第一章铸造成型

型芯上的延伸部分称为芯头，用于安放和固定型芯。型芯头 位于砂型的型芯座上。型芯中设有通气孔，用于排出型芯在 受热过程中产生的气体。型腔的上方开设出气口，用于排出 型腔中的气体。另外，利用通气针在砂型中还扎有多个通气 孔。金属液从浇口杯中浇入，经直浇道、横浇道、内浇道流 入型腔中。

四、两种造型方法


三、绘制铸造工艺图
在确定了铸件浇注位置、分型面、型芯结构、浇冒口系统 及有关参数等内容后，即可用表1-1所列的工艺符号及其表 示方法绘制铸造工艺图。
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第四节金属的铸造性能


一、流动性
流动性是指熔融金属的流动能力。它是影响熔融金属充型 能力的主要因素之一。 液态金属流动性好，充型能力就强，就容易获得尺寸准确、 外形完整和轮廓清晰的铸件，避免产生冷隔和浇不足等缺陷。 也有利于金属液中非金属夹杂物和气体的排出，避免产生夹 渣和气孔等缺陷。同时，金属的流动性好，也有利于补充在 凝固过程中所产生的收缩，避免产生缩孔和缩松等缺陷。



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第三节铸造工艺图

(4)易形成缩孔的铸件，浇注时应把厚的部分放在分型面附 近的上部或侧面，这样便于在铸件厚处直接安置冒口，保证 铸件自下而上顺序凝固，使冒口充分发挥补缩作用。


二、工艺参数的选择
绘制铸造工艺图时应考虑的主要工艺参数是加工余量、起 模斜度、铸造圆角、收缩率和芯头等。
第一章铸造成型



第一节 铸造工艺基础 第二节 砂型铸造详解 第三节铸造工艺图 第四节金属的铸造性能 第五节铸件结构工艺性 第六节特种铸造
第一节 铸造工艺基础


一、铸造成型特点
1．成本低廉，设备简单、周期短 2．成型方便，工艺灵活性大 3．砂型铸件的力学性能较差，质量不够稳定 4．砂型铸造成型生产劳动强度大，生产条件差
1．手工造型 全部用手或手动工具完成的造型工序称为手工造型。手工造 型的特点是操作灵活，适应性强，模型制作成本低，生产准 备时间短。
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第二节 砂型铸造详解






但造型效率低，劳动强度大，劳动环境差，主要用于单件小 批量生产。造型时如何将木模顺利地从砂型中取出，而又不 致破坏型腔的形状，是一个很关键的问题。因此，围绕如何 起模这一问题，就形成了各种不同的造型方法。 (1)整体模造型 (2)分开模造型 (3)挖砂造型 (4)假箱造型 (5)活块造型 (6)三箱造型 (7)刮板造型
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第二节 砂型铸造详解



2.机器造型 用机器全部地完成或至少完成紧砂操作的造型工序称为机 器造型。机器造型的实质就是机器代替了手工紧砂和起模， 它是现代化铸造车间的基本造型方法。特点是生产率高，铸 件尺寸精度高和表面质量好，改善了劳动条件，很适合于成 批大量生产铸件。 (1)紧砂方法常用的紧砂方法有震实、压实、振压、抛砂、 压射等几种形式。其中以振压式应用最广，图1-14为振压 式紧砂方法。
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第五节铸件结构工艺性




2.铸件应具有最少的分型面，并尽量使分型面呈平面 图1-34 （a）所示铸件因侧壁凹入，有两个分型面，需 采用三箱造型，造型效率低，而且易产生错型缺陷。在不影 响使用性能的前提下，改为图1-34 （b）所示结构后，只 有一个分型面，可采用两箱造型。 3.铸件应有起模斜度 为了起模方便，在模样或芯盒的出模方向留有一定斜度， 以免损坏砂型或砂芯。这个在铸造工艺设计时所规定的斜度 称为起模斜度。
二、铸造成型方法
l．wenku.baidu.com种铸造 2．砂型铸造
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第二节 砂型铸造详解


一、工艺流程
砂型铸造的T艺过程如图1-1所示。图1-2为齿轮毛坯的砂 型铸造T艺过程简图。铸件的形状与尺寸主要取决于造型和 制芯，而铸件材料的化学成分则取决于熔炼。所以，造型、 制芯和熔炼是铸造生产中的重要T序。


二、造型材料和工具
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第四节金属的铸造性能


(3)铸造应力、变形和裂纹的形成与防止铸件在凝固和冷却 过程中由于受阻收缩、热作用和相变等因素而引起的内应力 称为铸造应力。铸造应力分为收缩应力、热应力和相变应力。 收缩应力是由于铸型、型芯等阻碍铸件收缩而产生的内应力; 热应力是由于铸件各部分冷却、收缩不均匀而引起的;相变应 力是由于固态相变，造成各部分体积发生不均衡变化而引起 的。 为了防止铸件产生收缩应力，应提高铸型和型芯的退让性， 如在型砂中加入适量的锯末或在芯砂中加入高温强度较低的 特殊钻结剂等，都可以减小其对铸件收缩的阻力。
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第五节铸件结构工艺性

一、铸造性能对铸件结构的要求
1.铸件应有合理的壁厚 为保证液态合金充满铸型，铸件壁厚不能小于金属允许的 最小壁厚。否则，易产生浇不足、冷隔等缺陷。 2.铸件壁厚应力求均匀 铸件壁厚不均匀，会产生冷却不均匀，引起较大的内应力， 从而使铸件产生变形和裂纹，同时，还会因金属局部积聚， 产生缩孔。
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第二节 砂型铸造详解


五、熔炼
金属熔炼质量的好坏对能否获得优质的铸件有着重要的影 响。如果金属液的化学成分不合格，会降低铸件的力学性能 和物理性能。常用的熔炼设备有冲天炉(适合于熔炼铸铁)、 电炉(适合于熔炼铸钢)、琳竭炉(适合于熔炼非铁金属)。


六、合型(合箱)
将铸型的各个组元如上砂型、下砂型、型芯、浇口杯等组合 成一个完整铸型的操作过程称为合型。合型后要保证铸型型 腔几何形状、尺寸的准确性和型芯的稳固性。型芯放好并经 检验后，才能扣上上砂型和放置浇口杯。

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第四节金属的铸造性能



2.缩孔与缩松的形成及防止 (1)缩孔和缩松的形成液态金属在铸型内凝固过程中，由于 补缩不良，在铸件最后凝固的部分将形成孔洞，这种孔洞称 为缩孔。缩孔形成的过程如图1-28所示。缩孔通常隐藏在 铸件上部或最后凝固部位，有时经机械加工后才可暴露出来。 (2)防止缩孔的方法防止缩孔的方法称为补缩。对于形状简 单的铸件，可将浇口设置在厚壁处，适当扩大内浇道的截面 积，利用浇道直接进行补缩，如图1-30所示
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第二节 砂型铸造详解

(2)起模方法常用的起模方法有顶箱、漏模、翻转三种。图 1-15为顶箱起模方法。 随着生产的发展，新的造型设备会 不断出现，从而使整个造型和制芯过程逐步地实现自动化， 并逐步提高生产效率。


三、制芯
制造型芯的过程称为制芯。型芯的主要作用是用来获得铸 件的内腔，但有时也可作为铸件难以起模部分的局部铸型。 浇注时，由于型芯受金属液的冲击、包围和烘烤，因此，与 砂型相比，型芯必须具有较高的强度、耐火度、透气性、退 让性和溃散性。满足上述性能主要是依靠合理配制芯砂和正 确的制芯工艺来保证的。在制芯过程中，应采取下列一些措 施:
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第五节铸件结构工艺性




4.铸件应尽量少使用活块或型芯 活块或型芯会增加铸造工艺的复杂性，增加工作量，提高成 本，容易产生缺陷。图1-35(a)所示铸件的凸台，通常需采 用活块。图1-35 ( b)将铸件凸台加长后，可不用活块，使 起模方便，从而简化了造型工艺。 5.型芯的设置要稳固并有利于排气与清理 图1-36为轴承支架铸件，为获得图中的空腔结构需要采用 两个型芯，如图1-36 ( a)所示。其中大的呈悬臂状，必须 增设芯撑，型芯排气不畅，清理也不方便。如果能按图136(b)进行改进，使两个空腔连通，则只需一个型芯，而且 结构稳固可靠、装配简便、易于排气和便于清理。
1．造型材料 制造铸型用的材料称为造型材料。造型材料主要包括型砂 和芯砂。型砂和芯砂主要由原砂、黏结剂（多用黏土和膨润 土，有时也用水玻璃、植物油、树脂等）、附加物毛坯（煤 粉或木屑等）、旧砂和水组成。
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第二节 砂型铸造详解


为了获得合格的铸件，造型材料应具备一定的强度、可塑性、 耐火度、透气性、退让性和溃散性等性能。 2．造型工具 制造铸型用的T具称为造型T具。造型常用的T具是砂箱及 底板、砂舂、通气针、起模针、皮老虎、镘刀、秋叶、提钩、 半网等，如图1-3和图1 -4所示。
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第二节 砂型铸造详解


七、浇注
将熔融金属从浇包注入铸型的操作称为浇注。在浇注过程中 必须掌握以下两点: (1)浇注温度的高低对铸件的质量影响很大。 (2)较高的浇注速度，可使金属液更好地充满铸型，铸件各 部温差小，冷却均匀，不易产生氧化和吸气。但速度过高， 会使铁液强烈冲刷铸型，容易产生冲砂缺陷。实际生产中， 薄壁件应采取快速浇注;厚壁件则应按慢一快一慢的原则浇注。

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第四节金属的铸造性能


二、收缩性
金属在液态凝固和冷却至室温过程中，产生体积和尺寸减 小的现象称为收缩。收缩是铸造金属本身的物理性质，是铸 件中产生缩孔、缩松、裂纹、变形、残余内应力的基本因素。 1.收缩的三个阶段 金属液从浇注温度冷却到室温要经过液态收缩、凝固收缩、 固态收缩三个阶段。


二、砂型组成
如图1-5所示，型砂被舂紧在上砂箱和下砂箱中，连同砂 箱一起，分别称为上砂型和下砂型。从砂型中取m模样后形 成的空腔称为型腔，在浇注后形成铸件的外部轮廓。上砂型 和下砂型的分界面称为分型面。图中有阴影线的部分表示型 芯，型芯用于形成铸件的孔。
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第二节 砂型铸造详解
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第五节铸件结构工艺性




5.铸件应尽量避免有过大的水平面 铸件的大水平面，易产生浇不足等缺陷。同时，平面型腔 的上表面，由于受液体金属长时间烘烤，易产生夹砂，而且 大水平面也不利于气体和非金属夹杂物的排除。所以，应把 铸件的大水平面设计成倾斜结构形式，如图1-33所示。 二、铸造工艺对铸件结构的要求 1.铸件外形应力求简单 铸件外形尽可能采用平直轮廓，尽量少用曲面，尤其是非圆 曲面，以便于制造模样。
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第二节 砂型铸造详解



1.在型芯上开设通气孔 2.在型芯里放置芯骨 3.刷涂料及烘干


四、浇注系统
为了填充型腔和冒口而开设在铸型中的一系列通道，称为浇 注系统。通常浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道 组成，如图1-20所示。浇注系统的主要作用是保证液态金 属均匀、平稳地流人并充满型腔，以避免冲坏型腔;防止熔渣、 沙粒或其他杂质进人型腔;调节铸件凝固顺序或补给铸件冷凝 收缩时所需的液态金属。若浇注系统设计得不合理，铸件易 产生冲砂、砂眼、夹渣、浇不足、气孔和缩孔等缺陷。
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第二节 砂型铸造详解

十、检验
铸件清理后，应进行质量检验。检验可通过肉眼观察(或 借助尖嘴锤)找出铸件的表面缺陷，如气孔、砂眼、黍占砂、 缩孔、浇不足、冷隔等。对于铸件内部的缺陷可进行耐压试 验、超声波探伤等。
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第三节铸造工艺图


一、浇注位置的选择
浇注位置是指浇注时铸型分型面所处的位置。可归纳为 “三下一上”，即: (1)铸件的重要加工面或主要工作面应朝下 其确定原则因为气体、渣子、沙粒等易上浮，铸件上部质量 较差。 (2)铸件的大平面应朝下这样可以防止大平面上产生气孔、 夹砂等缺陷，如图1-23所示。 (3)具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型下部这 是为了防止薄壁部分产生浇不足、冷隔等缺陷，如图1-24 所示。

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第二节 砂型铸造详解


八、落砂
用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的操作称为落砂。 落砂时铸件的温度不得高于500℃，如果过早取出，则会产 生表面硬化或发生变形、开裂。


九、清理
铸件由铸型取出后，还需要进一步清理表面的钻砂。手工 清除时一般用钢刷或扁铲加工，这种方法劳动强度大，生产 率低，且妨害健康。因此，现代化生产主要是用震动机和喷 砂喷丸设备来清理表面。所谓喷砂和喷丸就是用砂子或铁丸， 在压缩空气作用下，通过喷嘴射到被清理工件的表面进行清 理的方法。

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第五节铸件结构工艺性




3.铸件壁与壁的连接应合理 铸件壁的连接应平缓、圆滑，避免直角处产生应力集中和 金属积聚，铸件厚壁与薄壁间的连接要逐步过渡，做到减少 应力集中，防止裂纹产生。 4.铸件应避免收缩受阻 铸件收缩受阻是产生内应力、变形和裂纹的根本原因。铸 件结构设计时，应尽量使其能够自由收缩，以减少内应力， 避免变形和裂纹。如图1-32(a)中的轮辐，往往由于内应力 大使轮辐产生裂纹，改为图1-32 ( b )所示的弯曲轮可借 助轮辐的微量变形来自行减少内应力。