第4章 阀门铸造工艺

第四章：阀门铸造工艺

第一节、 铸造的特点

将液体金属浇到具有与零件形状相适应的铸型空腔中，待其凝固后，以获得一定形状尺寸和表面质量的零件和毛坯的方法，称为铸造。

铸造方法中，最常用的方法是砂型铸造。目前来讲，用砂型浇铸的铸件约占铸件产量的90%以上，除此之外还有其他多种铸造方法，如：金属型铸造、熔模铸造、压力铸造，离心铸造、壳型铸造、真空铸造等。

一、铸造生产优、缺点：

1、用铸造方法可制成形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯，象：箱体、气缸体、机座、机床床身等。

2、铸造的适应性很广，灵活性很大。工业中常用的多种金属材料都可用于铸造。如：碳钢、合金钢、铸铁、青铜、黄铜、铝等特别是用得最多的铸铁，只能用铸造来生产毛坯。铸件重量可小到只有几克，重达几百吨，壁厚可由1mm到1m左右。生产大件，铸造优势尤为明显。

3、铸造所用的原材料大都来源广，价格低廉，如：切削、废钢、报废的机件，冲皮等。

4、铸件形状与零件相似，减少了切削加工的工作量，节约金属。

二、但铸造也存在着一些问题：

1、机械性能不如锻件高，使得铸件显得相当笨重。

2、铸造工序较多，且一些工艺过程无法清确控制，这就造成铸件质量不够稳定，废品率较高。

3、此外，劳动条件差，强度高。

第二节 铸造的工艺过程

一、砂型铸造工艺

1、型砂

型（芯）砂质量对铸件质量有很大的影响，如：砂眼、气孔、夹砂、裂纹等缺陷的产生常是由于型砂质量不合格所致。

型砂性能对铸件质量的影响：型砂应具备如下性能：

（1）强度 在外力作用下，其不易被破坏的性能称为强度。这种性能在铸型制造、搬运以及液体金属冲击和压力作用下，不发生变形、损坏是非常重要的，否则会造成塌箱、冲砂和砂眼等缺陷。

（2）透气性 型砂由于各砂粒间存在空隙，具有能使气体透过的能力称为透气性。

（3）耐火度 型砂在高温金属液作用下不软化、熔化的性能。

当耐火度不足时，砂粒将烧融而粘在铸件表面形成一层硬皮，使切削时加快刀具磨损。因此粘砂严重时，也会使铸件报废，为弥补型砂耐火度不足，在铸型型腔表面刷一层涂料。

（4）退让性 型（芯）砂具有随着铸件的冷却收缩而被压缩其体积的性能，浇注后，型砂高温强度愈低，退让性愈好，铸件所受机械阻力也小。铸件内应力减小；反之收缩受阻，内应力大，甚至产生裂纹。

除此之外，还有回用性、发气量，对于树脂砂还有微粉、烧减量等。

2、型砂的分类：

按照粘结剂的不同，型砂可分为：

（1）粘土砂 （2）水玻璃砂 （3）树脂砂、油砂及合脂砂。

树脂砂工艺是铸造工艺上的一次大变革，它采用“树脂”作为粘结剂，使铸造工艺在各个方面都上了一个台阶。

树脂砂工艺的种类很多如壳芯，热芯盒、冷芯盒，自硬砂等等。我厂现应用为“树脂砂自硬工艺”。树脂自硬工艺适用于单件、多品种、小批量生产，与传统粘士砂比较它具有如下优点：

生产铸件尺寸精度高，表面粗糙度低，节省能源，提高劳动生产率，改善工人劳动条件，旧砂回用率高，对环境污染小等等。

该工艺自七十年引入中国，尤其是生产线投入，相关技术原材料问题的解决。在我国发展很快，尤其在

机床、造船、重机、电工等行业，所使用都取得较好的成果。

3、造型方法：

造型方法分为手工造型和机器造型：手工造型适用于单件，小批量生产。按砂箱特征可分为：两箱、三箱、地坑、脱箱几种。按模型特征可分为：整模、挖砂、假箱、活块、分模、车板等。

二、铸造工艺图的制定：

铸造生产的第一步，是根据零件的结构特点、技术要求、生产批量及生产条件等。确定其铸造工艺方案，并绘制铸造工艺图。铸造工艺图是利用各种工艺符号和颜色，把制造模型和铸型所需的资料直接绘在零件图上的图样。图中应有：

铸件的浇注位置，分型面，型芯的数量形状、尺寸及其固定方法、机械加工余量、拔模斜度和收缩率，浇口、冒口、冷铁的尺寸和位置等。

1、浇注位置的选择原则：

铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置，这个位置对铸件质量有很大影响，选择浇注位置应考虑如下原则：把铸件的重要部位和易产生缺陷的部位放在最有利的位置。

（1）铸件的重要加工面或主要工作面应朝下或朝侧面，因为铸件上表面的缺陷（如砂眼、气孔、夹渣等）通常比下部多，组织也不如下面致密。如果这些平面难以做到朝下，则尽力使其位于侧面。当铸件的重要加工面有数个时，则应将较大的面朝下，并对朝上的表面采用加大加工余量的办法来保证铸件质量。

图6-1为C640车床床身铸件的浇注位置方案。由于床身导轨面是关键表面，不允许有任何表面缺陷，而且要求组织均匀致密，因此，通常都将导轨面朝下浇注。

图6-1床身的浇注位置 图6-2卷场筒的浇注位置方案

图6-2是起重机卷扬筒铸件的浇注位置方案。因为卷扬筒圆周表面的质量要求比较高，不允许有铸造缺陷。如果采用卧浇，虽然便于采用二箱造型，且合箱方便，但上部圆周表面的质量难以保证。若采用图中所示的立浇方案，虽然造型、合箱的工作量加大，但卷扬筒的全部圆周表面均处于侧面，其质量均匀一致，易于获得合格铸件。

（2）铸件的大平面应朝下。这是由于在浇注过程中，高温的液态金属对型腔上表面有强烈的热辐射，有时型腔上表面型砂因急剧地热膨胀而拱起或开裂，使铸件表面产生夹砂缺陷。很明显，呈水平位置的平面愈厚大，上表面愈易产生夹砂。为此，对于平板类铸件，要使大平面朝下（图6-3）。

图6-3平板的浇注位置 图6-4薄件的浇注位置

（3）为防止铸件上大面积薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷，应尽量将大面的薄壁部分放在铸型的下部或垂直、倾斜，这对于流动性差的合金尤为重要。

图6-4为油盘类铸件的合理浇注方案，此时，平面处液体金属的压力比平面在上部高得多，液体金属易于填满铸型。

（4）容易形成缩孔的铸件，浇注时应该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，使之自下而上的顺序凝固、进行补缩，以防止缩孔。如上述起重机卷扬筒铸件（图6-2），厚端放在上部是合理的；反之，若厚端在下部，则难以补缩。

（5）应能减少型芯的数量，便于型芯的固定和排气。图6-5所示的床腿铸件，按图中a）的

图6-5床腿铸件两种浇注位置方案

方案，中间空腔需要一个很大的型芯，增加了制模、制芯、烘干及合箱工作量，铸件成本较高；图中b）的方案，中间空腔可由自带型芯（砂垛）来形成，从而简化了造型工艺。图6-6为齿轮箱铸件的两种浇注位置方案。采用图中a）方案，芯头尺寸过小，必须借助型芯撑来固定型芯，同时，下芯时小芯头也容易损坏。采用图中b）方案，下芯头尺寸比较大，下芯方便，也比较稳定。

图6-6齿轮箱铸件两种浇注位置

2、铸型分型面的选择原则

铸型分型面的选择也是铸造的工艺是否合理的重要关键之一。如果选择不当，铸件质量难以保证，并使制模、造型、制芯、合箱，甚至切削加工等工序复杂化。因此，分型面的选择要在保证铸件质量的前提下，尽量简化工艺，节省人力物力。实践证明，分型面的选择应考虑如下原则：

能采用造型机来生产，采用图中所示的环状型

（1）应使铸型有最少的分型面，并尽量做到只

有一个分型面。因为多一个分型面，铸型就多增

加一些误差，使铸件的精确度降低。如果铸件只

有一个分型面，就可采用工艺简便的两箱造型方

法。图6-7为一绳轮铸件，在大批量生产时，为