第四章金属热加工基础

铸造教案一

【教学组织】

1．提问10分钟

2．讲解70分钟

3．小结5分钟

4．布置作业5分钟

【教学内容】

第四章金属热加工基础

●热加工是在较高温度（高于再结晶温度）下对金属材料进行加工的方法。

热加工通常包括热处理、铸造、热轧、锻造、焊接、热切割、热喷涂等工艺。

第一节铸造成形

●铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入与零件形状相适应的铸型中，待液态金属凝固后获得一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成形方法。

●用铸造成形方法得到的毛坯称为铸件。

一、铸造基础知识

1．铸造方法分类

铸造方法主要分为砂型铸造和特种铸造两类。

●砂型铸造是指在砂型中生产铸件的铸造方法。

●特种铸造是指与砂型铸造不同的其他铸造方法。特种铸造包括金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、低压铸造、陶瓷型铸造、连续铸造和挤压铸造等。

2．铸造特点

（1）铸造适应性广。

（2）铸造具有较好的经济性。

（3）铸件力学性能较低。

二、砂型铸造

1．造型材料、造型工具及砂型组成

（1）造型材料。

●制造铸型用的材料称为造型材料。

造型材料主要包括型砂和芯砂。

型砂和芯砂主要由原砂（SiO2）、粘结剂（如粘土、膨润土、水玻璃、植物油、树脂等）、附加物（如煤粉或木屑等）、旧砂和水组成。

造型材料应具备一定的强度、可塑性、耐火性、透气性、退让性和溃散性等性能。

（2）造型工具。

●制造铸型用的工具称为造型工具。

造型工具有：砂箱、底板、舂砂锤、通气针、起模针、皮老虎、镘刀、秋叶、提钩、半圆等。

（3）砂型组成。

●从砂型中取出模样后形成的空腔称为型腔。

●上砂型与下砂型的分界面称为分型面。

●型芯上的延伸部分称为芯头，用于安放和固定型芯。

图4-5砂型组成示意图

2．造型方法

●用型砂及模样等工艺装备制造砂型的方法和过程，称为造型。

造型方法通常分为手工造型和机器造型两大类。

（1）手工造型。

●全部用手或手动工具完成的造型工序称为手工造型。

①整体模造型。

●整体模造型是将模样做成与零件形状相应的整体结构进行造型的方法。

整体模造型操作简便，不会产生错箱，适用于形状简单、横截面依次减小、最大截面在端部的铸件。

a）填砂、紧砂、造下砂型b）刮砂c）翻转下型，撒分型砂，造上砂型，扎通气孔

d）开箱、起模、挖内浇道e）合型f）落砂后的铸件

图4-6整体模造型示意图

②分开模造型。

●模型分为两半，造型时模型分别在上砂箱和下砂箱内进行造型的方法，称为分开模造型。

分开模造型操作简便，应用广泛，适用于生产形状较复杂的铸件以及带孔的铸件，如套筒、阀体、管子、箱体等铸件。

a）零件图b）分开模结构c）用下半模造下砂型d）翻转下砂型，撒分型砂，造上砂型

e）扎通气孔，开箱，起模，挖内浇道f）合型g）落砂后的铸件

图4-7分开模造型示意图

③挖砂造型。

●模型虽是整体的，但铸件的分型面为曲面，为了能起出模型，造型时用手工挖去阻碍起模型砂的造型方法，称为挖砂造型。

挖砂造型适用于单件或小批量生产分型面不是平面的铸件，生产率低，对操作人员的技术要求较高。

a）模样b）放置模样，造下砂型c）翻转下砂型，挖出分型面

d）撒分型砂，造上砂型e）合型f）落砂后的铸件

图4-8挖砂造型示意图

④假箱造型。

●利用预先制备好的半个铸型简化造型操作的方法，称为假箱造型。

假箱造型具有操作简便，不需要挖砂且分型面整齐。假箱造型适应于批量生产分型面不是平面的铸件。

a）模样放在假箱上b）造下砂型c）翻转下砂型，撒分型砂，造上砂型

图4-9假箱造型示意图

⑤活块造型。

●有些铸件上有一些小的突台、筋条等，造型时，妨碍起模，这时可将模样的凸出部分作成活块，起模时，先将主体模起出，然后再从侧面取出活块的造型方法，称为活块造型。

活块造型适用于单件或小批量生产带有小凸台等不易起模的铸件。

a）模样结构b）取出木模主体c）取出活块

图4-10 活块造型示意图

⑥三箱造型。

●当铸件的外形具有两端截面大而中间截面小时，只用一个分型面取不出模型，此时需要从小截面处分开模型，采用两个分型面，三个砂箱进行造型，这种方法称为三箱造型。

三箱造型操作比较繁琐，要求工人操作技术较高，适用于单件或小批量生产具有两分型面的铸件。

⑦刮板造型。

●不用模样而用与铸件截面形状相同的刮板代替实体模样的造型和制芯方法，称为刮板造型。

刮板造型适用于具有等截面的大、中型回转体铸件的单件小批生产，如皮带轮、飞轮、齿轮、弯管等。

a）带轮零件b）刮制下砂型c）刮制上砂型d）合型、浇注

图4-12刮板造型示意图

（2）机器造型。

●用机器全部地完成或至少完成紧砂操作的造型工序称为机器造型。

①机器造型的紧砂方法。

常用的紧砂方法有：震实、压实、震压、抛砂、射压等几种型式。

②机器造型的起模方法。常用的起模方法有：顶箱、漏模、翻转三种。

【教学重点与难点】

1．重点：手工造型

2．难点：假箱造型

【教学方法与教学手段】

1．利用试样、挂图等教具。

2．利用多媒体资料进行短时演示。

3．在讲解过程中要结合典型铸件进行造型方法介绍。

【小结与布置作业】

1．小结

本次课主要介绍砂型铸造的基本概念、方法和应用等内容，学完之后：第一，要了解铸造的基本概念、方法和分类；第二，要理解砂型铸造的主要方法和应用范围；第三，学习过程中，要理论联系实际，并注意借助多媒体资料，帮助自己提高学习效率和拓展知识面，同时注重师生之间、同学之间的相互交流和探讨，提高交流能力和表达能力。

2．布置作业

一边复习本章的相关知识，一边完成《金属加工与实训习题集》中相关习题，并相互相互交流探讨。

铸造教案二