材料成形设备及控制第4章铸造设备

表1.2 常见砂型表面硬度
型砂种类 硬度单位
一般砂型 高压 60-80 ＞90
3 对紧实度的工艺要求
a. 砂型紧实后的强度
b.
能够经受住搬运或翻转过程中的震动而不脱落；型腔表面
能抵抗浇注时铁水的压力。
c. b. 紧实后的砂型应起模容易，并能保证铸型的精度。
d. c. 砂型应具有必要的透气性，以避免产生气孔等缺陷 。
二、 实砂方法
主要包括：压实、震击及微震、射砂及气流、抛砂等
1 压实法实砂
（1）压实实砂—直接加压的方法使型砂紧实。
压实前
压实后
图1-2-1 压实造型
压实所得砂型的平均紧实度与压实比压有关。例图1-2-2。
图1-2-2 不同型砂的压实紧实曲线
（2）影响紧实度分布的因素
a. 同一砂型内部，位置的影响
对实际工作的指导意义： 砂箱高度应适当。
压板侧
模板侧
图1-2-4 砂箱高度对砂型内紧实度的影响
1－H＝400mm 2－H＝250mm 3－H＝120mm
c.模型特性的影响
(a) 深凹比(A)
深凹处的高度（H）和其短 边宽度(Bmin)之比（A）。
A H B min
图1-2-5 带高模样的砂型
H－深凹处的高度 Bmin－深凹处短边宽度
c. 补充压实方法 原因？ －表层得不到紧实
方法
图1-2-18 震击实砂紧实度分布曲线
✓手工或风冲子－－多用于中大型铸件的造型。 ✓动力补充紧实－砂型上外加铁板等重物，主要用来中大型铸件的造型。 ✓补充加压法－－震击后压实，用于中小型铸件的造型。
2 震击及微震实砂
震击造型机－只有震击机构，用前两种方法补充紧实。 震压造型机－同时具有震击机构和压实机构。
d. 压实比压的影响
说明：
比压越大，型砂的均匀性越高。
常用压实比压： 一般的压实和震击造型机的
比压为：300-400MPa; 高压造型 机 的 常 用 压 实 比 压 为 ： 7001500MPa。
图1-2-7 比压大小对紧实度的影响
1、2、3、4、5、6、7－实砂比压（各代表×100KPa）
2 震击及微震实砂
A越大，则深凹处底部型砂越不易紧实。对于粘土砂， 当A＞0.8时，深凹处底部型砂紧实度则难以保证。
(b) 模样顶上砂柱的高宽比（B）
模样样顶上砂柱的高 B 模样样顶上窄边宽
该比值影响砂柱的变形难易程度。当B≥1~1.25时， 模样顶上的砂柱易变形，受挤滑出，补充到模样四周的砂 量越大，提高紧实度的均匀性。
H
(c) 压缩比
图1-2-6 压缩比对紧实度的影响
a－加压前 b－加压后
h/H和h/(H-m)可看作压缩比， δ1和δ2分别为压实后模样四周和模 样顶部的平均紧实度。在h相同的情况下，δ2迅速增大，对压实的阻力 迅速增长。当m大时，压实的作用力主要是通过高紧实度的δ2区传到模 样顶上而被抵消。此时可能δ1还很低。
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司气方式主要分为
不断进气活塞司气（图2-1-2）
（进气行程结束，进气孔未关闭， 适用于小型震压造型机）
阀门司气 －－主要用于大型震击造型机 （工作原理见图2-1-3）
（2）震击循环
断进气活塞司气
活塞 气缸
图2-1-1 震击气缸结构
工作过程
a.进气阶段：压缩空气从a孔进入， 经b孔、c孔进入气缸，活塞上升。 上升一段距离后，b孔被封闭，进气 结 束 。 b. 膨 胀 阶 段 ： 不 进 气 也 不 排 气，空气膨胀，活塞继续上升一段 距离。c.排气上升阶段: 排气孔打开 ，开始排气。由于惯性继续上升一 段 距 离 。 d. 排 气 下 降 阶 段 ： 惯 性 丧 失，活塞下降，排气孔关闭，继续 下降一段与工作台发生撞击。同时 进气孔打开，震击循环重新开始。
d. 应用 高的砂型，特别是模样较高或比较复杂的砂型适合采用震
击或震压实砂。但因其噪声大，生产率低，故目前处于被淘汰 的地位。
（2）微震实砂
微震实砂是在震击实砂方法基础之上进行改进而得到的一种实砂 方法。和震击实砂相比，其主要优点是减少了对地基的影响。即对震 击机构采取一定的减震措施。
减震方法：在机座和地基间添加木质减震垫、在震击气缸下 面添加气缸垫或螺旋弹簧。其特点是能实现压震。将微震和压实 组合，可有：
断进气震击机构
断进气震击机构的工作过程 进气行程Se—震击活塞从原始位置到刚刚关闭进气孔时所走过的行程； 膨胀行程Sr—震击机构从刚刚关闭进气孔到刚刚要打开排气孔时活塞所 走的行程 惯性行程Si—震击机构从刚刚打开排气孔到活塞运动到最高点时所走过 的行程。
第4章 造型设备及控制
造型机和造芯机实质上是相同的，有的造型机可用于 制芯。其主要作用为：填砂、实砂和起模。
4.1 紧实度和对紧实度的要求 一、紧实度及砂型硬度
（1）紧实度：型砂被紧实的程度。即： 型砂的重量
型砂的紧实度
G(g/cm3)
V
型砂的体积
注意：包括砂粒间的空隙。！！
（2）常见型砂紧实度
① 单纯微震 ②预震加压实 ③单纯压震 ④先预震后压震
4.2 震击与震压造型机
主要介绍震压与震击造型机的结构，并较详 细地说明震击循环。
1. 震击机构和震击循环
（1）司气方式
震击气缸的进、排气开闭方式，称为司气。
断进气活塞司气（图2-1-1）
（进气行程结束，进气孔被关闭，
活塞司气 可分有膨胀和无膨胀活塞司气）
图1-2-3说明：砂型内不同部位的紧 实度不同。
其变化与压实过程中砂粒间、砂粒 与砂箱壁及模样壁间的摩擦力有关。
3-砂箱角上 2-靠砂箱壁中心 1-砂型中心
图1-2-3 平板压实后砂型内紧实度分布
1压实法实砂
b. 砂箱高度的影响
说明：
随砂箱高度增大，近模 板一侧的紧实度逐渐降低。 当砂箱高度过大时，型砂基 本上不能被紧实。
表1.1 常见型砂紧实度
型砂种类
松散砂 一般紧实 高压
紧实度，g/cm3 ≤1.3
1.55-1.7
1.6-1.8
非常紧密 1.8-1.9
2 紧实度的测量方法及分布状况
a. 砂型的平均紧实度 b. 砂型内不同位置的紧实度－紧实度的分布状况
衡量实砂效果的方法。
c. 实际生产中常用砂型硬度计测量砂型的紧实程度
（1）震击实砂
a. 实砂原理： 工作台及型砂升到一定高
度，然后让其下落，与机体发 生撞击。型砂下落产生的冲击 力作用于下面的砂型上，使型 砂层层得到紧实。
b. 紧实度分布特点
图1-2-17 震击实砂
a) 工作台举起 b)下落震击
随砂箱高度的增加，紧实度逐渐降低。 如图1-2-18。
模样对紧实度分布影响不大。 且越靠近模板的砂型深凹处，紧 实度越高。靠近模板处最高。