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铸造技术

砂型铸造

时间:2015-02-02 08:53:31   作者:未知   来源:网络文摘   阅读:1370   评论:0

    当直接形成铸型的原材料主要为砂子,且液态金属完全靠重力充满整个铸型型腔,在砂型中生产铸件的铸造方法,称为砂型铸造。

    砂型铸造原料来源丰富,生产批量和铸件尺寸不受限制、成本低廉,是最常用的铸造方法,砂型铸件目前约占铸件总产量的90%。

一、砂型铸造的工艺过程

    砂型铸造的工艺过程如下图所示。

砂型铸造

    下图为砂型铸造生产套筒铸件的工艺流程示意图。

砂型铸造

二、模样和芯盒

砂型铸造

    模样是用来形成铸型型腔的工艺装备,按组合形式,可分为整体模和分开模。芯盒是制造砂芯或其他种类耐火材料芯所用的装备。

    模样和芯盒由木材、金属或其他材料制成。木模样具有质轻、价廉和易于加工等优点,但强度和硬度较低,易变形和损坏,常用于单件小批量生产。金属模样强度高,尺寸精确,表面光洁,寿命长,但制造较困难,生产周期长,成本高,常用于机器造型和大批量生产。芯盒是制造砂芯或其他种类耐火材料芯所用的装备。

三、造型材料

    制造铸型或型芯用的材料,称为造型材料。一般指砂型铸造用的材料,包括砂、有机或无机粘结剂、水和其他附加物。型砂有原砂、粘结剂、附加物、旧砂和水组成。合理选用和配制造型材料,对提高铸件质量,降低成本具有重要意义。(铸型是指用型砂、金属或其他耐火材料制成,包括形成铸件形状的空腔、型芯和浇冒口系统的组合整体。)

砂型铸造

    造型材料应具有良好的流动性,以便于造出轮廓完整、清晰而准确的砂型(芯);足够的强度,可保证铸型在制造、搬运及浇注时,不致变形或毁坏;良好的透气性,可保证气体及时从液态金属中排出,避免铸件产生气孔缺陷;高的耐火度,可保证型砂在高温液态金属作用下不熔化,避免铸件产生粘砂缺陷。

四、造型和制芯

    造型是指用型砂、模样、砂箱等工艺装备制造砂型的过程。制芯是将芯砂制成符合芯盒形状的砂芯的过程。

1 造型

1)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,主要有以下几种方法:

砂型铸造

(1)整体模造型

    特点:模样为一整体,分型面为一平面,型腔在同一砂箱中,不会产生错型缺陷,操作简单。

应用:最大截面在端都且为一平面的铸件,应用较广。

(2)分块模造型

    特点:模样在最大截面处分开,型腔位于上、下型中,操作较简单。

    应用:最大截面在中部的铸件,常用于回转体类等铸件。

砂型铸造

砂型铸造

(3)挖砂造型

    特点:整体模样,分型面为一曲面,需挖去阻碍起模的型砂才能取出模样,对工人的操作技能要求高,生产工具率低。

    应用:适宜中小型、分型面不平的确铸件单件、小批生产。

砂型铸造

(4)假箱造型

    特点:将模型置于预先做成好的假箱或成型底板上,可直接造出曲面分型面,代替挖砂造型,操作较简单。

    应用:用于小批或成批生产,分型面不平的铸件。

砂型铸造

(5)活块造型

    特点:将模样上阻碍起爆模的部分做成活动的,取出模样主体部分后,小心将活块取出。

    应用:造型较复杂,用于单件小批生产,带有凸台,难以起模的铸件。

砂型铸造

(6)刮板造型

    特点:刮板形状和铸件截面相适应,代替实体模样,可省去制摸的工序。

    应用:单件小批生产,大、中型轮类、管类铸件。

砂型铸造

(7)三箱造型

    特点:采用上、下、中三个砂箱,有两个分型面,铸件的中间截面小,用两个砂箱时取不出模样,必须分模,操作复杂。

    应用:单件小批生产,适合于中间截面小,两端截面大的铸件。

砂型铸造

(8)地坑造型

    特点:节省下砂箱,但造型费工。

    应用:单件生产,大、中型铸件。平板的地坑造型过程

砂型铸造

2)机器造型

    机器造型是用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序。机器造型生产率高,质量稳定,劳动条件好,在大批量生产中已代替大部分手工造型。机器造型有震实造型、压实造型、震压造型、抛砂造型、射砂造型等。以震压造型最常用,见右图。

(1)制芯

    芯的主要作用是形成铸件的内腔或局部外形。单件、小批生产时采用手工制芯,大批生产时采用机器制芯。手工制芯常采用芯盒制芯。为提高芯的强度可在制芯时放人铁丝或铸铁棒作为芯骨;为提高芯的透气能力,可用针扎出通气孔或埋入蜡线形成通气孔。

砂型铸造

(2)浇注系统

    浇注系统是为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。通常有浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道和冒口组成,见右图。其作用是承接和导入金属液,控制金属液流动方向和速度,使金属液平稳地充满型腔;调节铸件各部分的温度分布;阻挡夹杂物进入型腔。

    浇注系统按熔融金属导入铸型的位置分为以下三种:

    顶注式浇注系统是从铸型顶部导入熔融金属,其特点是补缩作用好、金属液消耗少,但金属液对铸型的冲击大,易产生砂眼、冷豆等缺陷。适用于形状简单、高度小的铸件。

    底注式浇注系统是从铸型底部导入熔融金属,其特点是金属液对铸型的冲击小,有利于排气、排渣,但不利于补缩,易产生浇不到缺陷。适用于大、中型尺寸,壁部较厚、高度较大、形状复杂的铸件。

    阶梯式浇注系统在铸型的高度方向上,从底部开始,逐层在不同高度上导入熔融金属,具有顶注式和底注式的优点,主要用于高大和形状较复杂的薄壁铸件。

    浇注系统按各浇道横截面积的关系,分为封闭式和开放式两种。

    封闭式浇注系统的直浇道出口横截面积大于横浇道截面积,横浇道出口横截面积又大于内浇道截面积,其特点是金属液易于充满各通道,挡渣作用好,但对铸型的冲击力大。一般适用于灰铸铁件。

    开放式浇注系统正好相反,金属液能较快地充满铸型,冲击小,但挡渣效果差,一般用于薄壁和尺寸较大的铸件。

(3)冒口和铸型结构

    尺寸较大的铸件或体收缩率较大的金属还要加设冒口起补缩作用,为便于补缩,冒口一般设在铸件的厚部或上部。冒口还可起排气和集渣作用。

砂型铸造

    将铸型的各组元(上型、下型、芯、浇口杯等)组合成一个完整铸型的过程称为合型。右图是两箱造型合型后的铸型结构。合型时应检查铸型内腔是否清洁,芯是否完好无损;芯的安放要准确、牢固,防止偏芯;砂箱的定位应当准确,以防错型。


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