有色金属手工砂型铸造操作工艺
第二篇 铸造(2)-砂型铸造
第三章 砂型铸造
第三节 浇注位置与分型面的选择
浇注位置---指金属浇注时铸件所处的空间位置 分型面---指砂箱间的接触表面 一 浇注位置选择原则: 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 铸件重要的加工面应朝下:如图 1) 若做不到,可放侧面或倾斜； 2) 若有几个加工面,则应把较大的放下面. 如导轨面是关键面，不允许有缺陷,则要放下面。
第三章 砂型铸造
目前,铸件生产的主要方法, 目前,铸件生产的主要方法,砂型铸件占铸件总量 90%以上 可生产各种铸钢,灰铁,球铁,可锻铸铁, 以上, 的90%以上,可生产各种铸钢,灰铁,球铁,可锻铸铁, 有色金属等. 有色金属等.用于铸造各种机械零件 砂型铸造生产过程: 砂型铸造生产过程: 配砂→造型→ 配砂→造型→烘干 配砂→造芯→ 配砂→造芯→烘干 制模→熔化 浇注→落砂→清理→检验. 熔化→ 制模 熔化→浇注→落砂→清理→检验.
第三章 砂型铸造
第三节 浇注位置与分型面的选择
二 铸型分型面的选择原则 ① 分型面应选在铸件最大截面处； ② 尽量减少分型面数量，最好只用一个分型面； 如图 ③ 尽量使铸件的主要加工面和加工基准面在同一 个砂箱内；如图 ④ 应使型腔和主要型芯位于下箱；如图 ⑤ 尽量选择平直面为分型面。如图
第三章 砂型铸造
第三章 砂型铸造பைடு நூலகம்
第二节 造型方法选择
二 机器造型及其工艺特点
种 类 压实式 震实式 震压式 抛砂造型 微震压实式 高压造型 射压式 机器造型的各种方法对比 主 要 特 点 用较低的比压压实铸型。机器结构简单，噪音较小，生产率 较高 靠造型机的震击来紧实铸型。机器结构简单，制造成本低。 但噪音大，生产率低，对厂房基础要求高，劳动繁重 在震击后加压，紧实铸型。机器的制造成本较低，生产率较 高，噪音大。型砂紧实度较均匀，能量消耗少 用抛砂方法填实和紧实铸型。机器的制造成本较低，生产率 较高，能量消耗少，型砂紧实度较均匀 在微震的同时加压紧实铸型。生产率较高，机器较易损坏 用较高的比压来压实铸型。生产率高，铸件尺寸准确，易于 自动化。但机器结构复杂，制造成本高 用射砂填实砂箱，再用高比压压实铸型，生产率高，易于自 动化，型砂紧实度高而均匀 适 用 范 围 用于成批生产的小铸件 用于成批生产的中、小铸件 用于成批生产的小铸件 用于成批生产的大型铸件 用于成批生产中、小铸件 用于大批生产中、小铸件 用于大批生产中、小铸件
铸造生产的工艺流程
铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序：1）生产工艺准备，根据要生产的零件图、生产批量和交货期限，制定生产工艺方案和工艺文件，绘制铸造工艺图；2）生产准备，包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备；3）造型与制芯；4）熔化与浇注；5）落砂清理与铸件检验等主要工序。
一、成形原理铸造生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成铸件（或零件）的一种金属成形方法。
图1 铸造成形过程铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。
但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。
二、型砂的性能及组成1、型砂的性能型砂（含芯砂）的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。
2、型砂的组成型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。
铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多角形的海砂、河砂或山砂等。
铸造用粘接剂有粘土（普通粘土和膨润土）、水玻璃砂、树脂、合脂油和植物油等，分别称为粘土砂，水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等。
为了进一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤粉、锯末、纸浆等。
型砂结构，如图2所示。
图2 型砂结构示意图三、工艺特点铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。
与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点：1）铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。
铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小至几克，大到数百吨；铸件壁厚可以从0．5毫米到1米左右；铸件长度可以从几毫米到十几米。
2）铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。
有色金属熔炼与铸锭
有色金属熔炼与铸锭有色金属是指除了铁之外的金属，包括铜、铝、镁、锌、铅等。
这些金属在工业和日常生活中都有广泛的应用，因此其熔炼和铸造技术也非常重要。
本文将介绍有色金属熔炼和铸锭的基本原理和流程。
一、有色金属熔炼有色金属熔炼是将固态金属加热至液态并进行加工的过程。
有色金属熔炼通常采用电炉、燃气炉或高频感应炉等加热设备。
在熔炼过程中，有色金属会发生氧化、蒸发和挥发等反应，因此需要加入熔剂和保护气体来控制反应的发生。
1. 熔剂熔剂是一种能够与金属氧化物反应生成氧化还原剂的物质。
在熔炼过程中，熔剂可以吸收金属表面的氧化物，并将其还原为金属。
熔剂的选择要根据金属的特性和熔剂的成分来确定。
以铝为例，铝的氧化物（Al2O3）在高温下很难还原为金属铝。
因此，需要加入熔剂（如纯碳或氟化铝钠等）来将氧化物还原为铝。
另外，熔剂还可以调节熔炼温度、改善金属的流动性和减少金属表面的氧化。
2. 保护气体保护气体是一种用于保护金属表面不受氧化的气体。
在熔炼过程中，金属表面会受到空气中的氧化物的影响，导致氧化和污染。
因此，需要加入保护气体，如氮气、氩气、氢气等，来隔绝金属和空气的接触。
以铜为例，铜熔点较低，容易氧化，因此需要使用保护气体来防止氧化。
常用的保护气体是氢气，因为氢气可以还原铜表面的氧化物，并且不会对铜产生污染。
二、有色金属铸造有色金属铸造是将熔化的金属倒入模具中，使其冷却固化成型的过程。
有色金属铸造通常采用砂型铸造、永久模铸造、压铸和注射成型等方法。
1. 砂型铸造砂型铸造是将熔化的金属倒入沙子制成的模具中，使其冷却固化成型的方法。
砂型铸造可以制造大型和复杂的零件，但是生产周期较长，成本较高。
2. 永久模铸造永久模铸造是将熔化的金属倒入金属模具中，使其冷却固化成型的方法。
永久模铸造可以制造高精度、高表面质量和高产量的零件，但是模具成本较高。
3. 压铸压铸是将熔化的金属注入压铸机中，经过高压快速冷却成型的方法。
压铸可以制造高精度、高表面质量和高产量的零件，但是一般只适用于小型和中型零件。
有色金属手工砂型铸造操作工艺
有色金属手工砂型铸造操作工艺有色金属手工砂型铸造操作工艺手工砂型铸造操作工艺一、配砂1、湿型砂，选用红砂或石英砂加3-5%的水过筛既可循环使用。
2、型面砂，选用70-140目水洗砂加入膨润土（或白泥），加水用混砂机混制碾压而成。
碾压工艺：原砂＋膨润土混合碾压2-3分钟＋水再碾压3-5分钟即可。
质量要求：含水量4%～5% 湿压强度60～100kpa 透气率＞503、干型背砂。
选用40-70目过筛砂，粘土选用白泥碾压工艺：原砂＋膨润土混合碾压2-3分钟＋水再碾压3-5分钟即可。
（碾压工艺同上）制芯砂。
黏土砂芯用干型背砂既可。
油砂芯选用70-140目水洗砂，黏结剂用桐油或合脂油。
碾压工艺：原砂＋黏结剂混合碾压5～8分钟。
质量要求：干拉强度6～9Mpa 透气率＞100。
4、制芯砂。
黏土砂芯用干型背砂既可。
油砂芯选用70-140目水洗砂，黏结剂用桐油或合脂油。
碾压工艺：原砂＋黏结剂混合碾压5～8分钟。
质量要求：干拉强度6～9Mpa 透气率＞100。
5、自硬树脂砂型、芯。
大型、芯原砂选用40-70目水洗砂，中小型芯选用70-140目水洗砂，树脂选用中氮树脂或有色铸件专用树脂，固化剂选用磺酸，其配方：树脂加入量为砂子重量的0.8%-1.5%，固化剂加入量为树脂加入量的40%-50%。
混砂工艺：原砂＋固化剂用混砂机混拌均匀，然后加入树脂混碾1～2分钟出砂，混好的砂必须在可使用时间内用完。
6、用热芯盒机器射芯选用低发气量的覆膜砂。
7、涂料。
自制涂料用石墨粉（铅粉）或小鳞片铅粉加入白泥，用机械搅拌而成，或用成品涂料。
二、造型1、造型前的准备工作1）熟悉零件图纸和工艺文件，研究操作顺序和操作要点，检查模样（含浇注系统）是否完整合格，并腊样。
2）检查造型底板是否符合要求。
3）检查砂箱不破损、断裂和少吊把。
核对砂箱尺寸及吃砂量是否符合工艺要求。
4）砂箱的吃砂量参考资料：砂箱分类砂箱平均尺寸≤500 模样四周吃砂量≥40 浇冒口吃砂量≥30 模样顶部吃砂量15～20黏土干型500～1000 ≥60 ≥60 ＞20-251000～2000 ≥100 ≥100 ＞25-302000～3000 ≥150 ≥120 ＞30-40＞3000 ≥250 ≥150 ＞40湿型＜300 ≥30 ≥40 ≥30300～800 ≥60 ≥100 ≥50＞800 ≥100 ≥100 ≥705）检查造型砂是否符合要求，造型工具是否齐备。
1-砂型铸造
L
1
2
φ
φ2 φ2
φ2
整模
分模
φ
挖砂
三箱造型
实习中的零件
35
砂型铸造工艺设计要点
3.浇注位置的确定
浇注位置：浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。 选择浇注位置的主要原则：
(1)铸件上重要的受力面、主要加工面应朝下或处于侧面。 (2)铸件上宽大的平面应朝下或倾斜角度。
上
上 下
27
绘制铸件工艺图
★ 铸件上 的大平面结 构或薄壁结 构应朝下或 呈侧立状态
铸件位置选择
合理
不合理
28
绘制铸件工艺图
铸件位置选择
★ 铸件上的 大平面结构或 薄壁结构应朝 下或呈侧立状 态
不合理
合理
29
绘制铸件工艺图
选择浇注位置
★ 选择浇注位
置应有利于补缩， 防止在铸件中产 生缩孔。
选择浇注位置
19
三箱造型
20
活块造型
21
砂型铸造
22
2、机器造型
填砂、紧实、起 模等实现机械化，生
压实式造型
震机压实式造型 微震压实式造型 机器造型 高压式造型 空气冲击式造型
产率高，投资大，主
要用于批量生产。
射压式造型
抛砂式造型
23
2 铸造工艺规程制定 制定工艺规程的目的：
• 制造合格的铸件
• 降低铸件的成本
13
3.1 砂型铸造
1、手工造型
造型方法
按造型操作方法的不同，可分为：
填砂、紧实、起模等主要有人工完成，操作灵 活，生产率低，主要用于单件小批量生产。 主要方法有： 分模造型 三箱造型 整模造型 假箱造型 刮板造型 活块造型 挖砂造型
砂型铸造工艺流程及所需材料
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2. 铸造工艺准备工作 2.2 铸造工艺装备准备 模样是造型过程中必备的工艺装备，直接关系铸件的形状和尺寸精度。模样须有足够的强度和刚度，要保证表面光洁，并且要使用方便、制造简单、成本低廉。 模样材料： a、木材：轻便，易加工，价格低；但强度低，易吸潮变形，寿命短。 b、金属：铝合金轻便，加工性好，表面光洁，不易锈，但耐磨性差；铜合金易加工，表面光滑，耐蚀、耐磨，但成本高，重量大；铸铁强度硬度高，耐磨，低价，但重量大、易锈且不易加工。 c、塑料：制造简便、修理方便、较耐磨、变形小、生产周期短，但导热性差、不可加热。 d、泡沫塑料：密度小，重量轻，制造简便，但模样表面不够光滑，易撞破，只能使用一次。
砂型铸造简介 砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。所以像汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件都是用粘土湿型砂工艺生产的。
2.铸造工艺准备工作
铸造准备
工艺装备
原材料
涂料
配制
型砂
混合
砂箱
模板
模样
涂敷
配制
组成
2.铸造工艺准备工作 2.1 型砂的准备 铸造用型砂的种类可分为石英砂、镁砂、橄榄石砂、锆英石砂、石灰石砂、黏土砂、水玻璃砂、树脂砂、油砂等。 为获得优质的铸件和良好的技术经济效果，型砂按一定比例混合后，应具有以下性能： a、良好的成型性； b、足够的强度； c、一定的透气性； d、较小的吸湿性； e、较低的发气量； f、较高的耐火度； g、较好的退让性、溃散性和耐用性。 型砂性能对铸件的质量有重要影响，因此，所采用的型砂均要满足一定的性能需求。型砂的性能主要包括：水分、紧实率、透气性、变形量、破碎指数、有效黏土含量、有效煤粉含量等。
砂型铸造
金属加工工艺砂型铸造——在砂型中生产铸件的铸造方法。
钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。
由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。
制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。
最常用的铸造砂是硅质砂。
硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。
为使制成的砂型和型芯具有一定的强度，在搬运、合型及浇注液态金属时不致变形或损坏，一般要在铸造中加入型砂粘结剂，将松散的砂粒粘结起来成为型砂。
应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。
砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。
以型砂和芯砂为造型材料制成铸型，液态金属在重力下充填铸型来生产铸件的铸造方法。
钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得粘土湿砂型铸造的优点是：①粘土的资源丰富、价格便宜。
②使用过的粘土湿砂经适当的砂处理后，绝大部分均可回收再用。
③制造铸型的周期短、工效高。
④混好的型砂可使用的时间长。
⑤砂型舂实以后仍可容受少量变形而不致破坏，对拔模和下芯都非常有利。
缺点是：①混砂时要将粘稠的粘土浆涂布在砂粒表面上，需要使用有搓揉作用的高功率混砂设备，否则不可能得到质量良好的型砂。
②由于型砂混好后即具有相当高的强度,造型时型砂不易流动，难以舂实,手工造型时既费力又需一定的技巧，用机器造型时则设备复杂而庞大。
③铸型的刚度不高，铸件的尺寸精度较差。
④铸件易于产生冲砂、夹砂、气孔等缺陷。
粘土湿砂型、粘土干砂型、化学硬化砂型消失模铸造（又称实型铸造）是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。
砂型铸造生产技术
砂型铸造生产技术提要：砂型铸造的适应性较强，它不受铸件材质.尺寸.重量及生产批量的限制，可以说几乎所有铸件都可以采用砂型铸造。
工业上常用的金属材料，如铸铁，钢，有色金属等都能熔铸。
砂型铸造设备简单，投资小，造型材料来源广泛，价格低廉，而且可以回炉熔炼。
一般情况下不需要复杂或精密设备，生产周期较短，生产率高，所以砂型铸造是应用最广的一种铸造方法。
关键词：砂型铸造；铸造；生产；技术砂型铸造就是将熔化的金属浇入砂型型腔中，经冷却.凝固后，获得铸件的方法。
当从砂型中取出铸件时，砂型便被破坏，故又称一次性铸造，俗称翻砂。
一般铸件通常是毛坯，经过切削加工才能成为零件，但对要求不高或用精密铸造方法生产不出来的铸件，也可以不经切削加工而直接使用。
在一般机械设备中，铸件约占整个机械设备重量的45%～60%，在金属切割机床中约占70%～80%，拖拉机中约占70%汽车中约占40%～60%，在重型机械，矿山机械，水力发电设备等产品中铸件重量可达85%以上。
铸造生产，尤其是砂型铸造的劳动条件差，强度大。
因此实现机械化和自动化是改善工人劳动条件，减小劳动强度，提高劳动生产率的有效方法，是铸造生产的发展方向。
1.砂型铸造工序1.1.1制作模样及型芯箱模样及型芯箱的尺寸，开头应根据铸件而定。
模样，铸件，零件三者是不同的。
在尺寸上，铸件等于零件尺寸再加上机械加工余量。
模样等于铸件尺寸加和收缩量（液态金属凝固时的收缩，铸件材料的种类不同，其收缩率不同。
灰口铸铁的自由线收缩率约为1%，铸铁和白口铁的自由线收缩率达2%以上，铸铝约为1.3%。
）；在形状上，铸件与模样必须有拔模斜度（便于起模）.铸造圆角（便于造型，避免崩砂）；当铸件上有孔时，模样上要有型芯头，以便型芯的定位于固定。
1.2配置型砂.芯砂型砂.芯砂由砂.粘结剂和水混合而成。
若粘结剂是粘土，称为粘土砂；若粘结剂是水玻璃称为水玻璃砂；若粘结剂是油脂，则称为油砂。
为了制造各种形状的型腔，型砂应具有很好的可塑性。
砂型铸造基础知识
砂型铸造一、铸造用砂型的种类及制造（一）概述1．砂型铸造的特征及工艺流程配制型砂—造型—合型—浇注—冷却—落砂—清理—检查—热处理—检验—获得铸件特征：使用型砂构成铸型并进行浇注的方法，通常指在重力作用下的砂型铸造过程。
名词：型砂——将原砂或再生砂+粘结剂+其它附加物等所混制成的混合物；铸型——形成铸件外观轮廓的用型砂制成的空腔称为铸型；砂芯——形成铸件内腔的用芯砂制成的实体(用于制做砂芯的型砂称为芯砂)；造型——制造砂型的工艺过程；制芯——制造砂芯的工艺过程。
造型(芯)方法按机械化程度可分为手工造型(芯)和机器造型(芯)两大类。
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）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。
手工造型(芯)劳动强度大，生产率低，铸件质量不易稳定，在很大程度上取决于工人的技术水平和熟练程度。
手工造型方法很多，如模样造型、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）机器造型(芯) 用机器完成全部或部分造型工序，称为机器造型。
和手工造型相比，机器造型生产率高，质量稳定，劳动强度低，对工人的技术要求不像手工造型那样高。
但设备和工艺装备费用较高，生产准备时间长，一般适用于一个分型面的两箱造型。
机器造型(芯)主要适用于黑色金属铸件的大批量生产。
2．砂型/芯制造方法分类在制造各砂型、芯的过程中，根据其本身建立强度时其粘结机理的不同，通常可分为三大类：（1）机械粘结剂型芯----以粘土为粘结剂的粘土型芯砂所产生的粘结；（2）化学粘结剂型芯----型芯砂在造型、芯过程中，依靠其粘结剂本身发生物理、化学反应达到硬化，从而建立强度，使砂粒牢固地粘结为一个整体。
金属铸造工艺详解
金属铸造工艺详解液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法，通常称为金属液态成形或铸造。
工艺流程：液体金属→充型→凝固收缩→铸件工艺特点：1、可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的制件。
2、适应性强，合金种类不受限制，铸件大小几乎不受限制。
3、材料来源广，废品可重熔，设备投资低。
4、废品率高、表面质量较低、劳动条件差。
铸造分类：(1)砂型铸造（sand casting）砂型铸造：在砂型中生产铸件的铸造方法。
钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。
工艺流程：砂型铸造工艺流程技术特点：1、适合于制成形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯；2、适应性广，成本低；3、对于某些塑性很差的材料，如铸铁等，砂型铸造是制造其零件或，毛坯的唯一的成形工艺。
应用：汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件(2)熔模铸造(investmentcasting)熔模铸造：通常是指在易熔材料制成模样，在模样表面包覆若干层耐火材料制成型壳，再将模样熔化排出型壳，从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填砂浇注的铸造方案。
常称为“失蜡铸造”。
工艺流程：熔模铸造工艺流程工艺特点优点：1、尺寸精度和几何精度高；2、表面粗糙度高；3、能够铸造外型复杂的铸件，且铸造的合金不受限制。
缺点：工序繁杂，费用较高应用：适用于生产形状复杂、精度要求高、或很难进行其它加工的小型零件，如涡轮发动机的叶片等。
(3)压力铸造(die casting)压铸：是利用高压将金属液高速压入一精密金属模具型腔内，金属液在压力作用下冷却凝固而形成铸件。
工艺流程：工艺特点优点：1、压铸时金属液体承受压力高，流速快2、产品质量好，尺寸稳定，互换性好；3、生产效率高，压铸模使用次数多；4、适合大批大量生产，经济效益好。
缺点：1、铸件容易产生细小的气孔和缩松。
2、压铸件塑性低，不宜在冲击载荷及有震动的情况下工作；3、高熔点合金压铸时，铸型寿命低，影响压铸生产的扩大。
第二节 砂型铸造及工艺方案的选择
2 .拔模斜度（起模斜度）----为了便于起模，凡垂直于分型面 的立壁，在制造模型时需留出一定的斜度。 为起模方便,把垂直壁做成斜的。 拔模斜度根据起模难易程度、立壁高度及壁厚,造型方法、模型 材料等确定,一般15′--3。 1） 机器造型比手工斜度小； 2）木模比金属模斜度大； 3） 立壁高斜度小；4）外壁斜度比 内壁斜度小。
二） 浇注位置选择原则:
浇注位置---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 铸件重要的加工面应朝下: 1) 若做不到,可放侧面或倾斜 2) 若有几个加工面,则应把较大的放下面. 如导轨面是关键面，不允许有缺陷,则要放下面；伞齿轮，等。 2 铸件的大平面应朝下。 原因:上表面出现缺陷,尤其易夹砂. 3 面积大的薄壁部分放下面或侧面，有利于金属充填,防止 浇不足。 4 易形成缩孔的铸件,厚的部分放在铸型上部或侧面,便于 安置冒口,以补缩.
分型面的表示
1。尽量使铸件全部或大部置于同一半型内，或者使加工 面和加工基准面放在同一半型中，这样有利于保证铸件 精度。
冒口 上 下
Φ 350
汽车后轮毂的分型方案
上
下 上 下
a) 正确 b) 不正确
管子堵头分型面的选择
2。分型面应尽量采用平直面，简化造型工艺和减少模具制 造成本。
上 下
a) 曲面分型面
6. 活块造型 特点：将模样上妨碍起模的部分，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部分的铸件。 7. 刮板造型1、2 用刮板代替实体模样造型，可降低模样成本，节约木材， 缩短生产周期。但生产率低，工人技术水平要求高。 用于有等载面或回转体的大、中型铸件的单件、小批生 产、如带轮、铸管、弯头等。 8. 地坑造型 在车间地坑内造型，用地坑代替下砂箱，只要一个上砂 箱，可减少砂箱的投资，大型铸件单件生产时,降低铸型 高度,便于浇注操作。但造型费工，而且要求操作者的技 术水平较高
2.4砂型铸造
参见表2-12
有色金属：表面光洁，加工余量少。
生产批量 大批量生产，机器造型
单件、小批生产，手工造型
最小铸出孔直径 铸铁件 铸钢件
Ф 15～30
＜Ф25 ＜Ф35
3.工艺参数的选择
2）起模斜度 ：便于模样从砂型中取出。
取决于起模高度、造型方法、模样材料、等。
机器造型比手工造型斜度小； 木模比金属模斜度大； 立壁越高，斜度越小； 内斜度比外斜度大。
造型材料应具备以下性能：
可塑性：砂和芯砂在外力作用下要易于成形。 足够的强度：型砂和芯砂在外力作用下要不易破坏。 耐火性：型砂和芯砂在高温下要不易软化、烧结、粘附。 透气性：型砂和芯砂紧实后要易于通气。
退让性：型砂和芯砂在冷却时其体积可以被压缩。
2）造型方法
用造型混合料及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型，是 砂型铸造的最基本工序。
单面模板
是模板底面一面有模样的模板。 上模板→上型
下模板→下型
合型两块模板。用两台造型机。
(a)铸件
(b)上模板（有浇注系统）
(c)下模板
特点：结构简单，应用较多。
双面模板
上半个模样和浇注系统固定在模底板一侧，下半个模样固定在该 模底板另一侧对应位臵，在同一台造型机上造出上、下型。
双面模板
造下型 1-模底板;
2.铸型分型面的选择 4.铸造工艺图的绘制
作用：制模（模样、 芯盒）、造型（芯）、 准备生产设备、铸件 检验的依据。
定义：在零件图上用各 种工艺符号及参数表示 出铸造工艺方案的图形。
1. 浇注位置的选择
① 铸件重要加工面、主要工作面、大平面、基准面应朝下 （或侧面）， 以防产生气孔等，使其组织致密、质量好。
第三章 砂型铸造工艺
manufacturing process
机电工程学院 金工学部 陈光南
金属工艺学
绪论 一、概述 本课程是研究机械制造中的各种工 艺方法及相应的工艺基础知识， 艺方法及相应的工艺基础知识，是一门 实践性很强的培养工程人员的技术基础 课。
二、机械制造基本过程
产品设计
总体设计 零部件设计 决定功能 选材料 决定结构及 尺寸 绘出图纸
４．铸造收缩率 根据合金类型选择．（用红笔写到工艺说明 根据合金类型选择．（用红笔写到工艺说明 ．（ 中） ５．铸造圆角 除分型面和孔外， 除分型面和孔外，任意两壁的交角都应做成 圆角．（用红笔写到工艺说明中） ．（用红笔写到工艺说明中 圆角．（用红笔写到工艺说明中）
上
下 工艺说明
1.拔模斜度1°30’ 2.铸造收缩率1% 3.铸造圆角R3
四、型芯设计 型芯主要用来形成铸件内腔、 型芯主要用来形成铸件内腔、孔及外形不易 取模的部分。 取模的部分。 水平芯头：两芯头处在水平位置。 水平芯头：两芯头处在水平位置。上芯座和 芯头间留有间隙，防止压垮。 芯头间留有间隙，防止压垮。 垂直芯头：两芯头一上一下。 垂直芯头：两芯头一上一下。上芯头较短且 斜度较大，上芯座与上芯头留有间隙， 斜度较大，上芯座与上芯头留有间隙，防止合箱 时压垮砂。下芯头较长且斜度较小， 时压垮砂。下芯头较长且斜度较小，主要固定和 支撑整个型芯。 支撑整个型芯。 悬臂芯头：只有一个水平芯头。 悬臂芯头：只有一个水平芯头。型芯另一边 悬空，多用芯撑固定。 悬空，多用芯撑固定。 用蓝线画到零件图上。 用蓝线画到零件图上。
二、型砂性能对铸件质量的影响
强度不够→ 强度不够→垮砂 透气性不良→ 透气性不良→气孔 耐火性不高→ 耐火性不高→粘砂 退让性不好→裂纹 退让性不好→
铸造成形技术-铸造方法
抛砂
2、起模方法
型砂紧实以后，就要从型砂中正确 地把模样起出，使砂箱内留下完整的型 腔。
造型机大都装有起模机构，其动力 也多半是应用压缩空气。
目前应用广泛的起模机构有顶箱、漏 模和翻转三种。
顶箱
漏模
翻转
■顶箱起模
型砂紧实后，开动顶箱机构，使四根顶杆 自模板四角的孔（或缺口）中上升，而把砂 箱顶起，此时固定模型的模板仍留在工作台 上，这样就完成起模工序。
常用于砂箱数量 不足，制造批量 不大的大、中型 铸件
造型方法
按 模 样 特 征 区 分
主要特点
适用范围
模样是整体的，多数情 况下，型腔全部在下半型 内，上半型无型腔。造型 简单，铸件不会产生错型 缺陷
适用于一端 为最大截面， 且为平面的铸
件
模样是整体的，但铸件
的分型面是曲面。为了起
用于单件或
模方便，造型时用手工挖 小批量生产分
金属型的结构类型
其中的垂直分型式由于便于开设内浇道、取出铸件和 易实现机械化而应用较多。
金属型一般用铸铁或铸钢制造，型腔采用机加工的 方法制成，不妨碍抽芯的铸件内腔可用金属芯获得， 复杂的内腔多采用砂芯
金属型的铸造工艺生产过程 观看影像
金属型铸造的应用 观看影像
金属型铸造的特点
①金属型复用性好，实现了"一型多铸"，可节 省大量造型材料和工时，提高了劳动生产率。
二、压力铸造
熔融金属在高压下高速充型，并在压 力下凝固的铸造方法称为压力铸造，简称 压铸。
压铸时所用的压力高达数十兆帕（甚 至超过200MPa），其速度约为5－40m／s， 熔融金属充满铸型的时间为0.01－0.2S， 高压和高速是压铸区别于一般金属型铸造 的重要特征。
砂型铸造
最简单的检验方法是:用手抓一把型(芯)砂，捏成团后把 手掌松开，如果砂团不松散也不黏手，手印清楚，掰断时断 面不粉碎，则可认为砂中黏土与水分含量适宜
4.涂料及扑料
涂料及扑料不是配制型(芯)砂时加入的成分，而是涂(干 砂型)或扑(湿砂型)在铸型表面，以降低铸件表面粗糙度数值， 防止产生黏砂缺陷
(3)要具有较高的耐火度 型(芯)砂经受高温热作用的能力称为耐火度 耐火度主要取决于砂中SiO2的含量，若耐火度不够，就
会在铸件表面或内腔形成一层粘砂层，不但清理困难、影响 外观，而且为机械加工增加了困难。
(4)要具有一定的退让性 铸件凝固和冷却过程中产生收缩时，型砂能被压缩、退
让的性能称为退让性
两箱造型的铸件
18
挖砂造型 模样是整体的，但铸件的分型面是曲面。为了起模方 便，造型时用手 工挖去阻碍起模的型砂。每造一件， 就挖砂一次，费工、生产率低 。
仅用于形状较复杂铸件的单件生产
19
挖砂造型
20
假箱造型
当挖砂造型生产的铸件有一定批量时，为了避免每型 挖砂，可采用假箱造型，其过程如图1所示
5.铸型的紧固
浇注时，金属液充满整个型腔，上型将受到金 属液的浮力，芯头所受金属液浮力也作用到上型， 这两个力使上型抬起，使铸件产生跑火缺陷。
因此，合型后，浇注前要将铸型紧固，常见的 砂型紧固方法有:压铁紧固、卡子紧固、螺栓紧固
铸件生产
铸件生产即铸铁生产工艺流程，如图4-7所示 熔化金属可用专用熔化炉，如灰口铸铁用冲天炉，有 色金属用坩埚炉，铸钢用电炉 将液态金属浇入铸型的过程称为浇注 铸件冷却到一定温度后，即可开箱，进行落砂清理 铸件经清理、检验后即可成为毛坯 对铸件进行时效处理(人工时效处理或自然时效处理) 后即可进行机加工
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
砂型铸造的生产工艺过程
砂型铸造的生产工艺过程
砂型铸造的生产工艺过程如下：
1. 确定铸件的设计，包括铸件的形状、尺寸和要求。
2. 根据铸件的设计，制作模具。
模具的材料可以是铁、钢、木材等，其形状应与铸件完全一致。
3. 根据模具的形状和尺寸，准备相应的砂型材料。
砂型材料可以是石英砂、粘土等。
4. 将砂型材料填入模具中，并紧实。
5. 从模具中取出砂型，并进行修整。
6. 在砂型中放入金属液体，等待金属冷却凝固。
7. 打碎或拆除砂型，取出铸件。
8. 对铸件进行清理、打磨、抛光等后处理，使其符合要求。
以上是砂型铸造的基本生产工艺过程，具体的工艺参数和操作方法可能因不同的产品要求而有所不同。
在实际生产中，应根据具体情况进行工艺优化和控制，以保证产品质量和生产效率。
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有色金属手工砂型铸造操作工艺
有色金属手工砂型铸造操作工艺
手工砂型铸造操作工艺
一、配砂
1、湿型砂,选用红砂或石英砂加3-5%的水过筛既可循环使用。
2、型面砂,选用70-140目水洗砂加入膨润土(或白泥),加水用混砂机混制碾
压而成。
碾压工艺:原砂+膨润土混合碾压2-3分钟+水再碾压3-5分钟即可。
质量要求:含水量4%~5% 湿压强度60~100kpa 透气率>50
3、干型背砂。
选用40-70目过筛砂,粘土选用白泥
碾压工艺:原砂+膨润土混合碾压2-3分钟+水再碾压3-5分钟即可。
(碾压工
艺同上)
制芯砂。
黏土砂芯用干型背砂既可。
油砂芯选用70-140目水洗砂,黏结剂用
桐油或合脂油。
碾压工艺:原砂+黏结剂混合碾压5~8分钟。
质量要求:干拉强度
6~9Mpa 透气率>100。
4、制芯砂。
黏土砂芯用干型背砂既可。
油砂芯选用70-140目水洗砂,黏结剂用桐油或合脂油。
碾压工艺:原砂+黏结剂混合碾压5~8分钟。
质量要求:干拉强度6~9Mpa 透气率>100。
5、自硬树脂砂型、芯。
大型、芯原砂选用40-70目水洗砂,中小型芯选用
70-140目水洗砂,树脂选用中氮树脂或有色铸件专用树脂,固化剂选用磺酸,其配方:
树脂加入量为砂子重量的0.8%-1.5%,固化剂加入量为树脂加入量的40%-50%。
混砂工艺:原砂+固化剂用混砂机混拌均匀,然后加入树脂混碾1~2分钟出砂,混好的砂必须在可使用时间内用完。
6、用热芯盒机器射芯选用低发气量的覆膜砂。
7、涂料。
自制涂料用石墨粉(铅粉)或小鳞片铅粉加入白泥,用机械搅拌而成,或用成品涂料。
二、造型
1、造型前的准备工作
1)熟悉零件图纸和工艺文件,研究操作顺序和操作要点,检查模样(含浇注系统)是否完整合格,并腊样。
2)检查造型底板是否符合要求。
3)检查砂箱不破损、断裂和少吊把。
核对砂箱尺寸及吃砂量是否符合工艺要求。
4)砂箱的吃砂量参考资料:
砂箱分类砂箱平均尺寸
≤500 模样四周吃砂量
≥40 浇冒口吃砂量
≥30 模样顶部吃砂量
15~20
黏土干型500~1000 ≥60 ≥60 >20-25
1000~2000 ≥100 ≥100 >25-30
2000~3000 ≥150 ≥120 >30-40
>3000 ≥250 ≥150 >40
湿型<300 ≥30 ≥40 ≥30
300~800 ≥60 ≥100 ≥50
>800 ≥100 ≥100 ≥70
5)检查造型砂是否符合要求,造型工具是否齐备。
2、舂型、舂型时,两箱先舂下箱,后舂上箱。
三箱的先舂中箱,再舂下箱,后舂上箱。
1)将洁净的模样放在平整干静的模底板上。
2)放砂箱,大型砂箱需在四周垫高≈20mm。
并事先在砂箱内壁刷白泥水。
3)按工艺要求放冷铁。
4)为防止重模样翻箱时掉落,可用铁丝或螺栓将其紧固在箱带上,待翻箱竖立时或翻箱后垫在垫架上,然后松开铁丝或螺栓切记安全。
5)按工艺要求放好浇冒口,先填入少量面砂。
用手工适当捣实,固定在正确位置上,然后填入面砂,面砂厚度为20~40mm。
6)加入背砂揰砂,每次填入背砂层厚度手工揰实为80~120mm,捣固机揰实为120~200mm。
舂砂时应避免揰击模样(含浇冒口模)和冷铁,防止位置移动。
由外向内逐层揰实,硬度均匀。
型腔表面硬度值湿型为30~50,干型为50~80。
7)砂型200mm2,好后应刮平扎气眼,气眼与模样距离10~20mm,气眼针直径为
5~8mm,气眼数量,干型为1~2个/200mm2,湿型为3~6个/200mm2,箱与箱间要撒界砂(较细的干砂),注意不要撒在模样上。
8)翻箱舂上箱。
放好模样撒界砂(注意不要撒在模样上)。
然后按要求舂箱,使用无定位销的砂箱,揰好后要三面打合箱泥号,线条要细直、清楚。
9)敞箱。
敞开箱后的砂箱应放平,湿型应放在平而松软且挖有通气沟的砂层上,去掉界砂,用水笔在模样(含浇冒口模)周围适当刷水,修整分型面。
10)起模。
起模时用铁锤敲打,需垫木块,敲动应均匀。
起模要找正,垂直平
稳。
对起模困难的模样可边敲边晃动起模。
11)修型。
起模后检查型腔各部位紧实度,局部松软或损坏,用同种砂填实修补;修补大块损坏处,要先松动该处,少刷白泥水(干型)或清水(湿型)再用同类砂修补,保证原尺寸合形状;按要求修出铸造圆角;对砂型的凸台、棱角、大平面等部位要插钉加固,铁钉的长度和钉距根据铸件大小适当掌握;按要求扎出气孔或出气冒口,芯头座打通起眼;无浇道模样的,要按工艺要求开横浇道和内浇道.
12)刷涂料。
按工艺要求上涂料,注意均匀、光滑、棱角清晰,不应有涂料堆积现象。
三、手工制芯
1、制芯前的准备工作:
1)检查芯盒是否完好,符合工艺要求。
2)按工艺要求备好芯骨、通气管。
3)需下冷铁的,需备好冷铁。
4)按工艺要求检查芯砂质量是否符合工艺要求。
2、制芯
1)固定芯骨。
先填部分芯砂固定芯骨、通气管和冷铁,较大芯,芯骨要刷白泥水,还要留有吊装位置。
2)舂实。
逐层添砂舂实,每次添砂厚度为80~150mm,紧实度要均匀合适;要避免舂坏芯盒、舂偏活块和冷铁;中大型芯中间放通气填料,小型油砂、树脂砂芯下通气管或顺蜡线。
3)出芯子。
芯子舂好后,轻轻敲打芯盒,敞开芯盒,取出活块,将芯子放在芯板上,若非平面,需用型砂填平压实。
4)修整芯子。
出芯后检查砂芯紧实度,对松软个损坏处用相同芯砂修补;在修补处、凸台、筋条、棱角和大砂芯工作面应插钉加固;不要大修芯头,挖出芯骨吊攀。
5)刷涂料。
修芯好后,按工艺要求均匀上涂料,芯头部位不要刷涂料。
对于水玻璃砂芯、树脂砂芯和油砂芯待硬化或烘干后刷涂料。
注意刷涂料时应防止堵塞气眼。
四、型、芯烘干
1、黏土砂型、砂芯的烘干
干模砂型芯必需用干燥窑(煤窑或煤气窑)烘干,它的烘干规范主要规定烘干温度和烘干时间,烘干温度取决于黏土剂类别,烘干时间取决于铸型的尺寸大小。
2、操作规程
1)装窑。
尺寸较大的和砂层较厚的砂型和砂芯防在炉温较高处;砂型砂芯与台车、砂型与砂芯和砂型与砂芯之间要用耐火砖垫稳、隔开;砂型与砂芯与炉顶、四壁和炉门之间要留有适当距离(一般在150~300mm);摆好后将台车拉进窑内;关门。
2)点火升温。
用煤作燃料点火要均匀,待燃料燃烧后再逐步加大风量升温;用煤作燃料点火要先点燃引火管,再逐步开放煤气阀门,煤气燃烧后再送风,逐步加大风量。
3)控制烘干时间。
经常观察炉温情况,确保按工艺要求规范执行,无炉温自动记录仪应该每隔半小时记录一次。
4)出炉。
炉温降至出炉温度后方可出炉,出炉后检查烘干质量,允许残余水份<0.4%。
未达到烘干要求,不得扣箱浇注,否则影响铸件质量,应重新烘干。
烘干过度会降低强度,甚至于扣不上箱,应报废。
3、油砂芯的烘干规范
类别装炉温度/℃升温时间/h 保温温度/℃保温时间/h 出炉温度/℃
桐油砂芯150-180 1-1.5 180-220 1.5-2.5 <150
合脂砂芯150-200 1-2 200-240 2-3 <150
五、合箱浇注
1、放置底箱。
在合箱的地面上,铺一层约30-50mm厚型砂,并弄平,弄松,必要时挖出“井”“十”形沟槽,方便通气。
2、检查型、芯。
扫除浮灰尘,检查砂型和砂芯质量,破损严重、返潮和表面粉化的砂型和砂芯不得使用,轻度破损可修补烘干后使用。
3、下芯。
熟悉铸造工艺图纸和工艺技术要求,顺序下芯详细检查尺寸,较复杂铸件,要用泥团演箱检查员铸件壁厚尺寸。
需要下芯掌的,下好芯掌,各部位尺寸确定无误后将芯固定。
4、卡箱(合箱)。
首先进一步检查水平芯头排气道是否畅通,吸处型腔里的浮砂和杂物,然后在型腔四周、直浇道周围和水平芯头上半部放封箱泥条或石棉线,防止跑火或合金液钻入排气道。
在直浇道和横浇道之间安放过滤网。
无箱锥的,对准箱号扣箱。
5、卡箱或压箱。
较大的砂型在卡箱之前,分型面砂箱的四个角垫有尺寸合适的垫铁,防止卡箱时压坏砂型。
卡紧砂箱后,用湿型砂抹箱,防止分型面跑火。
不能卡箱卡箱的要用压箱铁压箱,压箱铁的重量要适度。
6、浇注。
合箱后,稳好浇口箱或浇口杯,等待浇注。
用合格的干净合金液实施浇注,浇注时控制浇温,掌握浇速,并有专人挡渣。
待合金液已进入冒口立刻停止浇注,并用湿型砂堵住浇道,立既从冒口补浇满冒口,待收缩后多次补浇。