铸造 - 图文

第二章 铸 造

铸造,是将液态金属注入铸型中,将其凝固获得零件或毛坯的方法,其产品叫铸件 铸造具有下列优点:

1. 能够生产形状复杂的毛坯,特别是内腔形状复杂的毛坯。如各种机器的底座、箱体、壳体 和支架,以及暖气包等。

2. 适应性广。一方面,可以生产小至几克,大至数百吨的铸件;另一方面,钢、铸铁、铜合金与 铝合金等不同金属都可以铸成毛坯或零件,而有些合金只能用铸造方法制成零件,如高锰钢。

3.铸件的形状、尺寸与零件接近，节省材料和机械加工的工作量

4. 生产成本较低。因为其原材料来源广泛,价格低廉;还可利用废旧的金属,如废的机件、废 钢和切屑等;其设备投资也比较少。

但是,铸造生产存在着工序复杂,铸件容易产生缺陷,废品率较高;铸件的力学性能低于锻件; 劳动条件较差等问题。

鉴于铸造生产具有上述特点,所以在各类机器制造业中获得了广泛的应用。

铸造方法分为砂型铸造和特种铸造两大类。特种铸造包括熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、 离心铸造等。

§2.1砂型铸造工艺

砂型铸造是用型砂紧实成铸型的铸造方法,其铸型是一次性的。工艺 过程是:制造模样、芯盒;配制型砂、芯砂;造型和造芯;烘干、合箱;熔炼金属,浇注;落砂、清理与检 验等,如图2-1。主要工序是造型、造芯与金属熔炼。

一、造型材料

制做铸型和型芯(芯子)所用的材料称为造型材料。主要分型砂与芯砂,由原砂、粘结剂、水和附加物配制而成。 1. 型(芯)砂的性能

为了保证铸件的质量,型(芯)砂应具有下列性能:

(1)强度 应保证铸型(或型芯)受外力作用时,不易被破坏。型砂强度不足会造成塌箱、冲砂与砂眼等缺陷。

图2-1 砂型铸造过程示意图

1

(2)透气性 铸型(或型芯)能允许气体通过,因为浇注时,型腔内的空气及铸型产生的挥发气体要通过砂型逸出。

(3)可塑性 型砂受力易成形且获得清晰轮廓。可塑性好,造型方便,铸型的轮廓清晰,可传 出形状尺寸精确的铸件。

(4)耐火性 型(芯)砂在高温液态金属作用下,不软化、不熔融和不粘结的能力。耐火性差的型(芯)砂,砂粒易粘附在铸件表面,使清砂和切削加工困难。

(5)退让性 铸件凝固收缩时,型(芯)砂不阻碍铸件收缩。退让性差的型(芯)砂,将阻碍铸件的收缩,会使铸件产生应力,引起变形,甚至开裂。

型芯在浇注时,四周被液态金属包围,故要求芯砂性能比型砂高。 2 . (芯)砂的组成及配制过程

(1) 型(芯)砂的组成

原砂是型砂和芯砂的主要组成部分,其主要成分是Si02及其他氧化物。砂粒均匀且呈圆形的好,一般采自山地、沙漠、河滩和海滨。

粘结剂 其作用是将砂粒互相粘结在一起,使型(芯)砂具有一定的强度和可塑性。种类很多, 常用的有陶(高岭)土、膨润土、油类、合脂、树脂与水玻璃等。

附加物 为了改善型(芯)砂某些性能而附加的物质。例如,加入煤粉可提高耐火性,加入水玻璃可提高强度,加入木屑可改善透气性和退让性等。

型砂和芯砂的组成物决定于铸造合金的种类,铸件的大小及结构特征等。 (2) 型(芯)砂的制备过程

主要包括:烘干→筛分→混砂(先干混后湿混)→松砂→停放(焖砂)。

二、模样及芯盒的制造

模样用来形成砂型的型腔;芯盒用来制造型芯,以形成铸件的内腔。 1. 模样的制造

模样的外形与铸件的外形相似,其尺寸一般要大于铸件,这是因为金属有冷却收缩。模样应具有足够的强度和刚度,以及与铸件相适应的表面粗糙度和尺寸精度。根据制造模样所用材料的不同,分为木模样、金属模样和塑料模样等,可根据铸件的要求、造型方法与生产批量等, 经济合理地选用。

木模样它是模样中应用最广泛的一种,具有质轻、价廉和容易加工等优点。但强度低,容易变形和损坏,一般用于单件与中、小批量生产。常用木材有红松、杉木、银杏等。

金属模样用铸铁、铜合金和铝合金等金属材料制造的模样。铝模样为多见。金属模样的强度高,尺寸精确,表面光洁,寿命长。但制造时,生产周期长,成本高,用于大批、大量生产。

2. 芯盒的制造

芯盒的腔型与铸件的内腔、孔洞相似。其尺寸应考虑铸件内腔的加工余量和收缩量。根据制造芯盒的材质不同,也分为木芯盒和金属芯盒,金属芯盒的材料一般是铸造铝合金。

三、造型与造芯工艺

用造型材料及模样等工艺装备制造铸型的过程,称谓造型。它是砂型铸造过程中重要工序之一，分为手工造型和机器造型两大类。造型的质量直接影响铸件的优劣。无论何种造型方法，其基本工艺过程见图2-2：

2

图2-2整模造型的工艺过程

1. 手工造型

用手工或手动工具完成的造型工序，叫做手工造型。常用的手工造型方法有： (1) 整模造型

整模造型的模样是一个整体，其造型工艺特点为铸型简单、造型容易，适用于形状简单的铸件。图2-2为整模造型的工艺过程，先将模样置于下砂箱1，再填砂2，紧实3，制作出气道4，翻转砂箱5，制作上砂箱6、７和浇冒系统8、9，起模和完成浇冒系统、修整10、11，合箱12，浇注后得铸件13。

（2）分模造型

将模样沿外形最大截面处分成两部分，并用销钉定位，型腔位于上、下砂箱内，造型过程如图2-3所示。这种造型方法的特点是模样分开的分模面就是铸型的分型面，造型操作方便，适用于形状比较复杂的铸件，特别是有孔的铸件。

3

图2-3分模造型

（3） 挖砂造型

某些铸件，如手轮，其轮缘的外形为曲面，用整体模样造型时，将阻碍起模时的型砂挖掉，如图2-4中A处故称挖砂造型。其特点是要求较高的操作技术，生产效率低，适用于单件、小批量生产。

图2-4挖砂造型

（4）活块造型

将模样上阻碍起模的部分做成活动的，叫活块。起模时，先取出模样的主体，然后取出活块，此法叫作活块造型，如图2-5。其特点造型费工，要求操作技术较高，活块容易松动、错位，影响铸件精度，适用于单件、小批量生产。

图2-5活块造型

（5）刮板造型

用与铸件截面形状相同的刮板代替实体模样的造型方法,叫作刮板造型,如图2-6。其特点是 不用模样,节省了制造模样的材料与工时。但是,要求造型技术高。适用于尺寸较大的回转体或等截面的铸件,并且是单件或小批量生产。

4