜度即 为起模斜度。
起模斜度标注在铸造工艺图中，其大小取决于立壁的高 度、造型方法、模样材质和该侧面在型腔中的所处位置，通 常为15′～3°。立壁越高，斜度越小；木模比金属模斜度大； 机器造型比手工斜度小；内壁比外壁大。
第四节 工艺参数的选择
一、机械加工余量和铸孔
1．金属种类 灰口铸铁，表面平整，加工余量少；铸钢， 浇注强度高，表面不平，加工余量大；有色金属，表面光洁， 加工余量少。 2．生产条件 大批量生产，可用机器造型，加工余量少； 小批量生产，多用手工造型，加工余量大。 3．尺寸位置 尺寸大、变形大，加工余量大；铸件顶面质 量比底面和侧面差，余量大。 4．孔 铸铁小于30mm，铸钢小于60mm的孔，一般不铸， 因铸出造型工艺复杂，质量不易保证，反而给机加工带来困难。
机器造型
采用机器完成全部操作，至少完成紧砂操作的造型 方法。效率高、铸型和铸件质量好，但投资较大。
大量或成批生产的中小 铸件。
一、手工造型
分 类 按 砂 箱 特 征 造型方法 两箱造型 特点 模样结构和分型面 砂箱 两个砂箱 操作 简单 应用范围 较广
各类模样，分型面为平面或曲面，可机器 造型也可手工造型。
第二节 造型方法
造型（包括造芯）是砂型铸造最基本的工序，造 型方法选择的是否合理，对铸件质量和成本有着重要 的影响。造型通常可分为手工造型和机器造型。
造型方法 特点 应用范围 用手工或手动工具完成紧砂、起模、修型工序。其 单件、小批量铸件或难 特点为：1）操作灵活，可按铸件尺寸、形状、批量 以用造型机械生产的、 与现场生产条件灵活地选用具体的造型方法；2）工 形状复杂的大型铸件。 手工造型 艺适应性强；3）生产准备周期短；4）生产效率低； 5）质量稳定性差，铸件尺寸精度、表面质量较差； 6）对工人技术要求高，劳动强度大。