第三章金属的铸造成形工艺砂型铸造-造型方法

第三章金属的铸造成形工艺,用型砂紧实成型的铸造方法称为砂型铸造。砂型铸造是应用最广泛的一种铸造方法,其主要工序包括：制造模样，制备造型材料、造型、造芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理与检验等,第一节重力作用下的铸造成形,用造型混合料及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型。型砂砂型造型是砂型铸造的最基本工序，通常分为手工造型和机器造型两大类。,一、砂型铸造,型砂,通常型砂是由原砂(山砂或河砂)、粘土和水按一定比例混合而成，其中粘土约为9，水约为6，其余为原砂。有时还加入少量如煤粉、植物油、木屑等附加物以提高型砂和芯砂的性能。,手捏法检验型砂,折断时断隙没有碎裂状同时有足够的强度,型砂湿度适当时可用手捏成砂团,手放开后可看出清晰的手纹,芯砂,芯砂由于需求量少，一般用手工配制。型芯所处的环境劣，所以芯砂性能要求比型砂高，同时芯砂的粘结剂(粘土、油类等)比型砂中的粘结剂的比重要大一些，所以其透气性不及型砂，制芯时要做出透气道(孔)；为改善型芯的退让性，要加入木屑等附加物。有些要求高的小型铸件往往采用油砂芯(桐油+砂子，经烘烤至黄褐色而成)。,1.铸件形体组合与造型方法,手工造型手工造型是全部用手工或手动工具完成的造型工序。手工造型操作灵活、适应性广、工艺装备简单、成本低，但其铸件质量差、生产率低、劳动强度大、技术水平要求高，所以手工造型主要用于单件小批生产，特别是重型和形状复杂的铸件。分类：按砂箱特征区分:按模型特征区分:机器造型,造型方法的选择,常用手工造型工具,一、手工造型根据砂型的不同特征：两箱造型、三箱造型、脱箱造型、地坑造型、组芯造型；根据模样的不同特征：整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活块造型、刮板造型。,造型方法的选择,整模造型：整模造型的模样是整体的，分型面是平面，铸型型腔全部在半个铸型内，其造型简单，铸件不会产生错型缺陷。适用于铸件最大截面在一端，且为平面的铸件。,造型方法的选择,分模造型：分模造型是将模样沿最大截面处分成两半，型腔位于上、下两个砂箱内，造型简单省工。常用于最大截面在中部的铸件。,造型方法的选择,挖砂造型：挖砂造型的模样是整体的，但铸件分型面为曲面。为便于起模，造型时用手工挖去阻碍起模的型砂、其造型费工、生产率低，工人技术水平要求高。用于分型面不是平面的单件、小批生产铸件。,造型方法的选择,假箱造型：假箱造型是为克服挖砂造型的挖砂缺点，在造型前预先做个底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎不参予浇注，故称假箱。比挖砂造型操作简单，且分型面整齐。适用于成批生产中需要挖砂的铸件。,造型方法的选择,a)假箱b)成形底板1-假箱2-下砂型3-最大分型面4-成形底板用假箱和成形底板造型,两箱造型：两箱造型是造型的最基本方法，铸型由成对的上型和下型构成，操作简单。适用于各种生产批量和各种大小的铸件。,造型方法的选择,三箱造型：三箱造型的铸型由上、中、下三型构成。中型高度需与铸件两个分型面的间距相适应。三箱造型操作费工。主要适用于具有两个分型面的单件、小批生产的铸件。,造型方法的选择,活块造型：活块造型是在制模时将铸件上的妨碍起模的小凸台，肋条等这些部分作成活动的（即活块）。起模时，先起出主体模样，然后再从侧面取出活块。其造型费时，工人技术水平要求高。主要用于单件、小批生产带有突出部分、难以起模的铸件。,造型方法的选择,脱箱造型：脱箱造型主要采用活动砂箱来造型，在铸型合型后，将砂箱脱出，重新用于造型。一个砂箱可制出许多铸型。金属浇注时为防止错型，需用型砂将铸型周围填紧，也可在铸型上套箱。常用于生产小铸件，因砂箱无箱带，故砂箱一般小于400mm。,造型方法的选择,地坑造型：地坑造型是利用车间地面砂床作为铸型的下箱。大铸件需在砂床下面铺以焦炭，埋上出气管，以便浇注时引气。,造型方法的选择,地坑造型仅用或不用上箱即可造型，因而减少了造砂箱的费用和时间，但造型费工、生产率低，要求工人技术水平高。适用于砂箱不足，或生产要求不高的中、大型铸件，如砂箱、压铁、炉栅、芯骨等,组芯造型：组芯造型是用若干块砂芯组合成铸型，而无需砂箱。它可提高铸件的精度，但成本高。适用于大批量生产形状复杂的铸件。,造型方法的选择,刮板造型：刮板造型是用刮板代替实体模样造型，它可降低模样成本，节约木材，缩短生产周期。但生产率低，工人技术水平要求高。用于有等载面或回转体的大、中型铸件的单件、小批生产、如带轮、铸管、弯头等。,造型方法的选择,型芯的制作,机器造型机器造型是指用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序。机器造型铸件尺寸精确、表面质量好、加工余量小，但需要专用设备，投资较大，适合大批量生产。常用的机器造型方法有：压实式、震实式、抛砂式、射压式等。,造型方法的选择,压实紧实：压实紧实方法单纯借助压力紧实砂型，机器结构简单、噪声小，生产率高，消耗动力少，型砂的紧实度沿砂箱高度方向分布不均匀，上下紧实度相差很大。主要适用于成批生产高度小于200mm薄而小的铸件。,造型方法的选择,高压紧实：高压紧实主要是用较高压实比压（一般在0.7MPa-1.5MPa）压实砂型。砂型紧实度高，铸件尺寸精度高，表面粗糙度Ra值小，废品率低，生产率高、噪声低、灰尘小、易于机械化、自动化、但机器结构复杂、制造成本高。主要适用于需大量生产的中、小型铸件，如汽车、机械车辆、缝纫机等产品较为单一的制造业。,造型方法的选择,震击紧实：震击紧实主要依靠震击力坚实砂型。该方法机器结构简单，制造成本低，但噪声大、生产率低、要求厂房基础好。砂型坚实度沿砂箱高度方向愈往下愈大。主要适用于需成批生产的中，小型铸件。,造型方法的选择,震压紧实：震压紧实是经过多次震击后再压实砂型。该方法生产率高，能量消耗少，机械磨损少，砂型坚实度较均匀，但噪声大。广泛用于成批生产中、小型铸件。,造型方法的选择,微震紧实：微震紧实是在加压坚实型砂的同时，砂箱和模板作高频率、小振幅震动。此方法生产率较高、紧实度均匀、噪声小。广泛用于成批生产中、小型铸件。,造型方法的选择,气动微震压实造型,抛砂紧实：抛砂紧实是利用离心力抛出型砂，使型砂在惯性力下完成填砂和坚实。该方法生产率高，能量消耗少、噪声低、型砂坚实度均匀、适用性广。主要适用于单件、小批、成批、大量生产中、大型铸件或大型芯。,造型方法的选择,射压紧实：射压紧实是使压缩空气骤然膨胀，将型砂射入砂箱进行填砂和坚实，再进行压实。该方法生产率高，坚实度均匀，砂型型腔尺寸精确、表面光滑、工人劳动强度低、易于自动化、但造型机调整维修复杂。主要适用于大批、大量生产的形状简单的中、小型铸件。,造型方法的选择,射砂紧实是用压缩空气将型