铸造1

铸造实训教案工 程 训 练 中 心
2009年12月
长春工业大学工程训练课程教案
教师姓名实训项目名称铸 造 实 训
时 间50分钟地 点铸工实训基地
讲 授 内 容
教学目的及要求：
（1）熟悉铸造生产的工艺过程、特点及应用；
（2）熟悉砂型铸造的主要造型方法（整模造型、分模造型、活块造型等）的工艺过程、特点及应用，掌握手工两箱造型的操作技能，并能对铸件进行初步的工艺分析；
（3）了解机器造型的特点和应用；
（4）了解常见特种铸造方法的工艺流程、特点及应用；
（5）熟悉型砂（芯砂）的组成、各组成成分的作用，对型砂（芯砂）性能要求及制备过程；
（6）了解感应电炉的构造，铸铁的熔炼和浇注并参与浇注操作；
（7）了解常见型砂铸造的铸件缺陷及产生原因；
（8）了解铸造生产安全技术、环境保护，并能进行简单经济分析。

教学重点：砂型铸造的工艺过程，常用手工造型的操作方法
教学难点：手工造型操作方法。

教学内容：
第一单元 概述及型砂的制备
铸造概念
将液态的金属浇注到与零件形状尺寸相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固后获得毛坯或零件的工艺方法称为铸造。

铸造生产大致可分为砂型铸造和特种铸造两大类。

目前最常用的铸造方法是砂型铸造。

铸造的特点；
１）适应性强，工艺灵活性大。

铸件的合金成分、尺寸、形状、重量和生产批量等几乎不受限制。

２）成形能力强。

最适于生产复杂形状，特别是具有复杂内腔的毛坯或零件。

３）经济性好。

铸造所用的原材料大部分来源广泛、价格低廉，还可以使用废料和废机件；因此铸件的成本低廉。

铸造的主要缺点是：铸造生产工序繁多，工艺过程较难控制，致使铸件的废品率较高；铸件的内部组织比较粗大，力学性能一般不如锻件；铸造的工作条件较差，工人劳动强度较大。

用于铸造的金属材料统称为铸造合金。

常用的铸造合金有铸铁、铸钢及铸造有色金属，其中又以铸铁应用最为广泛（特别是灰口铸铁）。

砂型铸造的基本生产工序
砂型铸造的生产工序包括：配制型（芯）砂、制作模样和芯盒、造型、制芯、合箱、金属的熔化与浇注以及落砂、清理与检验等。

如图所示
湿型砂的组成、性能要求、种类及制备
砂型是由型砂组成的，型砂的质量直接影响着铸件的质量，型砂质量不好会使铸件产生气孔、砂眼、粘砂、夹砂等缺陷，这些缺陷造成的废品约占铸件总废品的50％以上。

因此，必须合理的选用和配制型（芯）砂。

型（芯）砂应具备的主要性能
1）强度 型砂抵抗外力破坏的能力称为强度。

足够的强度可保证铸型在铸造过程中不破损、塌落和胀大。

但强度太高也不好，会使铸型过硬，透气性、退让性和落砂性很差。

2）透气性 型砂孔隙透过气体的能力称为透气性。

当高温金属液浇
入铸型时，型内会产生大量气体（包括水分汽化为高温过热蒸汽和原有空气受热膨胀），这些气体必须通过铸型排出去。

如果型砂透气性太低，气体留在型内，会使铸件形成呛火、气孔和浇不到等缺陷。

但透气性太高会使砂型疏松，铸件易出现表面粗糙和机械粘砂的缺陷。

3）耐火性 指型砂经受高温热作用的能力。

耐火性主要取决于砂中SiO2的含量（熔点1713℃），SiO2含量越多，型砂耐火性越高。

型砂的耐火性好，铸件不易产生粘砂缺陷。

4）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。

型砂退让性不足，会使铸件收缩受到阻碍时，产生内应力、变形和裂纹等缺陷。

对小铸件砂型，不要舂得过紧；对大砂型，可在型（芯）砂中加入锯末、焦炭粒等材料以增加退让性。

5）溃散性 是指型砂浇注后易溃散的性能。

溃散性好，型砂容易从铸件上清除，可以节省落砂和清理的劳动量。

除上述性能外，型砂还应具有流动性和可塑性等工艺性能。

湿型砂的组成
为了满足型（芯）砂的性能要求，它一般由原砂、粘结剂、水和附加物按一定比例混制而成。

原砂一般采用天然砂。

砂中若石英（SiO2）含量高，杂质少，则耐火性好；若砂粒粗，粒度均匀，则透气性好。

粘结剂可提高型（芯）砂的可塑性和强度。

粘结剂主要有普通粘土、膨润土、水玻璃、矿物油、合脂和树脂等。

其中，普通粘土及膨润土资源丰富，价格低廉，有一定粘结强度，一般多用来制作型砂。

其它几种粘结剂价格较贵，主要用于生产性能要求较高的芯砂。

型砂中常加入的附加物有煤粉、木屑等。

煤粉在高温熔融金属作用下燃烧形成气膜，隔离熔融金属与铸型型腔直接作用，使铸件表面光洁，防止铸件粘砂；加入木屑能改善型砂的透气性和退让性。

粘土中的水分对型（芯）砂的性能和铸件的质量影响很大。

水分少，型（芯）砂干而脆，不利于造型起模；水分多，型（芯）砂强度低，易造成粘模，给造型操作带来困难。

当粘土与水分质量比为3：1时，型砂可获得最大强度值。

型（芯）砂的制备
型芯在浇注后将被高温金属液包围，故通常要求芯砂应具有比型砂更好的综合性能。

一般来说，型砂与芯砂应选用不同的材料按不同的比例配制。

在铸造生产中，有时为了节省型砂，对与铸件接触的面砂进行专门配制，以使其具有较高的强度和耐火性，而对不与铸件接触，仅作填料用的背砂，一般用旧砂，但在大批生产时，为了提高生产效率和简化操作，往往不分面砂和背砂，只用一种单一砂。

目前在生产中一般都使用混砂机配砂。

混砂过程是：将新砂、粘土、附加物和旧砂依次投入混砂机内，先干混数分钟，混拌均匀后，加一定量的水再湿混10分钟左右。

为了使水分渗透均匀，混完的砂通常要放3～8小时。

最后进行松砂处理，以打碎砂团，提高其透气性。

型（芯）砂的性能可用专门仪器检验，也可用手握法检验。

手握法检验的操作过程，用手攥一把型砂，感到潮湿但不沾手，柔软易变形，印在砂团上的手指痕迹清晰，砂团掰断时断面不粉碎，说明型砂的干湿适宜、性能合格。

这种方法简单易行，但需凭个人经验，因人而异，也不准确。

学生实际操作：
湿型砂的制备
第二单元 铸型的结构及整模造型生产过程
铸型的组成及各部分名称
用型砂及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型。

这种铸型又称砂型，是由上砂型、下砂型、型腔（形成铸件形状的空腔）、砂芯、浇注系统和砂箱等部分组成的。

铸型的组成及各部分名称见图。

上、下砂型的接合面称为分型面。

上、下砂型的定位可用泥记号（单件、小批生产）或定位销（成批、大量生产）。

整模造型方法
整模造型过程如图所示。

整模造型的特点是：模样是整体结构，最大截面在模样一端且是平面；分型面多为平面；操作简单。

整模造型适用于形状简单的铸件，如盘、盖类。

1、安放模样、填砂、紧实、造下型。

2、翻箱、修分型面
3、造上型 、扎气孔、做泥号。

4、敞箱、起模、开浇口。

5、合箱
指导教师示范操作（详介） 包括手工造型所用工具及使用方法。