一铸造用砂之种类
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第六章 鑄造工作法
正修科技大學 機械系 洪振毓 hong8832@
6－1 鑄造之形式(1/2)
一.依所用材料分為 1.濕砂模：係由砂、黏土(8～15%)、水(2～8%)及其他添加劑混合而成。此 乃鑄造工廠最常用之砂慔，製法簡便。 2.乾砂模：係用砂與添加劑製成砂模後，送入烘爐加熱而成之砂模其優點 為不變形、不生氣泡及無水汽，常用於中、大鋼件鑄造。 3.泥土模：即50%砂與50%之泥土混合而或，常用於大體積灰囗鐵鑄件。 4.乾面模：於砂模周圍堆一層膠合劑，用火炬烘乾表面之砂模，常用於大 鋼件鑄造。 5.伕喃模：利用型砂與磷酸再加入伕喃樹脂混合而成，磷酸可使砂模加速 硬化作用。 6.二氧化碳模：將乾淨型砂與矽酸鈉混合製成砂模，再以CO2，氣體通入 模型，使其與矽酸鈉化合而硬化，常用於複雜鑄件。 7.金屬模：係用金屬製成之模，澆入金屬前先塗以油質或石墨，此種模僅 限用於低熔點合金。
6－1 鑄造之形式(2/2)
二.依製模方法分為 1.台鑄法：多利用砂模箱，以手工翻製型模，限於小件鑄品。 2.地鑄法：就地面或挖坑製造較大之砂模。 3.機械鑄砝：利用機械以迅速之方式製造大量砂模。
三.依鑄件材料分 1.鋼鐵類鑄件，如灰鑄鐵、鑄鋼 、展性鑄鐵等。 2.重合金鑄件，如青銅、黃銅等。 3.輕合金鑄件，如鋁、鎂等合金。
6一2 製模程序(4/4)
圖2 澆冒口系統
6－3 模型之材料及種類(1/2)
一.模型之材枓 1.活動模型之材料：木材、金屬、塑膠、蠟及水銀。 2.消散模型之材料：一般為光澤塑膠或聚苯乙烯或蠟為之。 二.模型之種類 1.單件模：又稱整體摸，此為最簡單之模型，由一塊材枓製作而成。 2.分面模：又稱分裂摸，當單件模取模困難時，必需分成兩部份，一部份 在上型箱，一部份在下型箱，中間以合梢定位。 3.鬆件模：又稱散模，當鑄件數量不多或鑄件巨大，不宜採用機器造型 者。 4.流路模：常用於產量多而小件製作的場合，以流路系將各鑄型連接為一 組。 5.雙面模：適用於產量多而大件製作的場合，以下模各置於平板上下兩面 上。 6.嵌板模：適用於大件而雙面模不便採用的場合，上下模各置於兩塊平板 上，組成一套。 7.刮板模：適用於簡單圓柱體，圓錐體，可省去昂貴的製模費用。 8.骨架模：適用於最大的鑄件，模型由一組木質骨架所構成。
6－5 型砂須具備之特性
鑄造所用之型砂，必須具備下列特性 : 結合強度大：須能受鐵水之高溫而不變其原有形式。 多孔性：能使熔鐵所發生之氣體充分散出。 耐熱性：不因熔鐵之高溫而熔化。 顆粒大小：具有不同大小、形狀之顆粒，可防止熔液自鑄型中流出。 價格低，壽命長。
6－6 製作模型注意事項
6一2 製模程序(1/4)
一.濕砂模製造過程 1.Ａ圖所示將模型之一半及下砂箱置於製模板上。先用砂篩灑上一層面 砂，實際上是模砂經過篩子之後，能較為均勻之謂也。然後充以砂模 、槌實、刮平、翻磚後仍置於製模板上。放上另一半模型及上砂箱， 選擇當之位置放上澆道針。如Ｂ圖示。在下砂箱之面上灑佈一層分型 砂或粉，再用篩子篩佈一層面砂(實際為模砂)，用模砂裝滿上砂箱刮 平，抽出澆道針，在模型之上方及周圍用通氣針、搗實、插穿若干通 氣孔。在澆道囗之上方製成澆池或喇叭囗形狀之澆囗。若不用澆道上 箱完成後直接用澆道切管以切出澆道。如有需針，可於要，在未砂填 砂之前先在模型之滴當位置豎立冒囗棒，留出冒囗位置。 提起上砂箱，反轉後置於一旁。自兩個砂箱中分別取出模型，切割下 砂箱中之流道及進模門，裝上砂心，在兩個模窩內佈灑上一層石墨粉 ，並用鏝刀鏝平，石墨能耐高溫，隔騅模砂及鑄件，以避免二者間之 直接燒結也。Ｃ圖下砂箱合模之後，準備澆鑄前之情形。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6－3 模型之材料及種類(2/2)
單件模
分面模
鬆件模
雙面模
嵌板模
骨架模
6－4 模型裕度(許差)
在製作模型時，必須將有關尺寸裕度加以考慮，以備收縮，拔模、加工、變型及 震動等補償之用。 收縮裕度：製模時需將金屬的收縮量計算在內，即鑄型尺之絕對長度等於普 通尺長度＋收縮量，鋼每呎1/4吋(每公尺2公分，2%)，鑄鐵每呎1/8吋(每公尺 1公分，1%)，銅每呎3/16吋(每公尺1.5公分，1.5%)， 鋁鎂5/32吋(每公尺1.3公 分，1.3%)。 拔模裕度：外型模斜度約為每呎1/8～1/4吋(每公尺1～2公分)，內形斜度較外 形大（每呎3/4吋即每公尺6公分)。 加工裕度：須機製加工始能完成的鑄件，必須較成品的尺寸為大，一殷之加 工裕度為1/8吋(每公尺1公分或3mm)。 變形裕度：Ｕ字型鑄件，冷卻時由於金屬之收縮，往往成喇叭狀，因此在製 模時須微向中間傾斜。 搖動裕度：模型要從砂模中取出時，常向四方敲擊使模穴微擴大，此種裕度 與收縮裕度正好相反，須依經驗決定此值。
6一2 製模程序(2/4)
圖1 砂模製造程序
6一2 製模程序(3/4)
二.澆冒口系統乃是澆口和冒囗系統的組合，澆口系統包括澆口箱、下澆道、 橫澆道及進模口。冒口系統則包括冒囗、通氣孔、排泄孔，如圖2所示。 1.冒囗：於澆注時冒口部分的金屬液可以補充鑄件在冷卻時的收縮，位於 最大斷面開口處。 2.澆口：距離模穴約一吋左右。 3.通氣孔及排泄孔：乃連接鐵水與外面空氣接觸兩條小管道其作用為排出 氣體及帶有浮渣之鐵水。 4.瞎冒口：與冒日作用相同，係位於模型內部處。 5.撇渣門(橫澆道)：係用於補獲爐渣或其他輕粒雜質。
應避免尖銳之轉角：鑄件若有尖銳之轉角，常因冷卻收綿而產生裂痕， 故製 作模型時須製成內圓角或外圓角。 模型各部斷面應力求均勻：若有厚薄斷面相連時，其連接部份之斷面尺寸， 應考慮可能造成應力集中，易生應變造成裂痕。 模型表面須擦光並塗漆：鑄件表面若光滑則易加工，故於模型表面可用細砂 紙擦光再塗於乾漆。
6－7 鑄件之清理
迴轉筒：用迴轉筒清潔，因鑄鐵或鋼之融點極高，砂可能熔於或黏於鑄件 上，表面無法完全清除。 吹砂法：係利用高壓空氣將砂或金屬粒吹至鑄件上，以清潔其表面鑄表面之 鑄模砂及心型砂，用液壓清潔法。 漬洗法：係將鑄件浸入弱酸溶液內，如稀鹽酸、稀硫酸。 液力法：水力沖在鑄件上，而鑄件置於轉桌上每分鐘轉動約2-3次。此壓力 之水可將心型砂沖除，也能清潔鑄件之外表。 刷清法：可用刷子作清瀿鑄件，此種刷用硬鋼絲製成。
正修科技大學 機械系 洪振毓 hong8832@
6－1 鑄造之形式(1/2)
一.依所用材料分為 1.濕砂模：係由砂、黏土(8～15%)、水(2～8%)及其他添加劑混合而成。此 乃鑄造工廠最常用之砂慔，製法簡便。 2.乾砂模：係用砂與添加劑製成砂模後，送入烘爐加熱而成之砂模其優點 為不變形、不生氣泡及無水汽，常用於中、大鋼件鑄造。 3.泥土模：即50%砂與50%之泥土混合而或，常用於大體積灰囗鐵鑄件。 4.乾面模：於砂模周圍堆一層膠合劑，用火炬烘乾表面之砂模，常用於大 鋼件鑄造。 5.伕喃模：利用型砂與磷酸再加入伕喃樹脂混合而成，磷酸可使砂模加速 硬化作用。 6.二氧化碳模：將乾淨型砂與矽酸鈉混合製成砂模，再以CO2，氣體通入 模型，使其與矽酸鈉化合而硬化，常用於複雜鑄件。 7.金屬模：係用金屬製成之模，澆入金屬前先塗以油質或石墨，此種模僅 限用於低熔點合金。
6－1 鑄造之形式(2/2)
二.依製模方法分為 1.台鑄法：多利用砂模箱，以手工翻製型模，限於小件鑄品。 2.地鑄法：就地面或挖坑製造較大之砂模。 3.機械鑄砝：利用機械以迅速之方式製造大量砂模。
三.依鑄件材料分 1.鋼鐵類鑄件，如灰鑄鐵、鑄鋼 、展性鑄鐵等。 2.重合金鑄件，如青銅、黃銅等。 3.輕合金鑄件，如鋁、鎂等合金。
6一2 製模程序(4/4)
圖2 澆冒口系統
6－3 模型之材料及種類(1/2)
一.模型之材枓 1.活動模型之材料：木材、金屬、塑膠、蠟及水銀。 2.消散模型之材料：一般為光澤塑膠或聚苯乙烯或蠟為之。 二.模型之種類 1.單件模：又稱整體摸，此為最簡單之模型，由一塊材枓製作而成。 2.分面模：又稱分裂摸，當單件模取模困難時，必需分成兩部份，一部份 在上型箱，一部份在下型箱，中間以合梢定位。 3.鬆件模：又稱散模，當鑄件數量不多或鑄件巨大，不宜採用機器造型 者。 4.流路模：常用於產量多而小件製作的場合，以流路系將各鑄型連接為一 組。 5.雙面模：適用於產量多而大件製作的場合，以下模各置於平板上下兩面 上。 6.嵌板模：適用於大件而雙面模不便採用的場合，上下模各置於兩塊平板 上，組成一套。 7.刮板模：適用於簡單圓柱體，圓錐體，可省去昂貴的製模費用。 8.骨架模：適用於最大的鑄件，模型由一組木質骨架所構成。
6－5 型砂須具備之特性
鑄造所用之型砂，必須具備下列特性 : 結合強度大：須能受鐵水之高溫而不變其原有形式。 多孔性：能使熔鐵所發生之氣體充分散出。 耐熱性：不因熔鐵之高溫而熔化。 顆粒大小：具有不同大小、形狀之顆粒，可防止熔液自鑄型中流出。 價格低，壽命長。
6－6 製作模型注意事項
6一2 製模程序(1/4)
一.濕砂模製造過程 1.Ａ圖所示將模型之一半及下砂箱置於製模板上。先用砂篩灑上一層面 砂，實際上是模砂經過篩子之後，能較為均勻之謂也。然後充以砂模 、槌實、刮平、翻磚後仍置於製模板上。放上另一半模型及上砂箱， 選擇當之位置放上澆道針。如Ｂ圖示。在下砂箱之面上灑佈一層分型 砂或粉，再用篩子篩佈一層面砂(實際為模砂)，用模砂裝滿上砂箱刮 平，抽出澆道針，在模型之上方及周圍用通氣針、搗實、插穿若干通 氣孔。在澆道囗之上方製成澆池或喇叭囗形狀之澆囗。若不用澆道上 箱完成後直接用澆道切管以切出澆道。如有需針，可於要，在未砂填 砂之前先在模型之滴當位置豎立冒囗棒，留出冒囗位置。 提起上砂箱，反轉後置於一旁。自兩個砂箱中分別取出模型，切割下 砂箱中之流道及進模門，裝上砂心，在兩個模窩內佈灑上一層石墨粉 ，並用鏝刀鏝平，石墨能耐高溫，隔騅模砂及鑄件，以避免二者間之 直接燒結也。Ｃ圖下砂箱合模之後，準備澆鑄前之情形。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6－3 模型之材料及種類(2/2)
單件模
分面模
鬆件模
雙面模
嵌板模
骨架模
6－4 模型裕度(許差)
在製作模型時，必須將有關尺寸裕度加以考慮，以備收縮，拔模、加工、變型及 震動等補償之用。 收縮裕度：製模時需將金屬的收縮量計算在內，即鑄型尺之絕對長度等於普 通尺長度＋收縮量，鋼每呎1/4吋(每公尺2公分，2%)，鑄鐵每呎1/8吋(每公尺 1公分，1%)，銅每呎3/16吋(每公尺1.5公分，1.5%)， 鋁鎂5/32吋(每公尺1.3公 分，1.3%)。 拔模裕度：外型模斜度約為每呎1/8～1/4吋(每公尺1～2公分)，內形斜度較外 形大（每呎3/4吋即每公尺6公分)。 加工裕度：須機製加工始能完成的鑄件，必須較成品的尺寸為大，一殷之加 工裕度為1/8吋(每公尺1公分或3mm)。 變形裕度：Ｕ字型鑄件，冷卻時由於金屬之收縮，往往成喇叭狀，因此在製 模時須微向中間傾斜。 搖動裕度：模型要從砂模中取出時，常向四方敲擊使模穴微擴大，此種裕度 與收縮裕度正好相反，須依經驗決定此值。
6一2 製模程序(2/4)
圖1 砂模製造程序
6一2 製模程序(3/4)
二.澆冒口系統乃是澆口和冒囗系統的組合，澆口系統包括澆口箱、下澆道、 橫澆道及進模口。冒口系統則包括冒囗、通氣孔、排泄孔，如圖2所示。 1.冒囗：於澆注時冒口部分的金屬液可以補充鑄件在冷卻時的收縮，位於 最大斷面開口處。 2.澆口：距離模穴約一吋左右。 3.通氣孔及排泄孔：乃連接鐵水與外面空氣接觸兩條小管道其作用為排出 氣體及帶有浮渣之鐵水。 4.瞎冒口：與冒日作用相同，係位於模型內部處。 5.撇渣門(橫澆道)：係用於補獲爐渣或其他輕粒雜質。
應避免尖銳之轉角：鑄件若有尖銳之轉角，常因冷卻收綿而產生裂痕， 故製 作模型時須製成內圓角或外圓角。 模型各部斷面應力求均勻：若有厚薄斷面相連時，其連接部份之斷面尺寸， 應考慮可能造成應力集中，易生應變造成裂痕。 模型表面須擦光並塗漆：鑄件表面若光滑則易加工，故於模型表面可用細砂 紙擦光再塗於乾漆。
6－7 鑄件之清理
迴轉筒：用迴轉筒清潔，因鑄鐵或鋼之融點極高，砂可能熔於或黏於鑄件 上，表面無法完全清除。 吹砂法：係利用高壓空氣將砂或金屬粒吹至鑄件上，以清潔其表面鑄表面之 鑄模砂及心型砂，用液壓清潔法。 漬洗法：係將鑄件浸入弱酸溶液內，如稀鹽酸、稀硫酸。 液力法：水力沖在鑄件上，而鑄件置於轉桌上每分鐘轉動約2-3次。此壓力 之水可將心型砂沖除，也能清潔鑄件之外表。 刷清法：可用刷子作清瀿鑄件，此種刷用硬鋼絲製成。