材料成型设备-铸造机械化1

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1 造型机和造芯机的工作基础
1.2.2 震击及微震实砂
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。
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。
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1 造型机和造芯机的工作基础
1.2.1 压实法实砂
（3）提高压实法实砂紧实度的方法
(a) 应用成形压板 （图1-2-8和1-2-9）
a. 减小压缩比
(b) 应用多触头压头（图1-2-10） (c) 压模造型（图1-2-11）
(d) 应用模样退缩装置（图1-2-12）
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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
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1 造型机和造芯机的工作基础
1.2.1 压实法实砂
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）。
1.1.2 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。Leabharlann Baidu
c. 实际生产中常用砂型硬度计测量砂型的紧实程度
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1 造型机和造芯机的工作基础
表1.2 常见砂型表面硬度
型砂种类
一般砂型 高压
硬度单位
60-80
＞90
1.1.3 对紧实度的工艺要求
A H Bm in
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
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。
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1 造型机和造芯机的工作基础
1.2.1 压实法实砂
c.模型特性的影响 (b) 模样顶上砂柱的高宽比（B）
1 造型机和造芯机的工作基础
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。
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1.2.2 震击及微震实砂
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：
模样顶上砂柱的高度 B 模样顶上窄边宽度
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。
(c) 压缩比
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1.2.1 压实法实砂
H
图1-2-6 压缩比对紧实度的影响
齿轮、凸轮、圆筒等 较高的圆柱形铸件，采用 模样退缩装置可得到良好 的紧实度分布。
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（3）提高压实法实砂紧实度的方法 b. 模板加压与对压法
P
特点
a)压板加压法
模板不动，压板向下运动加压
P
图1-2-13 模板加压与压板加压
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b)模板加压法
压板不动，模板向上运动加压
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1 造型机和造芯机的工作基础
1.2.4 气流实砂法
c.气流冲击紧实度分布特点 下部紧实度高，上部低。
与实砂过程中型砂受到的冲击 力有关。
气流冲击紧实的关键是进 气时砂型顶上气压升高的速度 ，升压速度越高，则气流冲击 力愈大。
图1-2-26 气冲紧实所得紧实度分布
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将射砂与压实相结合得到射压实砂方法。垂直分型无箱射压 造型机、水平分型无箱射压造型机、有箱的射压造型机等采用的 是射压实砂的紧实方法。此处射砂的主要作用是：快速填砂并给 予一定的预紧实。
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1 造型机和造芯机的工作基础
1.2.4 气流实砂法
（1）实砂原理
先将型砂填入砂箱，然后用高压的气体骤然加在型砂上，
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1 造型机和造芯机的工作基础
对压法－将压板加压与模板加压结合起来。
b)
图1-2-14 对压法
a) 垂直分型水平对压 b)水平分型垂直对压
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（3）提高压实法实砂紧实度的方法 c. 提高压前的型砂紧实度
提高填砂紧实度、复合实砂和压实前预实砂。
（Ⅰ）两边压头下压 （Ⅱ）两边压头上提，中间压头下压。型砂向两边补充。 （Ⅲ）整体加压
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1 造型机和造芯机的工作基础
（4）其它压实实砂方法
挤压法、滚压法、气鼓法、叶片压实法等。 对于一些条状的砂芯，可用挤压法来制造，相应的制芯 机称为挤芯机。
图1-2-16 挤压压实制芯
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射砂头
射孔 芯盒
图1-2-19 射砂法实砂原理
进气方式：顶上进气和筒壁上均匀进气（在部分射芯机采用）。
排气方式：上排气、下排气及上下同时排气。
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1 造型机和造芯机的工作基础
1.2.3 射砂法实砂
射砂头 排气塞
砂芯
芯盒
上排气
下排气
图1-2-21 上排气和下排气
（2）射砂所得紧实度及其影响因素
1.2.1 压实法实砂
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）
① 单纯微震 ②预震加压实 ③单纯压震 ④先预震后压震
微震的实砂作用与震击相似，所得得紧实度分布曲线与震击 的相似。
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1 造型机和造芯机的工作基础
1.2.3 射砂法实砂
（1）射砂方法
压缩空气进口 射砂筒
实砂原理：利用压缩空 气将型秒以很高的速度射入 芯盒(或砂箱)而得到紧实。
根据图1-2-19说明射砂 法实砂原理。
1 造型机和造芯机的工作基础
1.2.2 震击及微震实砂
（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。
材料成型设备
chapter 1
刘胜新 Shengxin_liu@163.com
1 造型机和造芯机的工作基础
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。实砂－关键环节。
1.1 紧实度和对紧实度的要求
1.1.1 紧实度及砂型硬度 （1）紧实度：型砂被紧实的程度。即：
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
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1 造型机和造芯机的工作基础
1.2.1 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。
静压造型：气流由分流板上的分散小孔进入，使其能较 均匀地作用于砂层上面。多数新型造型机采用此方法。
b.气流冲击实砂法
工作原理 :先将型砂填入砂
箱及辅助框中，并压紧在气冲喷
气冲阀
孔下面，然后迅速打开冲击阀，
砂箱顶部空腔气压迅速提高，产
生冲击作用，将型砂紧实。
升压速度可达每秒80-100MPa。 图1-2-24 一种气冲造型机的原理
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1 造型机和造芯机的工作基础
1.2.4 气流实砂法
b.气流冲击紧实过程
图1-2-25 气冲紧实过程示意图
a）急剧升高的气压使砂型顶上的型砂初步被紧实并向下运动 b）初步被紧实并向下运动的型砂愈来愈厚，且向下发展的速度加快 c）与模板发生碰撞 ，最下层的砂层先得到紧实 d）和e）上面的型砂逐层被紧实
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1 造型机和造芯机的工作基础
1.2.2 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. 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
1.2.1 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。
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1 造型机和造芯机的工作基础
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
图1-2-3说明：砂型内不同部位的紧 实度不同。
a. 砂型紧实后的强度
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。
b. 紧实后的砂型应起模容易，并能保证铸型的精度。 c. 砂型应具有必要的透气性，以避免产生气孔等缺陷。
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1 造型机和造芯机的工作基础
1.2 实砂方法
主要包括：压实、震击及微震、射砂及气流、抛砂等
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1 造型机和造芯机的工作基础
紧实度分布特点：
近芯盒壁处
芯盒下部较高，愈到上部， 紧实度逐渐降低。只有在芯盒最 上面，接近射孔处，紧实度又重 新有所提高。
近芯盒壁处 试样心部
试样心部
上排气法所得紧实度的均 匀性低于下排气法。
影响射砂紧实度的主要因素
a) 上排气
b)下排气
图1-2-22 射砂所得紧实度分布
射砂气压及气压梯度、型砂性能（油砂、树脂砂等流动性好的
芯砂，易于射出）、进气方式、排气孔尺寸与位置、射孔大小。
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（3）射砂的应用
射砂法的主要缺点是：所得型砂的紧实度不够高，因此主要 用于造芯，相应的造芯机又称射芯机。树脂砂特别适合采用射砂 紧实。热芯盒造芯，大多采用射芯机。
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压缩空 气
压头 橡皮模 砂箱 模样
图1-2-11 压模实砂原理
原理： 用一块弹性的
橡皮膜作压头，压 缩空气作用于橡皮 膜的内部，对型砂 进行压实。
缺点： 橡皮模易损坏，砂
箱上不宜设箱带。
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图1-2-12 模样退缩装置原理
原理： 压实时，在压力的作
用下，模样压缩下面的弹 簧，向下退缩。压实结束 时，模样高度达到铸件所 要求的高度。
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。！！
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（2）常见型砂紧实度
表1.1 常见型砂紧实度
型砂种类 松散砂 一般紧实 高压 非常紧密 紧实度，g/cm3 ≤1.3 1.55-1.7 1.6-1.8 1.8-1.9
或使气流通过砂层使砂型得到紧实。
（2）实砂方法类型
压缩空气入口
a.气流渗透实砂法
分流器
砂箱
用快开阀将气罐中的压缩
模样
空气引至砂箱上面，使气流在
排气孔
底板
很短时间内透过型砂，而使型
砂紧实的方法，如图1-2-23。
图1-2-23 气流渗透紧实法
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1.2.4 气流实砂法
图1-2-8 用成形压板压实
a) 加压前
b)加压后
图1-2-9 用带凸棱的压板实砂
原理：使用多触头压实时，
压头能随着模样的高低，压入不
同的深度，使砂型各部分的压缩
比均匀化。但当砂型上有小于多
触头的深凹处时，多触头不能使
a－加压前
b－加压后
该处得到充分的紧实。
图1-2-10 多触头压头的实砂原理
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d. 多次加压与顺序加压
特别高的模样，如钢锭模，可用多次加压与多次填 砂的方法，提高紧实度的均匀性。
顺序加压是指：采用多触头进行加压时，各个小触头不 是同时动作，而是按照模样的形状，按一定的顺序动作。 ，见图1-2-15。
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1 造型机和造芯机的工作基础
图1-2-15 多触头压实时，顺序加压原理
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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1 造型机和造芯机的工作基础