铸造工艺流程介绍

1、铸造生产的工艺流程铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序：1）生产工艺准备，根据要生产的零件图、生产批量和交货期限，制定生产工艺方案和工 艺文件，绘制铸造工艺图；2）生产准备，包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备；3）造型与制芯；4）熔化与浇注；5）落砂清理与铸件检验等主要工序。成形原理 铸造生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔 中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成铸件 （或零件）的一种金属成形方法。图 1 铸造成形过程 铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。但也有许多铸件无需切

2、削加工就能满足零件的 设计精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。型砂的性能及组成1、 型砂的性能 型砂（含芯砂）的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和 溃散性等。2、 型砂的组成 型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形 和多角形的海砂、河砂或山砂等。铸造用粘接剂有粘土（普通粘土和膨润土）、水玻璃 砂、树脂、合脂油和植物油等，分别称为粘土砂，水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物 油砂等。为了进一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加 物，如煤份、锯末、纸浆等。型砂结构，如图 2 所示。图 2 型砂结构示意图工艺特点

3、 铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁 件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。与其它加工方法相 比，铸造工艺具有以下特点：1）铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、 铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小至几克， 大到数百吨；铸件壁厚可以从 05 毫米到 1米左右；铸件长度可以从几毫米到十几米2）铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各 种箱体、缸体、叶片、叶轮等。3）铸件的形状和大小可以与零件很接近，既节约金属材料，又省切削加工工时。

4、4）铸件一般使用的原材料来源广、铸件成本低。5）铸造工艺灵活，生产率高，既可以手工生产，也可以机械化生产。 铸件的手工造型手工造型的主要方法 砂型铸造分为手工造型（制芯）和机器造型（制芯）。手工造型是指造型和制芯的主要工作均由手工完成；机器造型是指主要的造型工作，包括填砂、紧实、起模、合箱等由 造型机完成。泊头铸造工量具友介绍手工造型的主要方法：手工造型因其操作灵活、适应性强，工艺装备简单，无需造型设备等特点，被广泛应用 于单件小批量生产。但手工造型生产率低，劳动强度较大。手工造型的方法很多，常用 的有以下几种：1 整模造型 对于形状简单，端部为平面且又是最大截面的铸件应采用整模造型。整模造型

5、操作简 便，造型时整个模样全部置于一个砂箱内，不会出现错箱缺陷。整模造型适用于形状简 单、最大截面在端部的铸件，如齿轮坯、轴承座、罩、壳等（图 2）。图 整模造型2分模造型 当铸件的最大截面不在铸件的端部时，为了便于造型和起模，模样要分成两半或几部 分，这种造型称为分模造型。当铸件的最大截面在铸件的中间时，应采用两箱分模造型 （图 3），模样从最大截面处分为两半部分 （用销钉定位） 。造型时模样分别置于上、下 砂箱中，分模面（模样与模样间的接合面）与分型面（砂型与砂型间的接合面）位置相 重合。两箱分模造型广泛用于形状比较复杂的铸件生产，如水管、轴套、阀体等有孔铸 件。图 3 套管的分模两箱造型

6、过程 铸件形状为两端截面大、中间截面小，如带轮、槽轮、车床四方刀架等，为保证顺利起 模，应采用三箱分模造型 （图 4）。此时分模面应选在模样的最小截面处，而分型面仍选 在铸件两端的最大截面处，由于三箱造型有两个分型面，降低了铸件高度方向的尺寸精 度，增加了分型面处飞边毛刺的清整工作量，操作较复杂，生产率较低，不适用于机器 造型，因此，三箱造型仅用于形状复杂、不能用两箱造型的铸件生产。图 4 三箱分模造型举例3活块模造型 铸件上妨碍起模的部分（如凸台、筋条等）做成活块，用销子或燕尾结构使活块与模样 主体形成可拆连接。起模时先取出模样主体，活块模仍留在铸型中，起模后再从侧面取 出活块的造型方法称为

7、活块模造型 （图 5）。活块模造型主要用于带有突出部分而妨碍起 模的铸件、单件小批量、手工造型的场合。如果这类铸件批量大，需要机器造型时，可 以用砂芯形成妨碍起模的那部分轮廓。图 5 角铁的活块模造型工艺过程4挖砂造型当铸件的外部轮廓为曲面 （如手轮等）其最大截面不在端部，且模样又不宜分成两半时， 应将模样做成整体，造型时挖掉妨碍取出模样的那部分型砂，这种造型方法称为挖砂造 型。挖砂造型的分型面为曲面，造型时为了保证顺利起模，必须把砂挖到模样最大截面 处（图 6）。由于是手工挖砂，操作技术要求高，生产效率低，只适用于单件、小批量生 产。图 6 手轮的挖砂造型的工艺过程手工制芯 型芯用来形成铸件

8、内部空腔或局部外形。由于型芯的表面被高温金属液包围，长时间受 到浮力作用和高温金属液的烘烤作用；铸件冷却凝固时，砂芯往往会阻碍铸件自由收 缩；砂芯清理也比较困难。因此造芯用的芯砂要比型砂具有更高的强度、透气性、耐高 温性、退让性和溃散性。手工制芯由于无需制芯设备，工艺装备简单，应用得很普遍。根据砂芯的大小和复杂程 度，手工制芯用芯盒有整体式芯盒、对开式芯盒和可拆式芯盒，如图 7 所示。图 7 芯盒制芯示意图 零件、模样、芯盒与铸件的关系 模样用来形成铸件的外部轮廓，芯盒用来制作砂芯，形成铸件的内部轮廓。造型时分别 用模样和芯盒制作铸型和型芯。图 1 分别表示零件、模样、芯盒和铸件的关系。制造模

9、 样和芯盒所选用的材料，与铸件大小、生产规模和造型方法有关。单件小批量生产、手 工造型时常用木材制作模样和芯盒，大批量生产、机器造型时常用金属材料（如铝合 金、铸铁等）或硬塑料制作模样和芯盒。图? 零件、模样、芯盒与铸件的关系 铸造铸件常见缺陷分析 铸造工艺过程复杂，影响铸件质量的因素很多，往往由于原材料控制不严，工艺方案不 合理，生产操作不当，管理制度不完善等原因，会使铸件产生各种铸造缺陷。常见的铸 件缺陷名称、特征和产生的原因，见表。常见铸件缺陷及产生原因缺陷名称特征产生的主要原因气孔在铸件内部或表 面有大小不等的 光滑孔洞炉料不干或含氧化物、杂质 多；浇注工具或炉前添加剂未 烘干；型砂含

10、水过多或起模和 修型时刷水过多；型芯烘干不 充分或型芯通气孔被堵塞；春 砂过紧，型砂透气性差；浇注 温度过低或浇注速度太快等缩孔与缩松缩孔多分布在铸 件厚断面处，形 状不规则，孔内 粗糙铸件结构设计不合理，如壁厚 相差过大，厚壁处未放冒口或冷 铁；浇注系统和冒口的位置不 对；浇注温度太高；合金化 学成分不合格，收缩率过大，冒 口太小或太少砂眼在铸件内部或表 面有型砂充塞的 孔眼型砂强度太低或砂型和型芯的 紧实度不够，故型砂被金属液冲 入型腔；合箱时砂型局部损 坏；浇注系统不合理，内浇口 方向不对，金属液冲坏了砂型； 合箱时型腔或浇口内散砂未清 理干净粘砂铸件表面粗糙，粘有一层砂粒原砂耐火度低或

11、颗粒度太大； 型砂含泥量过高，耐火度下 降；浇注温度太高；湿型铸 造时型砂中煤粉含量太少；干 型铸造时铸型未刷涂斜或涂料太 薄夹砂铸件表面产生的 金属片状突起 物，在金属片状 突起物与铸件之 间夹有一层型砂型砂热湿拉强度低，型腔表面 受热烘烤而膨胀开裂；砂型局 部紧实度过高，水分过多，水分 烘干后型腔表面开裂；浇注位 置选择不当，型腔表面长时间受高温铁水烘烤而膨胀开裂；浇注温度过高，浇注速度太慢错型铸件沿分型面有相对位置错移模样的上半模和下半模未对 准；合箱时，上下砂箱错位； 上下砂箱未夹紧或上箱未加足 够压铁，浇注时产生错箱冷隔铸件上有未完全 融合的缝隙或洼 坑，其交接处是 圆滑的浇注温度太

12、低，合金流动性 差；浇注速度太慢或浇注中有 断流；浇注系统位置开设不当 或内浇道横截面积太小；铸件浇不足铸件未被浇满壁太薄；直浇道 （含浇口杯） 高 度不够；浇注时金属量不够， 型腔未充满裂纹铸件开裂，开裂 处金属表面有氧 化膜铸件结构设计不合理，壁厚相 差太大，冷却不均匀；砂型和 型芯的退让性差，或春砂过紧； 落砂过早；浇口位置不当， 致使铸件各部分收缩不均匀常见铸件缺陷及其预防措施序缺陷名称缺陷特征预防措施1气孔在铸件内部、表面或近于表面处， 有大小不等的光滑孔眼，形状有圆 的、长的及不规则的，有单个的， 也有聚集成片的。颜色有白色的或 带一层暗色， 有时覆有 一层氧 化 皮。降低熔炼时流

13、言蜚语金属的吸 气量。减少砂型在浇注过程中 的发气量，改进铸件结构，提 高砂型和型芯的透气性，使型 内气体能顺利排出。2缩孔在铸件厚断面内部、两交界面的内 部及厚断面和薄断面交接处的内部 或表面，形状不规则，孔内粗糙不 平，晶粒粗大。壁厚小且均匀的铸件要采用同 时凝固，壁厚大且不均匀的铸 件采用由薄向厚的顺序凝固， 合理放置冒口的冷铁。3缩松在铸件内部微小而不连贯的缩孔， 聚集在一处或多处，晶粒粗大，各 晶粒间存在很小的孔眼，水压试验 时渗水。壁间连接处尽量减小热节，尽 量降低浇注温度和浇注速度。4渣气孔在铸件内部或表面形状不规则的孔 眼。孔眼不光滑，里面全部或部分 充塞着熔渣。提高铁液温度。

14、降低熔渣粘 性。提高浇注系统的挡渣能 力。增大铸件内圆角。5砂眼在铸件内部或表面有充塞着型砂的孔眼。严格控制型砂性能 和 造型操 作，合型前注意打扫型腔。6热裂在铸件上有穿透或不穿透的裂纹 （注 要是弯曲形的） ，开裂处金属表皮氧 化。严格控制铁液中的 S、P 含量。 铸件壁厚尽量均匀。提高型砂 和型芯的退让性。浇冒口不应 阻碍铸件收缩。避免壁厚的突7冷裂在铸件上有穿透或不穿透的裂纹 （主要是直的），开裂处金属表皮氧化。然改变。开型不能过早。不能激冷铸件。8粘砂在铸件表面上，全部或部分覆盖着 一层金属（或金属氧化物） 与砂（或 涂料）的混 （化）合物或一层烧结构 的型砂，致使铸件表面粗糙。减少

15、砂粒间隙。适当降低金属 的浇注温度。提高型砂、芯砂 的耐火度。9夹砂在铸件表面上，有一层金属瘤状物 或片状物，在金属瘤片和铸件之间 夹有一层型砂。严格控制型砂、芯砂性能。改 善浇注系统，使金属液流动平 稳。大平面铸件要倾斜浇注。10冷隔在铸件上有一种未完全融合的缝隙或洼坑，其交界边缘是圆滑的。提高浇注温度和浇注速度。改 善浇注系统。浇注时不断流。11浇不到由于金属液未完全充满型腔而产生的铸件缺肉。提高浇注温度和浇注速度。不 要断流和防止跑火。铸造铸件金属液的浇注生产中，浇注时应遵循高温出炉，低温浇注的原则。因为提高金属液的出炉温度有利于 夹杂物的彻底熔化、熔渣上浮，便于清渣和除气，减少铸件的夹

16、渣和气孔缺陷；采用较 低的浇注温度，则有利于降低金属液中的气体溶解度、液态收缩量和高温金属液对型腔 表面的烘烤，避免产生气孔、粘砂和缩孔等缺陷。因此，在保证充满铸型型腔的前提 下，尽量采用较低的浇注温度。把金属液从浇包注入铸型的操作过程称为浇注。浇注操作不当会引起浇不足、冷隔、气 孔、缩孔和夹渣等铸造缺陷，和造成人身伤害。为确保铸件质量、提高生产率以及做到安全生产，浇注时应严格遵守下列操作要领：（1）浇包、浇注工具、炉前处理用的孕育剂、球化剂等使用前必须充分烘干，烘干后才 能使用。（2）浇注人员必须按要求穿好工作服，并配戴防护眼镜，工作场地应通畅无阻。浇包内 的金属液不宜过满，以免在输送和浇注

17、时溢出伤人。（3）正确选择浇注速度，即开始时应缓慢浇注，便于对准浇口，减少熔融金属对砂型的 冲击和利于气体排出；随后快速浇注，以防止冷隔；快要浇满前又应缓慢浇注，即遵循 慢、快、慢的原则。（4）对于液态收缩和凝固收缩比较大的铸件，如中、大型铸钢件，浇注后要及时从浇口 或冒口补浇。（5）浇注时应及时将铸型中冒出的气体点燃顺气，以免由于铸型憋气而产生气孔，以及 由于气体的不完全燃烧而损害人体健康和污染空气。铸造的坩埚炉熔化常用的铸造有色金属有铸造铝合金、铸造铜合金、铸造镁合金和铸造锌合金等。? 有色金属的熔点低，其常用的熔化用炉有坩埚炉和反射炉两类，用电、油、煤气或 焦碳等作为燃料。中、小工厂普遍

18、采用坩埚炉熔化，如电阻坩埚炉、焦碳坩埚炉等，生 产大型铸件时一般使用反射炉熔化，如重油反射炉、煤气反射炉等。如图 是坩埚炉的 示意图。图 坩埚炉的示意图熔模铸造熔模铸造又称失蜡铸造或精密铸造。它是用易熔材料（如蜡料）制成模样并组装成蜡模 组，然后在模样表面上反复涂覆多层耐火涂料制成模壳，待模壳硬化和干燥后将蜡模熔 去，模壳再经高温焙烧后浇注获得铸件的一种铸造方法。熔模铸造工艺过程。可用熔模铸造法生产的合金种类有碳素钢、合金钢、耐热合金、不锈钢、精密合金、永磁合金、轴承合金、铜合金、铝合金、钛合金和球墨铸铁等。熔模铸件的形状一般都比较复杂，铸件上可铸出孔的最小直径可达0.5mm，铸件的最小壁厚为

19、 0.3mm。在生产中可将一些原来由几个零件组合而成的部件，通过改变零件 的结构，设计成为整体零件而直接由熔模铸造铸出，以节省加工工时和金属材料的消 耗，使零件结构更为合理。熔模铸件的重量大多为零点几十牛（即几十克到几公斤），太重的铸件用熔模铸造 法生产较为麻烦，但目前生产大的熔模铸件的重量已达 800 牛左右。熔模铸造工艺过程较复杂，且不易控制，使用和消耗的材料较贵，故它适用于生产 形状复杂、精度要求高、或很难进行其它加工的小型零件，如涡轮发动机的叶片等。 金属型铸造 , 硬模铸造 将液态金属浇入用金属材料制成的铸型而获得铸件的方法，称为金属型铸造。金属铸型 可反复使用，又称为永久型铸造或硬

20、模铸造。金属型一般用耐热铸铁或耐热钢做成。金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造 方法。铸型是用金属制成，可以反复使用多次（几百次到几千次）。金属到铸造与砂型铸造比较：在技术上与经济上有许多优点。（1）金属型生产的铸件，其机械性能比砂型铸件高。同样合金，其抗拉强度平均可 提高约 25，屈服强度平均提高约 20，其抗蚀性能和硬度亦显着提高；（2）铸件的精度和表面光洁度比砂型铸件高，而且质量和尺寸稳定 ;（3）铸件的工艺收得率高，液体金属耗量减少，一般可节约1530；（4）不用砂或者少用砂，一般可节约造型材料 80100； 此外，金属型铸造的生产效率高；使铸件产生

21、缺陷的原因减少；工序简单，易实现 机械化和自动化。金属型铸造虽有很多优点，但也有不足之处。如：（1）金属型制造成本高；（2）金属型不透气，而且无退让性，易造成铸件洗不足、开裂或铸铁件白日等缺 陷;（3）金属型铸造时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度，铸件在铸型中 停留的时间，以及所用的涂料等，对铸件的质量的影响甚为敏感，需要严格控制。金属型铸造目前所能生产的铸件，在重量和形状方面还有一定的限制，如对黑色金 属只能是形状简单的铸件；铸件的重量不可太大；壁厚也有限制，较小的铸件壁厚无法 铸出。因此，在决定采用金属型铸造时，必须综合考虑下列各因素：铸件形状和重量大 小必须合适；要有足够的批量

22、；完成生产任务的期限许可。金属型铸件形成过程的特点 金属型和砂型，在性能上有显着的区别，如砂型有透气性，而金属型则没有；砂型 的导热性差，金属型的导热性很好，砂型有退让性，而金属型没有等。金属型的这些特 点决定了它在铸件形成过程中有自己的规律。型腔内气体状态变化对铸件成型的影响：金属在充填时，型腔内的气体必须迅速排 出，但金属又无透气性，只要对工艺稍加疏忽，就会给铸件的质量带来不良影响。铸件凝固过程中热交换的特点：金属液一旦进入型腔，就把热量传给金属型壁。液 体金属通过型壁散失热量，进行凝固并产生收缩，而型壁在获得热量，升高温度的同时 产生膨胀，结果在铸件与型壁之间形成了“间隙”。在“铸件一间

23、隙一金属型”系统未 到达同一温度之前，可以把铸件视为在“间隙”中冷却，而金属型壁则通过“间隙”被 加热。金属型阻碍收缩对铸件的影响：金属型或金属型芯，在铸件凝固过磋甲无退让性， 阻碍铸件收缩，这是它的又一特点。金属型铸造工艺1金属到的预热 未预热的金属型不能进行浇注。这是因为金属型导热性好液体金属冷却决，流动 性剧烈降低，容易使铸件出现冷隔、浇不足夹杂、气孔等缺陷。未预热的金属型在浇注 时，铸型，将受到强烈的热击，应力倍增，使其极易破坏。因此，金属型在开始工作 前，应该先预热，适宜的预热温度（即工作温度），随合金的种类、铸件结构和大小而 定，一般通过试验确定。一般情况下，金属型的预热温度不低于

24、1500C。金属型的预热方法有：（ 1）用喷灯或煤气火焰预热；（ 2）采用电阻加热器；（ 3）采用烘箱加热，其优点 是温度均匀，但只适用于小件的金属型；（ 4）先将金属型放在炉上烘烤，然后浇注液体 金属将金属型烫热。这种方法，只适用于小型铸型，因它要浪费一些金属液，也会降低 铸型寿命。2金属型的浇注 金属型的浇注温度，一般比砂型铸造时高。可根据合金种类、如化学成分、铸件大 小和壁厚，通过试验确定。下表中数据可供参考。各种合金的浇注温度合金种类 浇注温度 合金种类 浇注温度铝锡合金 350 450 黄铜 900 950锌合金 450 480 锡青铜 1100 1150铝合金 680 740 铝青

25、铜 1150 1300镁合金 715 740 铸铁 1300 1370 由于金属型的激冷和不透气，浇注速度应做到先慢，后快，再慢。在浇注过程中应 尽量保证液流平稳。3 铸件的出型和抽芯时间如果金属型芯在铸件中停留的时间愈长，由于铸件收缩产生的抱紧型芯的力就愈 大，因此需要的抽芯力也愈大。金属型芯在镜件中最适宜的停留时间，是当铸件冷却到 塑性变形温度范围，并有足够的强度时，这时是抽芯最好的时机。铸件在金属型中停留 的时间过长，型壁温度升高，需要更多的冷却时间，也会降低金属型的生产率。最合适的拔芯与铸件出型时间，一般用试验方法确定。4金属型工作温度的调节 要保证金属型铸件的质量稳定，生产正常，首先要使金属型在