第2章2.3砂型铸造工艺

2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,1,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,2,上次课内容的回顾,铸铁件生产碳在铁碳合金中的存在形式有：渗碳体和石墨白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁铸铁的优点：铸造工艺性，切削加工性，耐磨，减震，缺口敏感低铸件基体对铸铁性能的影响：F；F+P；P石墨形态对铸铁性能的影响：形状，大小，分布铸铁的石墨化：对基体的影响；对石墨大小和分布的影响影响石墨化因素：化学成分；冷却速度壁厚灰口铸铁件的生产：灰铸铁的孕育处理；球墨铸铁件的生产；可锻铸铁件的生产;蠕墨铸铁件的生产；铸钢件的生产；铜、铝合金铸件的生产,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,3,2.3砂型铸造工艺,主要内容：砂型铸造的造型方法：手工造型和机械造型砂型铸造的工艺设计,重点内容：砂型铸造的工艺设计,铸造工艺图的绘制分型面的选择工艺参数的确定浇注位置的确定,如何将设计的零件变成铸件？怎样生产出合格铸件,2020/5/27,4,2.3砂型铸造工艺,手工造型,液态成型工艺,砂型铸造,整模造型分模造型活块造型三箱造型挖砂造型刮板造型,机器造型,整模造型,砂型铸造的工艺设计,铸造工艺图的绘制分型面的选择工艺参数的确定浇注位置的确定,造型(芯)材料,粘土砂水玻璃砂树脂砂油砂,2020/5/27,5,2.3.1砂型铸造-手工造型,活块造形,分模造型,刮板造型(芯),2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,6,手工造型综述,手工造型时紧砂和起模是用手工来进行的。适应性强，成本低，但铸件质量较差，生产率低。主要用于单件、小批生产。常用的有：,整模造型分模造型活块造型三箱造型刮板造型挖砂造型假箱造型,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,7,整模造型,整模造型的特点：模样是整体的，铸型的型腔一般只在下箱(或上箱)，整个模样能从分型面方便地取出。整模造型操作简便，型腔不受上下砂箱错位的影响，所得型腔的形状和尺寸精度较好。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,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,8,分模造型,分模造型的特点：铸件的最大截面不在端部而在中部，因而木模沿最大截面以平面分成两半型，实施分模两箱造型。适用于形状较复杂的铸件。广泛用于有孔或带有型芯的铸件：套筒、水管、阀体、箱体、曲轴、立柱等,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,9,挖砂造型,挖砂造型特点：当铸件最大截面在中部，且模样又不便以平面分成两半时，只能将模样做成整模，造型时挖掉防碍起模的砂子，形成曲面分型，称为挖砂造型。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。,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,10,假箱造型,假箱造型特点：以成型模板替代挖砂，提高了生产效率。适用于不宜分模造型的曲面分型的小批量手工造型。,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,11,三箱造型,三箱造型特点：为方便取模而多设置一个分型面，仅适用于手工造型。,2020/5/27,12,刮板造型,上砂型,刮板造型过程图,刮板造型特点：用与铸件截面相适应的刮板代替实体模样造型的方法称为刮板造型。可以降低模样成本，缩短生产准备时间，但操作技能要求高，铸件尺寸精度较低，生产率低。只适用于单件小批生产尺寸较大的回转体铸件如：皮带轮、齿轮毛坯等。,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,13,活块造型,活块造型特点：将模样上妨碍起模的部分，做成活动的模块，称为活块活块，用销式燕尾将其与模样的主体连接，起模时须先取出模样主体，然后取出活块。活块造型要求操作技能较高，生产率低，活块易错位而影响铸件尺寸精度。活块造型只适用于单件小批量铸件的生产。,2020/5/27,14,2.3.2砂型铸造-机器造型,机器造型的实质,机器造型的特点,将填砂、紧实、和起模等主要工序实现机械化,生产效率高，产品质量稳定,类型：震压式造型、抛砂造型、无箱挤压,与手工造型区别：没有手工造型灵活，只能两箱造型。对于妨碍起模的外型轮廓只能使用砂芯成型。,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,15,震压造型机原理,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,16,高压多触头微震造型机原理,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,17,射压造型机工作过程示意图,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,18,抛砂机工作过程示意图,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,19,铸造工艺图的绘制,工艺参数的确定,分型面的选择,浇注位置的确定,2.3.3砂型铸造的工艺设计,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,20,2.3.3.1铸造工艺图的绘制,首先要考虑这个零件有几种可能的分型方案,对浇注位置的选择,铸型分型面选择,绘制方法,绘图要领,分型面的画法浇注位置画法(上和下)工艺参数的画法不铸出孔的画法砂芯的画法,铸造工艺图是在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的工艺文件,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,21,铸造工艺图实例,零件图铸造工艺图铸件图,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,22,2.3.3.2分型面的选择,选择原则,分型面指铸型中相互结合的表面,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,23,A.应保证模样能顺利从铸型中取出（1）,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,24,A.应保证模样能顺利从铸型中取出（2）,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,25,B.应尽量减少分型面的数量,注意:机器造型只能一个分型面外轮廓使用砂芯成型,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,26,若分型面是一曲面，则必须用挖砂造型,D.应尽量使型芯和活块的数量减少,C.应尽量使分型面是一个平直的面,机器造型,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,27,E.应使铸件的全部或者大部分位于同一砂箱,使铸件的全部或者大部分位于同一砂箱,易于保证铸件的尺寸精度,主要砂芯位于下箱便于砂型的稳定,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,28,2.3.3.3工艺参数的确定,加工余量,收缩率,拔模斜度,铸造圆角,型芯及型芯头,工艺参数,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,29,加工余量,孔的铸出：要考虑铸出的可能性、必要性、和经济性。一般大孔用下芯的方式铸出，而小孔则用机加工完成。铸出孔尺寸大小受铸件批量大小、铸型种类、造型方法等约束,设计差表。,铸造收缩率,铸件在凝固和冷却过程中会发生收缩而造成各部分体积和尺寸缩小。为使铸件的实际尺寸符合图样要求，在制作模样和芯盒时，模样和芯盒的制造尺寸应比铸件放大一个该合金的收缩率。合金收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸件的结构、尺寸等因素。通常灰铸铁的铸造收缩率是0.7%1.0%，铸钢的铸造收缩率为1.3%2.0%,凡注明切削加工的表面均需留出加工余量,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,30,拔模斜度,为了在造型和制芯时便于起模，以免损坏砂型和型芯，在模样、芯盒的起模方向留有一定的斜度,铸造圆角,应力集中，冲刷沙眼，粘砂,不同转角处的热节,制造模型和设计铸件，壁的连接和转角处都要圆弧过渡，称为铸造圆角。分型面处不得作成圆角。铸造圆角的大小应和铸件壁厚，表面的最小边尺寸和夹角的大小相适应。零件使用不需圆角但铸造工艺需要圆角。,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,31,型芯及型芯头,型芯是铸型的一个重要的组成部分，型芯的功用是形成铸件的内腔,孔洞和形状复杂阻碍起模部分的外形,型芯种类,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,32,型芯头,型芯头:是型芯的定位、支撑和排气的部分设计时需考虑：保证定位准确、能承受砂芯自身重量和液态合金的冲击、浮力等外力的作用，浇注时砂芯内部产生的气体能顺畅引出铸型等,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,33,2.3.3.4浇注位置的选择原则,铸件的浇注位置:指浇注时铸件在铸型中所处的位置.,浇铸位置的选择直接关系铸件质量,a.重要工作面、主要加工面朝下或侧立：避免气孔，夹杂，缩孔且下部致密，晶粒细小；b.大平面朝下：避免夹渣和夹砂；c.薄壁大平面朝下或倾斜：避免浇不足或冷隔；d.厚大部位位于上部：便于补缩；e.考虑型芯：自带砂芯，型芯安装、固定、检查、排气。,自带砂芯,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,34,铸件的重要工作面、主要的加工面应朝下或侧立放置.,应将铸件薄而大的平面放在下部、侧面或倾斜位置.,应将铸件的厚大部分放在上部或侧面.,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,35,2.3.4造型材料,型砂的组成:原砂含有一定量的SiO2的圆形或多角形的新砂.粘结剂膨润土、普通粘土(白泥、高岭土Al2O3）水玻璃、油、树脂等.附加物煤粉、木屑、重油等.水4%左右.,粘土砂：由砂、粘土、水和附加物混合而成，适应性很强，回用性好，应用最广。常用粘土型粘结剂为膨润土、普通粘土(白泥、高岭土）。水玻璃砂：以水玻璃（Na2SiO3的水溶液）为粘结剂。造型后吹入CO2，13分钟砂型硬化。型砂强度高不需烘干，但浇注后结成硬块，退让性差。油砂：以植物油及代用品合脂为粘结剂。铸型烘干时形成坚固的粘结薄膜，型砂强度高，浇注后被烧掉，退让性和溃散好。一般用于性能要求较高的型芯。树脂砂：以合成树脂为粘结剂的型（芯）砂。来源广，价格低，常用来代替油砂制造型芯。近年也见用于成形要求高的铸件型砂。,型砂分类（以粘结剂分类）,2020/5/27,金属工艺学多媒体课件,36,型砂应具备的主要性能,1）强度型砂在承受外力时抵抗破坏的能力。强度不足时，会造成塌箱、冲砂和砂眼等缺陷。2）透气性型砂能使气体透过的能力。透气性不好，不利于气体排出，易形成气孔。3)耐火性型砂在