第二章 铸造用砂
铸造用型砂及型芯介绍
铸造用型砂及型芯介绍
一型砂(芯)性能
1强度:型砂在外力作用下,不易破坏的性能,强度不足,会造成塌箱,
砂眼等。
2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。
3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,粘砂严重,铸
件报废。
4退让性:型(芯)砂具有随铸件的冷却收缩而被压缩其体积的性能。
若退让性不足,铸件收缩受阻,内应力加大,甚至产生裂纹、变形等。
通过增加锯末木屑等可提高退让性。
二型砂的分类、成分和应用
1 粘土砂
砂子、粘土、水和附加物(煤粉,木屑等)。
其应用广泛:
1) 不受铸件大小,重量,尺寸,批量影响。
2) 铸钢,铸铁,铜,铝合金等均可铸。
3)手工,机器造型均可。
4)粘土来源广,价低。
粘土砂分两类: 湿型砂:中,小件；干型砂:质量要求高的件,大件。
2 水玻璃砂
是以水玻璃(硅酸钠的水溶液)为粘结剂。
砂型铸造的方法
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2. 1铸造概述
• (3)铸铁:材料的强度和硬度高，耐磨性好成本低;但密度大，易生锈。
常用的牌号是:HT150、HT200. • (4)铸钢:材料的韧性好，但铸造性能比铸铁差，其他性能与铸铁相近。
一般用于制造易受冲击或易损坏的模样。 • 此外，有的模样是直接用结构钢材经机加工制成。 • 2)金属模的制造方法 • 金属模一般是用铸坯经机加工制成，因此要先制作母模，制造母模
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2. 1铸造概述
• 让性差，铸件在凝固收缩时将易产生内应力、变形和裂纹等缺陷，所 以型砂要有较好的退让性。
• 此外，型砂还要具有较好的耐用性、溃散性和韧性等。 • 2.型砂的组成 • 将原砂或再生砂与勃结剂和其他附加物混合制成的物质称为型砂和芯
砂。 • 1)原砂 • 原砂即新砂，铸造用原砂一般采用符合一定技术要求的天然矿砂，最
和力学性能，应根据具体情况合理地选用。 • (1)铝合金:铝合金密度小具有足够的强度和较低的硬度，易加工，模
样表面光滑不生锈，不易粘砂，具有很好的使用性能。常用来制造金 属模的铝合金有:ZA1Si7Mg, ZAlSi10, ZA1Si5Cu2Mn、ZA1Si9MnMg, ZAlCu10和ZA1Zn11Si7Mg等。 • (2)铜合金:铜合金有很好的强度和耐磨性，不生锈，加工后模样表面 光滑，不粘砂。常用的牌号是:ZCuZn40Mn3, ZCuZn42Mn4和 ZCuSn6Zn6等。
铸造工艺学第二章湿型
第二节 湿型砂性能要求、检测原理及检测方法
• 二、透气性 • 透气性：紧实的型砂能让气体透过而逸出的能力。 • 测定原理：测出气钟内的空气在压力下通过试样 的时间，计算其透气性。
V—通过试样的空气体积；H—试样高度；
S—试样截面积；p—试样前压力（mmH2O)； t—2000cm3空气通过试样的时间
第三节 湿型砂用原材料及其质量要求
原砂的质量要求 1. 含泥量
• 原砂的含泥量—指原砂中直径小于0.02mm的细小颗粒的含量。
• 含泥量对湿型砂的性能的影响 ① 原砂中泥分增多，孔隙半径减小，透气性降低。 ② 原砂中泥分增多，湿态抗压强度提高，达到最适宜干湿状态的型砂含水量也提高。 ③ 若原砂的泥分中不含粘土矿物，则 原砂中含泥量增多会使型砂变脆，起模性能变坏。
第二节 湿型砂性能要求、检测原理及检测方法
一、水分、最适宜干湿度和紧实率 • 判断型砂的干湿程度的几种方法
1.
2. 3.
水分（含水量或湿度）--最常用
手捏感觉--经验 紧实率--很多工厂列其为最经常性检 验性能的项目之一 紧实率:锤击后试样体积的压缩程度
紧实率=[（筒高-紧实距离）/筒高] ×100%
第三节 湿型砂用原材料及其质量要求
一、石英质原砂 原砂的分类：
山砂；海砂；湖砂；河砂；风积砂。
成份及形成过程： • 天然硅砂—小颗粒，是由岩石风化形成的。 • 石英砂岩—沉积的石英颗粒被胶体的二氧化硅或氧化铁、碳酸钙等物胶结成块状。 • 石英岩—经过变质而形成的坚固整体的岩石。 • 人造石英砂—坚固岩石经过人工破碎、筛分。
但是，原砂是众多形状和重量各异的砂粒组成的集合，要确定出与其相对应的 假想圆球的直径就成为计算原砂理论比表面积的关键。
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
砂型铸造
f）应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置一致 ）应使合箱位置、
2、分型面的选择 分型面为铸型组元间的接合面，选择分型面应考虑以下原则： 分型面为铸型组元间的接合面，选择分型面应考虑以下原则： 分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型， a）分型面应尽量采用平面分型，避免曲面分型，并应尽量选在最 大截面上，以简化模具制造和造型工艺。见图9 大截面上，以简化模具制造和造型工艺。见图9－4。
b) 高压紧实
震击紧实主要依靠震击 力坚实砂型。 力坚实砂型。该方法机 器结构简单， 器结构简单，制造成本 但噪声大、 低，但噪声大、生产率 要求厂房基础好。 低、要求厂房基础好。 砂型坚实度沿砂箱高度 方向愈往下愈大。 方向愈往下愈大。主要 适用于需成批生产的中， 适用于需成批生产的中， 小型铸件。 小型铸件。
二、砂型铸造工艺设计 铸造工艺图： 铸造工艺图：在零件图中用各种工艺符号表示出铸造工 艺方案的图形，铸造工艺图是表示铸型分型面、浇冒口系统、 艺方案的图形，铸造工艺图是表示铸型分型面、浇冒口系统、浇
注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷铁、保温衬板） 注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷铁、保温衬板）等的图 图中应表示出：铸件的浇注位置、分型面、型芯的数量、形状、 样。图中应表示出：铸件的浇注位置、分型面、型芯的数量、形状、 尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、浇口、冒口、 尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、浇口、冒口、冷铁的尺寸 和位置。 和位置。 1、浇注位置的选择 浇注位置的选择应考虑以下原则： 浇注位置的选择应考虑以下原则： 体积收缩大的合金及壁厚差较大的铸件，应按定向凝固的原则 a）体积收缩大的合金及壁厚差较大的铸件，应按定向凝固的原则， 将壁厚较大的部位和铸件的热节部置于上部或侧部， 将壁厚较大的部位和铸件的热节部置于上部或侧部，以便设置冒口 进行补缩。 进行补缩。
第二节砂型铸造及工艺方案选择
6. 活块造型 特点：将模样上阻碍起模的局部，做成可活动的活快， 便于起模。造型和制作模样都很麻烦，生产率低。 应用范围：单件小批生产带有突起局部的铸件。 7. 刮板造型1、2 用刮板代替实体模样造型，可降低模样本钱，节约木材， 缩短生产周期。但生产率低，工人技术水平要求高。
四〕铸铁的熔炼及浇注
1、铸铁的熔炼设备有冲天炉和感应炉等。其原料有金属料、燃料 和熔剂。
2、浇注系统：引导金属液进入铸型型的通道。它包括浇口杯、 直浇道、横浇道和内浇道四个局部组成。
1、落砂：
五〕落砂、清理和检验
将浇注成形后的铸件从型砂和砂箱中别离出来的工序，它分为出 箱和清砂两个过程。有手工落砂和机械落砂两种方法。
上
上
下
下
a)不利于补缩
b)有利于补缩
收缩大的铸钢件浇注位置选择
三〕 铸型分型面的选择原那么 分型面---指砂箱间的接触外表，指两半铸型相互接 触的外表。 分型面选择的合理可以简化造型操作,提高劳动生产 率和降低本钱。 应尽量使铸件的重要加工面或大局部加工面和加工 基准面位于同一砂型中。
尽量采用平直分型面,以简化操作及模型制造。为 便于起模,故分型面应选择在铸件最大截面处(手工造 型时,局部阻碍起模的凸起可做活块)。
尽量避开易拉裂部位;不影响自由收缩. 尽量放在需加工部位,便于清理.
(2)冒口大小,依合金收缩性质及具体铸件凝固条件查手册.
2) 冷铁应用: (1) 分类:
外冷铁:只和铸件外外表接触而起激冷作用,与型砂一 起清出,可重复使用. 内冷铁:浇注后冷铁被金属液包围与铸件熔合在一起. 有气密性要求的局部不能用.
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。
2铸造
2)．铸件的变形和防止 铸件变形的一般规律：厚的部位呈内凹，簿的部 分呈外凸。为防止铸件变形，除合理设计零件结 构外，在工艺上可采用反变形法。
沿高度方向如 何变形
3)．铸件的裂纹与防止 当铸件的内部应力超过金属抗拉强度时， 铸件便产生裂纹。
• 热裂纹是在固相线附近形成的裂纹。其 形状特征是，裂纹短、缝隙宽形状曲折， 缝内表面呈氧化颜色， • 防止热裂纹的方法：正确设计零件结构 外应合理地选用型砂和芯砂的粘结剂， 以改善其退让性。严格限制钢和铸铁中 硫的含量。
• 2、侵入气孔 • 是由于铸型表面层聚集的气体侵入液态 合金而形成的气孔。 • 侵入气孔的特征是多位于铸件局部表面 附近，尺寸较大，呈椭圆形或梨形。 • 防止方法：降低型砂、芯砂的发气量和 提高铸型的排气能力。
3、反应气孔 • 液态合金与铸型、冷铁、芯撑或熔渣之 间，因化学反应产生气体而形成的气孔， 称为反应气孔。 • 反应气孔多分布在铸件表层下1-2毫米处， 呈皮下气孔。
§1-2 铸件的凝固 铸型中的合金从液态转变为固态的过程， 称为铸件的凝固，或称一次结晶。 • 铸件的凝固 • 在铸件凝固过程中，一般存在着固相区、 凝固区和液相区三个区域，其中凝固区 是液相与固相共存的区域，凝固区的大 小对铸件质量影响较大，按照凝固区宽 窄，分为逐层凝固、中间凝固和体积凝 固三种凝固方式，如图2-4所示。
• 3．体积凝固 当合金的结晶温度范围很 宽，或因铸件截面温度梯度很小，铸件 凝固时，其液固共存凝固区很宽，甚至 贯穿整个铸件截面，如图2-4(c)所示。 • 影响铸件凝固方式主要因素是合金的 结晶温度范围（取决于合金化学成分） 和铸件的温度梯度。合金的结晶温度范 围越小，凝固区域越窄，越倾向于逐层 凝固。当合金成分一定时，凝固方式取 决于铸件截面上的温度梯度，温度梯度 越大，对应的凝固区域越窄，越趋向于 逐层凝固。
铸造用砂
(一)铸造用砂颗粒组成的测定 铸造用砂的颗粒组成采用筛分法测定
(二)铸造用砂颗粒组成的表示方法 (1)列表法：
角形系数(又称粒形系数)是原砂的实际比表面积与理论比表面积的 比值，是反映原砂颗粒形貌的一项指标。角形系数E为：
二、铸造用砂的分类、表示方法
我国GB9442—88根据铸造用砂的矿物组成、含泥量、颗粒组 成和颗粒形状(角形系数)等指标，对石英砂进行了分类，并 规定了表示方法。
三、石英砂
1、石英砂的矿物组成及化学成分
1)石英：纯的石英为白色透明体，俗称水晶，含有杂质时 将染成各种颜色。石英的基本结构单位是硅氧四面体，四 个氧原子位于四面体的顶端，硅原子位于四面体的中心。
2)长石：长石为铝硅酸盐，常见的有钾长石、钠长石和钙 长石三种。它们的晶体也用于骨架状结构，只是硅氧四面 体中有一部分Si被Al所替换。熔点低、硬度低、复用性差。 3)云母：云母是一种含水铝硅酸盐，常见的有白云母和黑 云母两种。 石英砂的化学成分 化学分析只能确定各种化合物的总含量，而不能确定其 存在的形式，因为SiO2的含量不等于石英的含量，长石及 云母中也含有SiO2 。分析石英砂的矿物组成需要有特殊设 备和较复杂的技术，故一般不进行。
铸造用砂——原砂
一、铸造用砂的基本要求
1、热物理性能 蓄热系数、 热膨胀性、 热导率、 密度等
2、铸造用砂的耐火度及最低共熔点
耐火度和熔点这两个概念都与耐火材料由固态转变为液 态有关，它们表征了耐火材料抵抗高温的能力，但两者 的概念和意义并不相同。
铸造用砂及混合料试验方法
铸造用砂及混合料试验方法1铸造用砂及混合料试验方法铸造用砂及混合料试验方法是一种在铸造过程中对工艺参数进行确定的方法，旨在解决铸件质量的问题，以确保其质量符合设计要求。
铸造用砂及混合料试验方法包括：选择砂、烧制砂试验、涂料试验、浇铸工艺试验、热处理工艺试验等步骤。
1.1选择砂铸造用砂的选择主要从三个方面考虑：砂的成分、砂的型号和容量大小。
一般选用低碳铸铁、铝铜合金、锰铸铁、低合金钢等多种材料，根据铸件的复杂性选择不同粒径的砂，可实现不同质量要求的件。
1.2烧制砂试验烧制砂的试验是指通过烧制砂来确定工艺参数的一种试验方法。
烧制砂的试验主要考察温度、时间、型号、颗粒级配等因素，以保证砂质量达到铸造要求。
具体来说，要考察当研磨机以不同的磨料粒度研磨时，研磨量的变化；当不同的温度，时间和压力烧制砂时，铸件的性能；以及经不同处理后的砂的表征。
1.3涂料试验涂料试验是指对铸造用砂采用涂料工艺进行质量检查的试验方法。
此类试验的主要目的是通过对涂料的涂布性能使铸件表面平整、光滑和抗渗透性等性能指标满足要求，确保其质量。
常见的涂料试验包括测膨胀率、熔焊熔化点、型号拉伸强度、蚀氧等实验。
1.4浇铸工艺试验浇铸工艺试验是指采用有关铸造工艺和技术，使用模具制作铸件的试验方法。
此外，浇铸工艺试验也还要考察一些其他参数，比如浇注温度、浇注压力、浇注速度、气压流量以及充填时间等。
这些参数均关系到铸件的机械强度和结构形貌，是成功制造铸件的关键。
1.5热处理工艺试验热处理工艺试验是用于均匀固结、改变晶粒结构和形貌之类，以提高铸件质量的试验方法。
热处理工艺试验可以从固化、淬火、调质、回火等过程中检查各项参数，以确保铸件性能的稳定。
在此过程中，可实现高热压力、低热压力、可安排多种热处理作业、重现获得室温到硬化性质的调节及其他情况等。
综上所述，铸造用砂及混合料试验方法可以有效地衡量铸件质量，确保工艺参数合理，从而有效地保证精确铸造品质的可行性，提高铸件的性能与可靠性，实现高效的铸造生产过程。
铸造用呋喃树脂砂
第一章铸造用呋喃树脂砂概述、自硬呋喃树脂砂的特点1.优点:1)铸件表面光洁、棱角清晰、尺寸精度高；2)型砂的溃散性好，清理、打磨容易，从而减少了落砂清铲修整工序中对铸件形状精度的损害；3)由于在各个工序中都最大限度的排除了影响铸型、铸件变形和损坏的因素，所以树脂砂铸件的铸件表面质量、铸件几何尺寸精度方面比黏土可以提高1~2级，达到了CT7~9级精度和1~2mm/600mm的平直度，表面粗糙度大有改观；4)减轻劳动强度大大改善了劳动条件和工作环境，尤其是减轻了噪声、矽尘等，减少了环境污染；5)树脂砂型(芯)强度高(含高温强度高)、成型性好发气量较其它有机铸型低、热稳定性好、透气性好，可以大大减少铸件的粘砂、夹砂、砂眼、气孔、缩孔、裂纹等铸件缺陷，从而降低废品率，可以制造出用黏土砂难以做出的复杂件、关键件；6)旧砂回收再生容易可以达到90%左右的再生回收率。
在节约新砂、减少运输、防止废弃物公害方面效果显著。
2.缺点：1)对原砂要求较高，如粒度、粒形、SiO2含量、微粉含量、碱金属盐及黏土含量等都有较严格要求；2)气温和湿度对硬化速度和固化后强度的影响较大；3)与无机类黏结剂的铸型相比，树脂砂发气量较高，如措施不当，易产生气孔类缺陷；4)与黏土砂相比，成本仍较高；5)对球铁件或低碳不锈钢等铸件，表面因渗硫或渗碳可能造成球化不良或增碳，薄壁复杂铸钢件上易产生裂纹等缺陷；6)浇注时有刺激性气味及一些有害气体发生，CO气发生量较大，需要良好的通风条件。
二、自硬呋喃树脂砂原辅材料1.原砂：原砂品质对树脂用量，树脂砂强度以及铸件质量影响很大，某些工厂由于忽视对原砂质量的严格要求，给生产带来很多麻烦。
表1列举了不同大小和材质的铸件采用原砂的技术指标。
表1树脂自硬砂用原砂的技术指标(质量分数，%)①微粉：对30/50、40/70筛号的原砂、140筛号以下为微粉；对50/100、70/140 筛号的原砂，200筛号以下为微粉；对100/200筛号的原砂，270筛号以下为微粉。
材料成形技术--第2章 铸造成形
2）设备投资大，生产准备周期长，只适于大量生产。
压力铸造主要用于生产铝、锌、镁等有色合金铸件， 如发动机缸体、缸盖、箱体、支架等。
4. 低压铸造
低压铸造：用较低压力将金属液由铸型底部注入型腔， 并在压力下凝固以获得铸件的方法。 (1).低压铸造的工艺过程 ： 低压铸造的工艺过程如图2-26所示，包括如下过程：
续
刮板造型 用刮板代替模样造型。节约木材， 用于等截面或回转体大中 缩短生产周期，生产率低，技术水 型铸件的单件、小批生产 平高，精度较差 两箱造型 最基本的造型方法。各种 铸型由上型和下型构成，各类模样， 铸型，各种批量 操作方便
三箱造型
铸件两端截面尺寸比中间大，必须 主要用于手工造型，具有 有两个分型面 两个分型面的铸件的单件、 小批生产
5. 离心铸造
离心铸造：将金属液浇入高速旋转的铸型中，使其在离心 力作用下成形并凝固的铸造方法。可用金属型也可用砂型
(1).离心铸造的类型 根据铸型旋转轴的空间位置，离心铸造可分为立式 和卧式两大类。 1）立式离心铸造：铸型绕垂直轴旋转，如图2-27a,b所 示。在离心力和重力的共同作用下，内表面为回转抛物 面，因此用于高度小于直径的圆环类或成形铸件。
主要特点如下：
R 1） 铸件 的 精 度 和 表 面质量高 ；尺寸公差 IT11∼IT14， a 12.5∼ Ra 1.6；
2）可制造形状较复杂的铸件； 3）适用于各种合金铸件，尤其是高熔点和难以加工的高 合金钢，如耐热合金、不锈钢、磁钢等。 4）工艺过程较复杂，生产周期长，使加工费和消耗的材 料费较贵，多用于小型零件。 熔模铸造适用于制造形状复杂，难以加工的高熔点合 金及有特殊要求的精密铸件；主要用于汽轮机、燃汽轮机 叶片、切削刀具、仪表元件、汽车、拖拉机及机床等零件 的生产。
机械制造基础(金属工艺学) 第二章 铸造
第2章 铸造
01 铸造工艺基础 02 合金铸件的生产工艺 03 砂型铸造 04 特种铸造 05 铸件结构设计
第2章 铸造
铸造工艺特点 1）适合制造形状复杂的毛坯
第2章 铸造
铸造工艺特点 2）毛坯大小不受限制
第2章 铸造
铸造工艺特点 3）材料不受限制（能熔化的金属） 4）生产成本低（原材料来源广泛） 5）应用广泛（历史最久的金属成型方法，40%~80%）
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—浇注位置 1）铸件的重要加工面应朝下或位于侧面
2.3 砂型铸造
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—浇注位置 2）铸件宽大平面应朝下
2.3 砂型铸造
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—浇注位置 3）面积较大的薄壁部分应置于铸型下部
2.3 砂型铸造
2.3.2 浇注位置和分型面的选择—分型面 分型面：铸型组元之间的结合面或分界面。 分型面影响： 1）铸件质量； 2）生产工序的难易； 3）切削加工的工作量。
2.2.1 铸铁件生产 2）球墨铸铁 由于石墨成球状，它对基体的缩减和割裂作用减至最低限度，球墨
铸铁具有比灰铸铁高的多的力学性能，塑韧性大大提高。
2.2 合金铸件的生产工艺
2.2.1 铸铁件生产 2）球墨铸铁
球墨铸铁的牌号、 性能及用途 QTXXX-X
2.2 合金铸件的生产工艺
2.2.1 铸铁件生产 3）可锻铸铁 将白口铸铁件经长时间的高温石墨化退火，使白口铸铁中的渗碳体
04 特种铸造 05 铸件结构设计
2.3 砂型铸造
铸造工艺
砂型铸造
特种铸造
手工造型 机器造型 金属型铸造 熔模铸造
压力铸造 低压铸造
陶瓷型铸造 离心铸造
2.3 砂型铸造
铸造用砂常识
铸造用砂常识潮模砂、粘土砂、水玻璃、覆膜砂、树脂砂都属于铸造中的砂铸，不过是不同的粘结剂的区别。
潮模砂、粘土砂、湿型砂是一样的，粘结剂都是普通粘土或膨润土，由于在混砂过程中要加入水，所以就叫潮模砂。
水玻璃砂的粘结剂是钠水玻璃，一般通过吹二氧化碳硬化或加硬化剂自硬化。
覆膜砂的粘结剂一般是酚醛树脂，有微毒，一般用来说砂芯用。
树脂砂的粘结剂为呋喃树脂，树脂砂造型在浇注后发气量比较大。
目前用树脂砂造型的铸件质量在砂铸中是最好的。
水玻璃砂是用来做型壳的一种材料，也可做粘结剂，并非一种独立的铸造方法主要有两种使用方法：1，石英砂+水玻璃（做粘结剂用）做好砂型，通入二氧化碳快速固化2，失蜡铸造制壳工序时，加入水玻璃做粘结剂水玻璃的蜡很软的，硅溶胶的蜡很硬。
硅溶胶的产品表面比水玻璃的好。
两者只是在制造型客质量上有差别，硅溶胶制造出来的型客更适合精密铸造，制造出来的产品表面光滑度好，变形小，缩水比率小，且尺寸精密不需要二次加工。
但是硅溶胶做的基本都是小产品，水玻璃消失模做的产品相对较大。
两者只是在制造型客质量上有差别，硅溶胶制造出来的型客更适合精密铸造，制造出来的产品表面光滑度好，变形小，缩水比率小，且尺寸精密不需要二次加工。
水玻璃的蜡很软的，硅溶胶的蜡很硬。
硅溶胶的产品表面比水玻璃的好。
原理都是一样的两者用的蜡、面砂、粘接剂都不一样产品的质量有明显区别的。
国外基本都是硅溶胶工艺，水玻璃工艺应该国内更多一些。
还有水玻璃清砂比较麻烦，因为水玻璃会烧结在铸件表面硅酸钠的水溶液俗名水玻璃好像也叫泡花碱，水玻璃砂具有价格低、强度高、无毒等优点,在铸造生产中获得广泛应用,但是由于其溃散性差,因此不能完全取代其它粘结剂。
改善水玻璃砂溃散性的措施有多种,但均不能达到令人满意的效果。
二氧化碳水玻璃砂由于造型效率高，铸型不用烘烤即能浇注等特点，因而在铸钢件及部分铸铁件生产上得到较广泛的应用。
但长期以来，这种型砂存在溃散性差和旧砂再生麻烦二大难题，从而大大限制了其更广泛的应用。
第二节 砂型铸造
2. 分型面的选择
2.2 分型面尽量少
2. 分型面的选择
2.3 避免不必要的活块和型芯
2. 分型面的选择
2.4 尽量置于同一沙箱
加工面与基准面于 同一砂箱易保证铸件精 度，分在两个砂箱，易 产生错型
2. 分型面的选择
型腔及主要型 芯位于下型，便于 造型、下芯、合箱 和检验铸件壁厚
2.5 尽量位于下型
铸件的结构：铸件的外形、内腔、壁厚、壁 间的连接形式、加强筋和凸台的安置。 进行铸件结构设计，不仅要保证其力学性能要 求，还必需考虑铸造工艺和合金铸造性能对铸件结 构的要求，使铸件的结构与这些要求相适应。使这 些铸件具有良好的工艺性，以便保证铸件质量，降 低生产成本，提高生产率。
1、铸件结构应利于简化铸造工艺
从基准面D分型；凸台E和槽C用活块或型芯形成；九个 轴孔不铸出，留待切削加工。用于单件、小批量手工造型
4. 铸造工艺图与实例分析
4.5 方案3
从B面分型；凸台E、A和槽C采用活块或型芯形成；九个 轴孔不铸出，留待切削加工。用于单件、小批量手工造型
4. 铸造工艺图与实例分析
4.6 工艺图
三、铸件结构工艺性
地坑造型：在车间地坑内造型，只要一个砂箱，节约砂箱使 用量，适用于批量不大的大、中型铸件
4. 脱箱造型
合型后将砂箱脱出，浇注前须用型砂将脱箱后的铸型周围填实， 也可加上套箱，适用于小铸件生产。
5. 整模造型
模样是一个整体，通常型腔都在下半箱中，上半箱只有浇冒口系 统。造型简单，不会出现合型错位缺陷，适用于一端为最大截面 的铸件。
脆弱结合面
应力集中 易裂纹
外圆角还可美化铸件 外形； 内圆角还可防止金属 液冲坏型腔尖角。
热节
铸造用型砂
铸造用型砂
铸造用型砂是一种用于铸造过程中制作模具的材料。
它是由一定比例的石英砂、粘土、水和其他添加剂混合而成的。
型砂的质量直接影响到铸件的质量，因此在铸造过程中，型砂的选择和使用非常重要。
型砂的选择应根据铸件的材质、形状和尺寸来确定。
不同的铸件需要不同的型砂，例如铸铁件需要使用含有一定量的石墨的型砂，而铸钢件则需要使用高硅石英砂。
此外，型砂的粒度和强度也需要根据铸件的形状和尺寸来选择。
型砂的配比也非常重要。
不同的型砂配比会影响到模具的密实度、强度和耐火性。
一般来说，型砂中石英砂的含量越高，模具的强度和耐火性就越好，但密实度会降低。
因此，在配比时需要根据具体情况进行调整，以达到最佳的铸造效果。
型砂的使用也需要注意一些细节。
在制作模具时，需要将型砂均匀地铺在模具中，避免出现空隙和气泡。
在铸造过程中，需要控制好型砂的湿度和温度，以保证模具的稳定性和铸件的质量。
铸造用型砂是铸造过程中不可或缺的材料。
正确选择和使用型砂可以提高铸件的质量和生产效率，降低生产成本。
因此，铸造企业应该重视型砂的质量管理和技术创新，以满足市场的需求。
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蓄热特性常以蓄热系数b表示：
b c (2 1)
铸造用砂的蓄热特性对铸件凝固有着重要的影响，蓄热系数愈 大，吸收的热量愈多，铸件的冷却速度愈快，铸件的结晶组织愈细。 表2－1示出在不同耐火材料制成的型壳中铸件的凝固时间及其蓄热 系数。
石英在不同温度下有几种同质异构转变并伴随着体积和密度 的变化。石英的主要晶型有三种：石英、鳞石英和方石英。每种 晶型又有两种或三种变体，即α石英，β石英；α鳞石英，β鳞石英， γ鳞石英；α方石英，β方石英．其中α为高温稳定变体；β和γ为低 温稳定变体。
对铸造生产来说，具有重要意义的是石英在573℃由β石英 转变为α石英。这个转变的体膨胀虽仅为0.82％，但由于这个转 变是突然发生，将对铸件质量产生十分不利的影响。
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。
一、电熔刚玉 三、锆 砂
二、铝硅酸盐耐火材料 四、铬铁矿砂
五、镁砂与橄榄石砂
六、石灰石砂
➢ 对铸造用砂有哪些基本要求？铸造用砂的耐火 度及最低共熔点有何区别？
E SS (2 2) SL
铸造用砂的牌号表示如下：
石英砂的主要矿物组成是石英，其次为长石以及少量的 云母，铁的氧化物、硫化物和碱金属氧化物等。除石英外， 其余的都是原砂的有害杂质。
化学分析主要是确定石英砂中SiO2、K2O、Na2O、CaO和 Fe203 等的含量。
在实际生产中是以石英砂中Si02 的含量作为衡量和控制 石英砂石英砂的矿物组成及其用途。
➢ 非石英砂有哪几种，了解它们的矿物组成及其 用途。
表2－1不同耐火材料的蓄热系数和铸件在型壳中的凝固时间
耐火材料 名称
石英砂
锆英砂
石英玻璃
型壳的初
蓄热系数
凝固
始温度 （J/(m2•℃•s1/2） 时间
20
1115.2
54
20
836.4
100.8
20
627.3
200.4
铸造用砂的热膨胀性 是影响铸件尺寸精度，引 起铸件产生夹砂等缺陷的 重要因素。铸造用砂的热 膨胀性主要取决于其化学 及矿物组成和所处的温度。 不同的铸造用砂的线膨胀 率是不同的，而且，随着 温度的变化每一种铸造用 砂的线膨胀率的变化也是 不同的。
6
1 90 7 145 4 3
5
09
(1) 列表法：将筛分的结果用表格表示，如表2－3所示。这种方法比 较麻烦，不便称呼，且不能立即看出颗粒组成的特征。
(2) 图解法：用横坐标表示筛孔尺寸，纵坐标表示各筛子上的停留量， 这种方法可直观地看出颗粒分布，但绘图费事，且不便称呼。
(3) 平均细度法：平均细度是假设砂样的总表面积保持不变的条件下， 将砂样换算成同样重量均一直径的颗粒所能通过的筛号表示，砂粒 愈细则平均细度值愈大。
图2－1所示为常用耐火材 料的线膨胀率随温度变化 的规律。
热稳定性亦称抗热冲击性，是指耐火材料抵抗温度急剧变化而不开 裂的性能。
铸造用砂在高温液态金属的热作用下，应具有良好的热化学稳定性， 不与液态金属及其氧化物发生反应，不与粘结剂的氧化物形成低熔点的 共熔物，否则，将使铸件产生粘砂、麻点等缺陷。
铸造用砂的颗粒组成采用筛分法测定。我国GB9442－88规定的 筛孔尺寸与美国铸造学会(AFS)规定的标准基本相同(见表2－2)。
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 底盘 01
筛孔尺 3 1. 0. 0 0. 0. 0 0 0. 0. 0. －
寸（mm） . 7 8 . 4 3 . . 1 0 0
3 0 5 62 0 210 7 5
5
0 05 0 156 5 3
0
20
美国筛 6 1 2 3 4 5 7 1 1 2 2 底盘
号
2 0 00 0 004 0 7
00 0 0
美国筛 3 1. 0. 0 0. 0. 0 0 0. 0. 0. －
孔尺寸 . 6 8 . 4 2 . . 1 0 0
（mm） 3 8 4 5 2 9 2 1 0 7 5
砂粒可分为单粒砂和复合砂粒两种。
单粒砂的颗粒形状可分为
圆形砂
多角形
尖角形
粒貌是指砂粒的表面状况。用显微镜或电子显微镜观察 砂粒表面，可见其常覆有一层泥、粘土、含水氧化铁和氧化铝 等的薄膜，很少有完全干净和光洁的砂粒表面。
每克砂粒的总表面积称为原砂的 比表面积。它与原砂的颗粒组成、粒形及粒貌有关。颗粒小的 原砂其比表面积大；颗粒组成相同时，圆形的、表面光洁的原 砂比表面积小。
原砂中颗粒直径小于0.020mm部分所占的质量分数称为原砂的含泥量。
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。
铸造用砂的含泥量一般用冲洗法测定。它是根据不同大小的颗 粒在液体中的下沉速度是不同的原理进行的。
铸造用砂的颗粒组成包括颗粒的尺寸大小和不同颗粒大小之间的 分布情况。原砂的颗粒组成对型砂的强度、透气性以及铸型的尺寸精 度与表面质量都有很大的影响，是判断铸造用砂质量的重要性能指标 之一。