压铸工艺数据库系统模式

1、1 1 / 10/ 10 压铸工艺数据库系统 铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约 60006000 年的历史。中国约 在公元前17001700前 10001000 年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。 中国商朝的重 875875公斤的司母戊方鼎，战国时期的曾侯乙尊盘，西汉的透光镜，都是古 代铸造的代表产品。早期的铸件大多是农业生产、宗教、生活等方面的工具或用具，艺 术色彩浓厚。那时的铸造工艺是与制陶工艺并行发展的，受陶器的影响很大。 中国在公 元前 513513 年，铸出了世界上最早见于文字记载的铸铁件晋国铸型鼎，重约 270270 公斤。欧 洲在公元八世纪前

2、后也开始生产铸铁件。铸铁件的出现，扩大了铸件的应用范围。例如 在 15151717世纪，德、法等国先后敷设了不少向居民供饮用水的铸铁管道。 1818 世纪的工 业革命以后，蒸汽机、纺织机和铁路等工业兴起，铸件进入为大工业服务的新时期，铸 造技术开始有了大的发展。 进入 2020 世纪，铸造的发展速度很快，其重要因素之一是产品技术的进步 ，要求铸件各 种机械物理性能更好，同时仍具有良好的机械加工性能；另一个原因是机械工业本身和 其他工业如化工、仪表等的发展，给铸造业创造了有利的物质条件。如检测手段的发展， 保证了铸件质量的提高和稳定，并给铸造理论的发展提供了条件；电子显微镜等的发明， 帮助人们深

3、入到金属的微观世界，探查金属结晶的奥秘，研究金属凝固的理论，指导铸 造生产。在这一时期内开发出大量性能优越，品种丰富的新铸造金属材料，如球墨铸铁, 能焊接的可锻铸铁，超低碳不锈钢，铝铜、铝硅、铝镁合金，钛基、镍基合金等，并发 明了对灰铸铁进行孕育处理的新工艺，使铸件的适应性更为广泛。 5050 年代以后，出现 了湿砂高压造型，化学硬化砂造型和造芯，负压造型以及其他特种铸造、抛丸清理等新 工艺，使铸件具有很高的形状、尺寸精度和良好的表面光洁度，铸造车间的劳动条件和 环境卫生也大为改善。2020 世纪以来铸造业的重大进展中，灰铸铁的孕育处理和化学硬化 砂造型这两项新工艺有着特殊的意义。这两项发明，

4、冲破了延续几千年的传统方法，给 铸造工艺开辟了新的领域，对提高铸件的竞争能力产生了重大的影响。 铸造一般按造型方法来分类，习惯上分为普通砂型铸造和特种铸造。普通砂型铸造包括 湿砂型、干砂型、化学硬化砂型三类。特种铸造按造型材料的不同，又可分为两大类： 一类以天然矿产砂石作为主要造型材料，如熔模铸造、壳型铸造、负压铸造、泥型铸造、 实型铸造、陶瓷型铸造等；一类以金属作为主要铸型材料，如金属型铸造、离心铸造、 连续铸造、压力铸造、低压铸造等。 铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。 铸造金属是指 铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金

5、 属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合 金。 金属熔炼不仅仅是单纯的熔化，还包括冶炼过程，使浇进铸型的金属，在温度、化学成 分和纯净度方面都符合预期要求。为此，在熔炼过程中要进行以控制质量为目的的各种 2 2 / 10/ 10 检查测试，液态金属在达到各项规定指标后方能允许浇注。有时，为了达到更高要求， 金属液在出炉后还要经炉外处理，如脱硫、真空脱气、炉外精炼、孕育或变质处理等。 熔炼金属常用的设备有冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等。 不同的铸造方法有不同的铸型准备内容。以应用最广泛的砂型铸造为例，铸型准备包括 造型材料准备和造型造芯两大项工作。

6、砂型铸造中用来造型造芯的各种原材料，如铸造 砂、型砂粘结剂和其他辅料，以及由它们配制成的型砂、芯砂、涂料等统称为造型材料 造型材料准备的任务是按照铸件的要求、金属的性质，选择合适的原砂、粘结剂和辅料， 然后按一定的比例把它们混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂设备有碾轮式 混砂机、逆流式混砂机和叶片沟槽式混砂机。后者是专为混合化学自硬砂设计的，连续 混合，速度快。 造型造芯是根据铸造工艺要求，在确定好造型方法，准备好造型材料的基础上进行的。 铸件的精度和全部生产过程的经济效果，主要取决于这道工序。在很多现代化的铸造车 间里，造型造芯都实现了机械化或自动化。常用的砂型造型造芯设备有高、中、

7、低压造 型机、抛砂机、无箱射压造型机、射芯机、冷和热芯盒机等。 铸件自浇注冷却的铸型中取出后，有浇口、冒口及金属毛刺披缝，砂型铸造的铸件还粘 附着砂子，因此必须经过清理工序。进行这种工作的设备有抛丸机、浇口冒口切割机等。 砂型铸件落砂清理是劳动条件较差的一道工序，所以在选择造型方法时 ，应尽量考虑到 为落砂清理创造方便条件。有些铸件因特殊要求，还要经铸件后处理，如热处理、整形、 防锈处理、粗加工等。 铸造是比较经济的毛坯成形方法，对于形状复杂的零件更能显示出它的经济性。如汽车 发动机的缸体和缸盖，船舶螺旋桨以及精致的艺术品等。有些难以切削的零件 ，如燃汽 轮机的镍基合金零件不用铸造方法无法成形

8、。 另外，铸造的零件尺寸和重量的适应范围很宽，金属种类几乎不受限制；零件在具有一 般机械性能的同时，还具有耐磨、耐腐蚀、吸震等综合性能，是其他金属成形方法如锻、 轧、焊、冲等所做不到的。因此在机器制造业中用铸造方法生产的毛坯零件，在数量和 吨位上迄今仍是最多的。 铸造生产有与其他工艺不同的特点，主要是适应性广、需用材料和设备多、污染环境。 铸造生产会产生粉尘、有害气体和噪声对环境的污染，比起其他机械制造工艺来更为严 重，需要采取措施进行控制。 铸造产品发展的趋势是要求铸件有更好的综合性能，更高的精度，更少的余量和更光洁 的表面。此外，节能的要求和社会对恢复自然环境的呼声也越来越高。为适应这些要

9、求， 新的铸造合金将得到开发，冶炼新工艺和新设备将相应出现。 铸造生产的机械化自动化程度在不断提高的同时，将更多地向柔性生产方面发展，以扩 大对不同批量和多品种生产的适应性。节约能源和原材料的新技术将会得到优先发展， 少产生或不产生污染的新工艺新设备将首先受到重视。质量控制技术在各道工序的检测 和应力测定等方面，将有新的发展。 铸造工作者在电子技术和测试手段不断进步的条件下，将对金属结晶凝固和型砂紧实等 理论进行更3 3 / 10/ 10 深入的探索，以研究提高铸件性能和内部质量的有效途径。机器人和电子计 算机在铸造生产和管理领域里的应用，也将日益广泛。 现在铸造工厂所采用的造型方法，过去十年

10、间没有大的变化而造型技术有了大的进步。 对湿砂造型、精密砂型、消失模铸造分别叙述如下。 1 1湿砂造型法。 Mount Mount 公司认为：适用于大部分金属材质、大批量生产的造型法中，粘 土湿砂造型是最经济的造型法。铸造工厂装备有最新技术的控制装置，就应逐步做到， 用湿型砂控制技术可以反复得到最佳的性能。这些控制装置包括，筛分分离金属、回用 砂的冷却、回用砂混练时准确释量添加剂等等。 Vulcan Vulcan 公司认为，现在的粘土湿砂造型机具有优良的性能，能以二年前从未达到过的速 度，制造要求严格、允许差别很小时湿砂型。再加上准确控制效率高的供砂装置，使粘 土湿砂型在铁基合金和非铁合金的造

11、型中保持最重要的地位。 Macler Assoc Macler Assoc 认为，在湿砂造型中，垂直分型与水平分型两种加以比较，对于大批量生 产中、小型，灰铁件或球铁件的铸造工厂，重直分型造型都占优势，因其设备费用比较 便宜、可以高速造型、所需人员少、紧实度的偏差小等优点。但采用垂直分型工艺，在 浇口方案与昌口与形态上，以及在用复杂的芯子、过滤片、冷铁、套管、舂入芯等方面 都受到限制。此外，用流动性好的合金铸造时，由于金属静压比较高，容易引起金属渗 透粘砂。 在制造有色合金铸件方面，已设计了适合这类合金铸件的大批量生产各种特性垂直分型 造型法，现正在推广。但是，具有要求的机械特性的铸件，在用这

12、种造型法达到相当高 度的大批量生产之前 ，作为大批量铝合金铸件的生产方式，金属型铸造法依然占有优势。 Macler Assoc Macler Assoc 认为，水平分型湿砂型铸造法，对于中、小批量铸造工厂，还是有利的造 型法之一，无论是上型、下型方式，或双面模板方式，对复杂铸件的生产都有适应性。 可在一个循环期内更换模样，短时间运行、长时间运行都可以有效的进行生产。但手工 操作需要机械化，为了保证生产表面优良、尺寸精度高的铸件，还需对整套设备进行改 造。温砂造型法的选择，需要考虑以下各点： 要有能造型出硬度均一的高质量铸型的造型设备。 可以迅速更换模板。 下芯、铸型的装卸机械化。 Macler

13、 Assoc Macler Assoc 谈到，为使造型度均一，采用了多种技术。有几种自动双面模板机采用了 射砂和压实法，此时，为了取得均一的铸型密度，射砂和压实法，此时，为了取得均一 的铸型密度，射砂的方向要是与板垂直的方向。还有一种上型、下型造型机，为使铸型 密度均一，还采了微振击和压实。另外，为向模样填砂时有强的冲击力，也有用高压缩 气体的。 但是，为得到均一的铸型硬度，采用了多种方法，对各种造型方式来讲一种方法是解决 不了的。在造型机的选择上，要对现在使用的铸造厂进行调查，并用自己的模样试验， 以观察其结果。 精密砂型 4 4 / 10/ 10 这种造型法的要点是用冷芯盒法的化学粘结铸型

14、。 Vulcan Vulcan 认为这是铝合金缸体和缸盖铸 件铸造工艺的复活。其理由是这种方法，可将缸套铸在缸体中，同时，还有能使用实现 方向性凝固的冷铁的优点。 这种方法是在 191970 70 年代出现的用于铸造近净形铸件和用湿砂铸造对需要增加芯子的形 状复杂的铸件。现在，铸造形状复杂尺寸的准确的铸件时，标准的办法是用冷芯盒造型 法。而且，与砂型铸造相比适用于更多的合金。在制芯作业中可见到，由于树脂化学和 造型装置的革新， 可用更低的价格铸造质量 ，更高的零部件用液泵和机械手自动生产线， 装置进一步改善，所需劳动力减少，可生产出高质量、低成本的铸件。冷芯盒工艺造型 机是制芯机的重大的变型。

15、有的造型机上型、下型同时造型，有的造型机可制出两面型 腔的铸型叠型铸造，第三种变型是利用二组造型机，一组是上型，一组造下型。 这些造型机为了提高精度，使分型线的飞边最小，在全过程中将铸型紧实是其特点。大 型造型机，为使其动作平滑可靠完全用油压驱动。装有机械手，实施上涂料型、干燥、 下芯、涂粘结剂和合箱等作业。由于有了这些装置，可减少所需的劳动力，保证最高的 质量和生产效率。 这种冷芯盒造型机 ，其铸型的状况不仅影响铸件表面质量和清理作业， 对芯子的正确组装和芯头使型砂在射砂头中流态化的位置也有影响，因而，铸型的设计 是非常重要的。 Macler Assoc Macler Assoc 称，冷芯盒