（2025年版）铸件加工成型实践指南

（2025年版）铸件加工成型实践指南目的本指南旨在为初学者提供全面且详细的铸件加工成型实践指导，帮助零经验用户了解铸件加工成型的整个过程，掌握相关操作技能，能够独立完成铸件加工成型工作，并在实践中确保操作的安全性和产品的质量。前置条件知识储备学习基础的金属材料知识，了解常见铸造金属（如铸铁、铸钢、铝合金等）的特性、成分和适用场景。可以通过查阅相关的金属材料学书籍、在线课程等方式进行学习。掌握基本的铸造工艺原理，包括砂型铸造、熔模铸造、压铸等常见铸造方法的工作原理和特点。熟悉铸件加工成型过程中的安全规范和注意事项，例如防止烫伤、触电、粉尘吸入等。工具与设备准备造型工具：砂箱、模样、芯盒、刮板、舂砂锤、筛子等。熔炼设备：根据所选金属材料，准备合适的熔炉，如冲天炉（用于铸铁熔炼）、电弧炉（用于铸钢熔炼）、坩埚炉（用于铝合金等有色金属熔炼）等。同时，配备必要的辅助设备，如加料装置、测温仪、扒渣工具等。清理设备：抛丸机、砂轮机、风铲等，用于去除铸件表面的砂粒、氧化皮等杂质。检测工具：卡尺、千分尺、硬度计、探伤仪等，用于对铸件的尺寸精度、硬度、内部缺陷等进行检测。材料准备金属原料：根据铸件的设计要求，准备相应的金属材料，确保其质量符合标准。造型材料：如果采用砂型铸造，需要准备型砂和芯砂，型砂应具有良好的可塑性、透气性、强度等性能。常用的型砂由原砂、粘结剂（如粘土、水玻璃等）和附加物（如煤粉、木屑等）按一定比例混合而成。其他辅助材料：如脱模剂、涂料等，脱模剂用于使模样容易从砂型中取出，涂料可以提高铸件表面质量，防止粘砂。场地准备选择通风良好、干燥、宽敞的工作场地，确保有足够的空间放置设备和材料。对场地进行合理规划，划分出造型区、熔炼区、浇注区、清理区等不同功能区域，各区域之间保持安全距离，并设置明显的标识。安装必要的消防设施和安全防护设备，如灭火器、防护栏、通风扇等，确保工作环境安全。详细步骤铸件设计确定铸件用途和性能要求：与客户沟通或根据实际使用场景，明确铸件的具体用途、工作环境、承受载荷等信息，从而确定铸件所需的力学性能、物理性能和化学性能等。例如，如果铸件用于高温环境，需要选择耐高温的金属材料，并对其热稳定性有一定要求。进行初步结构设计：根据铸件的性能要求和使用条件，设计铸件的形状、尺寸和壁厚。在设计过程中，要考虑铸造工艺的可行性，避免出现不利于铸造的结构，如过于复杂的内腔、锐角、薄壁等。同时，要合理设置加强筋、圆角等结构，以提高铸件的强度和刚度。进行铸造工艺性分析：利用计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程（CAE）软件对铸件进行模拟分析，预测铸件在铸造过程中可能出现的缺陷，如缩孔、缩松、气孔等，并根据分析结果对铸件结构和铸造工艺进行优化。例如，通过调整浇冒口的位置和尺寸，改善铸件的充型和凝固过程，减少缺陷的产生。绘制铸件图纸：根据优化后的设计方案，绘制详细的铸件图纸，包括二维工程图和三维模型。图纸应标注清楚铸件的尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等技术要求，以便后续的加工和检验。造型与制芯（以砂型铸造为例）模样和芯盒制作：根据铸件图纸，制作模样和芯盒。模样是形成铸件外部形状的模具，芯盒是制造砂芯的模具。模样和芯盒的尺寸精度和表面质量直接影响铸件的尺寸精度和表面粗糙度。可以采用木材、金属、塑料等材料制作模样和芯盒，制作过程中要保证其尺寸准确、形状规则、表面光滑。型砂配制：按照一定的配方将原砂、粘结剂、附加物和水混合均匀，制成型砂。型砂的性能对铸件质量有重要影响，因此要严格控制型砂的含水量、紧实率、透气性等指标。可以使用混砂机进行型砂的配制，混砂时间一般为510分钟，确保各种成分充分混合。造型：将模样放入砂箱中，填入型砂并紧实。造型方法有手工造型和机器造型两种。手工造型适合单件、小批量生产，操作灵活，但生产效率较低；机器造型适合大批量生产，生产效率高，铸件质量稳定。在造型过程中，要注意保证砂型的紧实度均匀，避免出现砂眼、气孔等缺陷。同时，要在砂型上开设浇口、冒口和排气道等，以便金属液的注入、补缩和气体的排出。制芯：使用芯盒制造砂芯，砂芯用于形成铸件的内腔和孔等结构。制芯过程与造型类似，也需要将芯砂填入芯盒中并紧实。为了提高砂芯的强度和溃散性，可以在芯砂中加入适量的粘结剂和附加物，并对砂芯进行烘干处理。烘干温度和时间要根据砂芯的尺寸和材料确定，一般烘干温度为150250℃，烘干时间为24小时。合箱：将造型和制芯完成后的砂型和砂芯进行组装，称为合箱。合箱时要确保砂型和砂芯的位置准确，配合紧密，防止金属液泄漏和产生错箱等缺陷。在合箱前，要对砂型和砂芯进行检查，清除表面的浮砂和杂物，并在砂型和砂芯的结合处涂抹密封材料，如泥条、耐火涂料等。金属熔炼金属原料准备：根据铸件的材质要求，准备相应的金属原料，并对其进行清理和预处理，去除表面的油污、铁锈等杂质。金属原料的质量直接影响铸件的质量，因此要选择质量可靠的原料，并进行严格的检验和验收。熔炉预热：在进行金属熔炼前，要对熔炉进行预热，使炉衬达到一定的温度，避免金属液与冷的炉衬接触时发生激冷现象，导致铸件出现裂纹等缺陷。预热温度和时间要根据熔炉的类型和大小确定，一般预热温度为300500℃，预热时间为12小时。加料熔炼：将金属原料按照一定的比例加入熔炉中进行熔炼。在熔炼过程中，要根据金属的特性和熔炼工艺要求，控制好熔炼温度、熔炼时间和炉内气氛等参数。例如，对于铸铁熔炼，一般熔炼温度为14001500℃，熔炼时间为23小时；对于铝合金熔炼，熔炼温度为700750℃，熔炼时间为12小时。同时，要适时进行搅拌、扒渣等操作，去除金属液中的杂质和气体，提高金属液的纯度和质量。炉前检验：在金属液熔炼完成后，要进行炉前检验，检测金属液的化学成分、温度、流动性等指标，确保其符合铸件的质量要求。如果检测结果不符合要求，要及时进行调整和处理，如添加合金元素、调整温度等。常用的炉前检验方法有化学分析法、光谱分析法、热分析法等。浇注浇注系统检查：在浇注前，要对砂型的浇注系统进行检查，确保浇口、冒口和排气道畅通无阻，没有堵塞和损坏现象。同时，要对浇注设备进行检查和调试，如浇注包的容量、倾转机构等，确保其正常运行。金属液转移：将熔炼好的金属液从熔炉中转移到浇注包中。在转移过程中，要注意避免金属液的溅出和氧化，可采用覆盖剂等措施保护金属液。同时，要对金属液的温度进行测量和控制，确保其在合适的浇注温度范围内。浇注操作：将浇注包平稳地移动到砂型的浇口处，缓慢地将金属液注入砂型中。浇注速度要适中，过快容易导致金属液飞溅和砂型冲坏，过慢容易导致铸件出现冷隔、浇不足等缺陷。在浇注过程中，要注意观察金属液的流动情况和排气情况，确保金属液能够充满整个砂型。同时，要及时补充冒口中的金属液，保证铸件的补缩效果。浇注后处理：浇注完成后，要对浇注包和砂型进行清理和维护。将浇注包中的剩余金属液倒回熔炉中进行回收利用，清理浇注包内的残渣和氧化物。对砂型进行保温处理，使铸件缓慢冷却，避免出现裂纹等缺陷。保温时间要根据铸件的尺寸和材质确定，一般为24小时。铸件清理与检验落砂：待铸件冷却到一定温度后，将砂型破坏，取出铸件。落砂时间要合适，过早落砂会导致铸件产生裂纹等缺陷，过晚落砂会影响生产效率。可以采用手工落砂或机械落砂的方法，机械落砂效率高，适用于大批量生产。去除浇冒口：使用切割设备（如气割、电锯等）将铸件上的浇冒口去除。在去除浇冒口时，要注意避免损伤铸件本体，切割面要平整。表面清理：采用抛丸机、砂轮机、风铲等设备对铸件表面进行清理，去除铸件表面的砂粒、氧化皮、飞边等杂质，使铸件表面达到一定的光洁度。抛丸清理是一种常用的表面清理方法，它利用高速旋转的抛丸器将弹丸抛射到铸件表面，去除表面杂质，同时还能提高铸件的表面硬度和疲劳强度。缺陷修复：对清理后的铸件进行检查，发现有气孔、砂眼、裂纹等缺陷时，要根据缺陷的类型和严重程度采取相应的修复措施。对于较小的气孔和砂眼，可以采用补焊、填腻等方法进行修复；对于较大的缺陷或裂纹，可能需要重新铸造。检验：对清理和修复后的铸件进行全面的检验，包括尺寸精度检验、表面质量检验、力学性能检验、内部缺陷检验等。尺寸精度检验可以使用卡尺、千分尺等量具进行测量，确保铸件的尺寸符合图纸要求；表面质量检验可以通过目视检查、表面粗糙度仪等方法进行评估；力学性能检验可以采用拉伸试验、硬度试验等方法测定铸件的强度、硬度等性能指标；内部缺陷检验可以使用探伤仪（如超声波探伤、射线探伤等）检测铸件内部是否存在裂纹、气孔等缺陷。只有检验合格的铸件才能进入下一道工序或交付使用。后处理与涂装热处理：根据铸件的材质和使用要求，对铸件进行适当的热处理，以改善铸件的力学性能和加工性能。常见的热处理工艺有退火、正火、淬火、回火等。例如，对于一些需要提高硬度和耐磨性的铸件，可以进行淬火和回火处理；对于一些需要消除内应力的铸件，可以进行退火处理。热处理工艺参数（如加热温度、保温时间、冷却速度等）要根据铸件的材质和尺寸确定，严格按照工艺规程进行操作。机械加工：如果铸件需要进行进一步的加工，如钻孔、铣削、磨削等，要根据铸件的设计要求和加工工艺选择合适的加工设备和刀具，进行精确的加工。在机械加工过程中，要注意控制加工精度和表面质量，避免出现加工缺陷。涂装：为了提高铸件的耐腐蚀性和美观度，对铸件表面进行涂装处理。涂装前要对铸件表面进行预处理，如除锈、脱脂、磷化等，以提高涂层的附着力。然后根据使用环境和客户要求选择合适的涂料和涂装工艺，如喷涂、刷涂、浸涂等。涂装过程中要注意涂层的厚度均匀性和质量，避免出现流挂、漏涂等缺陷。常见问题与排错提示造型与制芯阶段砂型或砂芯强度不足原因：型砂或芯砂的粘结剂含量不足、紧实度不够、烘干温度和时间不够等。排错提示：检查型砂或芯砂的配方，适当增加粘结剂的含量；提高造型和制芯时的紧实度；延长烘干时间或提高烘干温度，但要注意避免砂型或砂芯开裂。砂型或砂芯出现裂纹原因：型砂或芯砂的水分含量过高、烘干速度过快、模样或芯盒脱模时用力过猛等。排错提示：控制型砂或芯砂的水分含量在合适范围内；调整烘干工艺，采用缓慢升温、分段烘干的方法；改进脱模方法，使用合适的脱模剂，避免强行脱模。砂型尺寸精度不符合要求原因：模样或芯盒的尺寸不准确、造型和制芯过程中操作不当、砂型在搬运和存放过程中受到碰撞等。排错提示：检查模样和芯盒的尺寸，进行必要的修正；规范造型和制芯操作，保证尺寸精度；在搬运和存放砂型时要小心谨慎，避免碰撞。金属熔炼阶段金属液成分不合格原因：金属原料质量不稳定、加料比例不准确、熔炼过程中元素烧损等。排错提示：加强对金属原料的检验和管理，确保其质量稳定；严格按照配方要求准确加料；在熔炼过程中根据元素的烧损情况适当进行补加。金属液温度过高或过低原因：熔炉温度控制不准确、熔炼时间过长或过短等。排错提示：检查熔炉的温度控制系统，进行校准和调试；合理控制熔炼时间，根据金属的特性和熔炼工艺要求确定合适的熔炼时间。金属液中存在杂质和气体原因：金属原料不干净、熔炼过程中搅拌不充分、炉内气氛控制不当等。排错提示：对金属原料进行严格的清理和预处理；加强熔炼过程中的搅拌，确保金属液均匀混合；控制好炉内气氛，采用合适的覆盖剂和精炼剂去除杂质和气体。浇注阶段铸件出现浇不足和冷隔现象原因：金属液浇注温度过低、浇注速度过慢、浇口尺寸过小等。排错提示：提高金属液的浇注温度，保证其流动性；加快浇注速度，使金属液能够迅速充满砂型；适当增大浇口尺寸，改善金属液的充型条件。铸件出现气孔和砂眼缺陷原因：砂型或砂芯的透气性不好、金属液中气体含量过高、浇注过程中卷入空气等。排错提示：改善砂型和砂芯的透气性，增加排气道；对金属液进行除气处理，降低气体含量；在浇注过程中避免金属液飞溅和卷入空气。铸件出现缩孔和缩松缺陷原因：铸件的凝固顺序不合理、冒口尺寸和位置不当、金属液补缩不足等。排错提示：优化铸件的结构设计，使铸件实现顺序凝固；合理设置冒口的尺寸和位置，保证冒口能够起到有效的补缩作用；适当增加金属液的浇注量，确保补缩充分。铸件清理与检验阶段铸件表面清理不彻底原因：清理设备的选型不当、清理时间不足、清理工艺不合理等。排错提示：根据铸件的材质和表面状况选择合适的清理设备；适当延长清理时间，确保表面杂质去除干净；优化清理工艺，如调整抛丸机的参数、砂轮机的转速等。铸件尺寸检验不合格原因：测量工具不准确、测