汽车铸造教程

为减轻振动，设有缓冲机构，缓冲机构有气 垫式和弹簧式两种。
所有机器都带有起模结构，起模比较平稳。 这种造型机的特点是：机构简单、操作方便、投 资较小，适用于各种材质小件的造型。
气动微振压实造型机,它采用振击(频率150～500 次/分,振幅25～80mm)－压实-微振(频率700～1000次/分, 振幅5～10mm)来紧实造型。这种造型机噪音较小,型砂 紧实度均匀,生产率高.
方法
合理布置内浇道及确定浇铸工艺。 合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施。
❖ 解决缩孔的方法演示：冒口和冷铁
❖ 定向凝固原则解决缩孔的方法演示
❖ 铸件内应力、变形与裂纹
内应力
热应力 机械应力
铸件在凝固和冷却的过程中，由于铸件 的壁厚不均匀，导致不同部位不均衡的 收缩而引起的应力。
铸件在固态收缩时，因受到铸型、型 芯、浇冒口、砂箱等外力阻碍而产生 的应力。
活块造型：铸件侧面有局部凸起，妨碍起 模，可将凸台做成活块。适用侧面有凸台、肋条 的结构。
三箱造型：铸件中间小，两端大。须两个分 型面。
1、落砂：
七、落砂、清理和检验
将浇注成形后的铸件从型砂和砂箱中分离出来的工序，它 分为出箱和清砂两个过程。有手工落砂和机械落砂两种方法。
出箱的温度一般不高于500度，以免铸件产生内应力或开裂。
若透气性不好，易在铸件内部形成气孔等缺陷。 3.型砂耐火性 型砂耐火性指型砂承受高温作用的能力。耐火性差，铸件易
产生粘砂。 4.退让性 退让性指型砂不阻碍铸件收缩的高温性能。 退让性不好，铸件易产生内应力或开裂。 在型砂中加入木 屑、焦炭粒等附加物时有助于提高退让性，
尤其以木屑作用最为显著。 还有:紧实度、成形性、起模性等.
❖ 定义:
❖ 即将液态金属浇入与零件形状相适应的铸型空腔中， 待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的工艺方法,亦称铸 造.
作用:
铸造是制造毛坯、零件的重要方法之一。按铸型材料的不同， 可分为砂型铸造和特种铸造（包括压力铸造、金属型铸造等）.其中 砂型铸造是最基本的液态成形方法，所生产的铸件要占铸件总量的 90%以上.
模样尺寸比铸件放大一个该合金的收缩量。
如：灰铁0.7～1％。铸钢为1.3～2％ 型芯设计
型芯设计内容很多，如:型芯数量、形状、型 芯头结构、下芯顺序及芯骨与通气等。
其中，型芯头是芯子的重要组成部分，起定 位和支撑型芯、排除芯子内气体的作用。
而型芯头泛指：支撑芯子的芯子头和铸型的 型芯座。
将妨碍起模的型砂挖掉，适用形状复杂的铸件单 件小批生产。
三、模样与芯盒 1、模样与芯盒是制造铸型和型芯的工具。
2、模样形成铸件的外形，其外形相当于铸件的外部 形状；型芯形成铸件的内腔形状。芯盒是制造型芯的 工具。 3、砂型铸造多用木材制造模样和芯盒。
4、特种铸造用金属模、塑料模和其它模样。
四、造型方法
按造型操作方法的不同，可分为：
1、手工造型
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。
优点
适于做复杂外形，特别是 复杂内腔的毛坯
对材料的适应性广，铸件 的大小 几乎不受限制
成本低，原材料来源广泛， 价格低廉,一般不需要昂 贵的设备
是某些塑性很差的材料 (如铸铁等)制造其毛坯或 零件的唯一成型工艺
缺点
工艺过程比较复杂，一些工艺 过程还难以控制
液态成形零件内部组织的均匀性、 致密性一般较差
充型能力的概念:
液态金属充满铸型型腔，获得尺寸精确、轮廓清晰 的成型件的能力
充型能力不足
浇不足
冷隔
夹砂
气孔
夹渣
充型能力的决定因数
合金的流动性 铸型性质 浇注条件 铸件结构等
测试合金充型 能力的方法:
如右图,将合 金液浇入铸型中， 冷凝后测出充满型 腔的式样长度。浇 出的试样越长，合 金的流动性越好, 合金充型能力越好.
造型材料应具备以下性能： 1、可塑性 型砂和芯砂在外力作用下要易于成形。
2、足够的强度 型砂和芯砂在外力作用下要不易破坏。
3、耐火性 4、透气性 5、退让性
型砂和芯砂在高温下要不易软化、烧结、粘附。 型砂和芯砂紧实后要易于通气。 型砂和芯砂在冷却时其体积可以被压缩。
型(芯)砂按粘结剂的种类可分为：
2.铸造方式： 砂型铸造 金属铸造 压力铸造 低压铸造 离心铸造 熔模铸造
砂型铸造
砂型铸造是以砂为主要造型材料制备铸型的一种铸造方法。目前 90%以上的铸件是用砂型铸造方法生产的。
一、砂型铸造的工艺过程
熔炼金属
造型
工
艺
合箱
浇注
落砂
清理
准
备 造芯
检验
配砂、制模
二、造型材料
制造铸型用的材料称为造型材料，砂型铸造使用主要是型砂和 芯砂，它们是由砂、粘结剂和附加物组成。
主要方法在书 表1-2：
分模造型
2、机器造型
整模造型 假箱造型
刮板造型 挖砂造型
三箱造型 活块造型
填砂、紧实、起模等实现机械化，生产率高，投资大，主要用 于批量生产。
主要方法有： 振压紧实、抛砂紧实
整模造型 特点是：模样是整体的，铸型的型腔一般只在
下箱。
整模造型因操作简便，无砂箱错位现象，适用 于外形轮廓上有一个平面可作分型面的简单铸件， 如齿轮坯、轴承、皮带、轮罩等。
清砂是清除型砂和芯砂的过程，有水力清砂和水爆清砂两种方法。
2、清理：
去除浇口、冒口、飞边、毛刺以及表面粘砂的工序。
去除表面粘砂的方法有滚筒清理、喷射清理和抛丸清理等方法。
变形
残余热应力的存在，使铸件处在一种非稳定 状态，将自发地通过铸件的变形来缓解其应 力，以回到稳定的平衡状态。
裂纹
当热应力大到一定程度会导致出现裂纹。
❖ 热应力的消除方法
铸件的结构：铸件各部分能自由收缩
铸件的结构尽可能对称 铸件的壁厚尽可能均匀
工艺方面：采用同时凝固原则 时效处理：人工时效；自然时效
2.平板圆盘大面应朝下， 减少辐射防开裂夹渣。
3.薄壁大面朝下或垂直， 防止产生浇不足冷隔。
4.厚大部分在上或侧面； 考虑安放冒口利补缩。
铸型分型面的选择原则
浇注位置选择原则：保证质量； 分型面选择原则是：简化工艺求经济。 1.尽量平直数量少,
减少活块和型芯。 2.全部大部同一箱，
保证精度利加工。 3.主要部分于下箱，
便于操作与检验。
最小铸孔 灰铁件，单件生产30～50mm时不铸出。但
不要求加工的孔、槽，无论大小均应铸出。 起模斜度
注意：起模斜度与结构斜度的区分！
起模斜度:为便于取模，在平行于起模方向 的模样(零件加工表面)表面上所增加的斜度。
结构斜度:为便于取模，在 零件不加工表面 表面上所增加的斜度。
收缩率
4.抛砂造型 5.射芯机
(1)基本形式模板两箱 (2)运用环芯顶替三箱
6.机器造型的工艺特点
浇注位置和分型面的选择
浇注位置 指浇注时铸型分型面所处的空间位置。 铸型分型面 指铸型组元间的结合面 分模面 为便于造型和起
1.重要的加工面应朝下， 避免砂眼气孔和夹渣。
比较下面几种合金流动性能 *铸钢的流动性
*铸铁的流动性
实验证明铸铁的流动性好，铸钢的流动性差。
浇注 条件
浇注温度
浇注温度越高，液态金属的粘度越小， 过热度高，金属液内含热 量多，保持 液态的时间长，充型 能力强。
充型压力 浇注系统
液态金属在流动方向上所受的压力称为 充型压力。充型压力越大, 充型能力越 强。
在铸件最后凝固的地方就会产生缩孔.
❖ 缩松的形成原因:
❖
铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或
者结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，凝固区
域 较宽，液、固两相共存，树枝晶发达，枝晶
骨架将合金液分割开的小液体区难以得到补缩 所致。
❖ 消除缩孔和缩松的方法 原理 定向凝固原则
是铸件让远离冒口的地方先凝 固，靠近冒口的地方次凝固， 最后才是冒口本身凝固。实现 以厚补薄，将缩孔转移到冒口 中去。
ZD0806B型气动多触头内力压实微震造型机
射压式造型机 射压式造型机有两种机型，一种是垂直分型无
箱造型机，另一种是水平分型脱箱造型机。
垂直分型无箱造型机
其共同的特点是：不用砂箱，节省工装费用， 占地面积较小。
垂直分型无箱造型是指在造型、下芯、合型 及浇注过程中，铸型的分型面呈垂直状态（垂直 于地面）的无箱射压造型法。
刮板造型
假箱造型
❖ 挖砂造型
当铸件最大截面在中部，模样又不便分成两半(如分模 后模样太薄或分面是曲面)时，只能将模样做成整模， 造型时挖掉防碍起模的砂子。
挖砂造型操作麻烦，生产率低，要求操作技术 水平高，仅适用于单件小批量生产。
对于分型面为阶梯面或曲面的铸件，当生产数 量较多时，可用成形底板代替平面底板，并将模样 放置在成形底板上造型，可省去挖砂操作。
浇注系统的结构越复杂，则流动 阻力越大，充型能力越差。
液态合金冷却 合金收缩
液态收缩 凝固收缩
固态合金冷却 线形收缩
缩孔:恒温下结晶
缩松:两相区结晶 应力 变形 裂纹
❖ 缩孔的形成:
❖
纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄
的 合金,浇注后在型腔内是由表及里的逐层凝
固。在凝固过程中，如得不到合金液的补充，
挖砂造型
三箱造型
五、造芯及合箱
1、造型芯 型芯的作用一是形成铸件的内腔，二是简化模型的外形，以
制出铸件上的台和槽等。
型芯采用比型砂更好的造型材料。
造芯方法也有手工造芯和机器造芯两种。
2、合箱 铸型的装配工序简称合箱。合箱前，在铸型中放好型
芯、扣上上箱、放置浇口杯。合箱后，两箱要卡紧，防止错 箱和抬箱。
它是除粘土砂外用得最广泛的一种型砂。 水玻璃砂铸型或芯无需烘干、硬化速度快、生产周期短、易 于机械化、劳动条件改善。
3.油砂和合脂砂 油砂是以桐油、亚麻仁油等植物油为粘结剂配制成的型砂。
合脂砂以合成脂肪酸残渣经煤油稀释而成的合脂作粘结剂。 油砂或合脂砂制造结构复杂、要求高的型芯
4.树脂砂 树脂砂是以树脂为粘结剂配制成的型砂。 又分为热硬树脂砂、壳型树脂砂、覆模砂等。 用树脂砂造型或制芯，铸件质量好、生产率高、
整模造型
分模造型 特点是：铸件的最大截面不在端部而在中部，
因而木模沿最大截面分成两半。
操作简便，适用于形状较复杂的铸件，特别广 泛用于有孔或带有型芯的铸件，如套筒、水管、阀 体、箱体、曲轴、立柱等。
刮板造型
用与铸件截面相适应的刮板代替实体模样造型 的方法。
刮板造型，可以降低模样成本，缩短生产准备 时间，但要求操作技能高，铸件尺寸精度低，生产 率低，故只适用于中小批生产尺寸较大的回转体铸 件，如皮带轮、齿轮等。
造型机的种类很多，按紧砂方法不同可分: 震压式造型机； 震实式造型机； 压实式造型机； 射压式造型机； 及气冲式造型机等。 1.震压式造型机 这类造型机主要由震击机构、压实机构、起 模机构和控制系统组成。
多通过震击和压实紧实型砂，绝大部分都 是边震边压。
震击压实都采用气动,为高频率低振幅的微 振形式,铸型硬度均匀.
其他机器造型
压实造型机中有高压造型机和水平分型脱 箱压实造型机两种。
1)高压造型机 近年来正向负压加砂高压
造型机发展，它的最大特点是：在负压状态下完 成加砂和压实，所以，加砂均匀，并有一定的预 紧实作用再加上压实作用，铸型强度高且均匀。
多触头高压造型 机
由许多可单独动作的触头组成，可分为主动 伸缩的主动式触头和浮动式触头。如图示。
节省能源和工时费用、工人劳动强度低、
易于实现机械和自动化、适宜成批大量生产。 型砂还包括石墨型砂、水泥砂和流态砂等. 二、 型(芯)砂性能 为防止铸件产生粘砂、夹砂、砂眼、气孔和裂纹等
缺陷 ，型砂应具备下列性能。 1.型砂强度 指型砂试样抵抗外力破坏的能力。 2.透气性 表示紧实砂样孔隙度的指标。
1.粘土砂
粘土砂是以粘土为粘结剂配制成的型砂。
由原砂(应用最广的是硅砂,主 成分SiO2 ) 、粘土、 水及附加物按一定比例配制而成。
粘土砂是迄今为止铸造生产中应用最广泛的型砂。 可用于制造铸铁件、铸钢件及非铁合金的铸型和不重要 的型芯。
2.水玻璃砂
水玻璃砂是以水玻璃（硅酸钠Na2O·mSiO2的水溶液）为粘 结剂配制成的化学硬化砂。
液态成形零件易出现缩孔、缩松、 气孔、砂眼、夹渣、夹砂、裂纹等 缺陷，产品 质量不够稳定
由于铸件内部晶粒粗大，组织不均 匀，且常伴 有缺陷，其力学性能 比同类材料的塑性成形低
液态合金的工艺性能表征为液态合金的铸造性能
通常是指合金的流动性、收缩性 吸气性及偏析等性能.
合金铸造性能是选择铸造金属材料，确定铸件的 铸造工艺方案及进行铸件结构设计的依据.