机械工业出版社 金属工艺学第六章 铸造

第六章 铸造 二、铸造工艺图 五、特种铸造简介 一、砂型铸造 六、铸造新技术简介 三、合金的铸造性能 四、铸件结构工艺性 第一节　砂 型 铸 造 铸件的形状与尺寸主要取决于造型和造芯,而铸件的化学成分则取决于金属熔炼过程。所以,造型、造芯和金属熔炼是铸造生产中的重要工序。图6-2是齿轮毛坯的砂型铸造过程简图。 一、造型 用型砂及模样等工艺装备制造砂型的方法和过程,称为造型。在造型过程中造型材料的好坏,对于铸件的质量起着决定性的作用。 1.造型材料与造型工具 铸型是用型砂、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。如果砂型用砂箱支撑时,砂箱也是铸型的组成部分。 制造铸型(芯)用的材料称为造型材料,一般指砂型铸造用的材料,它主要包括水洗砂(型砂和芯砂)、粘结剂(黏土、膨润土、水玻璃、植物油、树脂等)、各种附加物(煤粉或木屑等)、旧砂和水。为了获得合格的铸件,造型材料应具备一定的强度、可塑性、耐火性、透气性、退让性和溃散性等性能。制造铸型用的工具称为造型工具。常用造型工具有:砂箱、底板、砂舂、通气针、起模针、皮老虎、镘刀、秋叶、提钩、半圆等。 2.砂型的各组成部分 如图6-3所示,将型砂舂紧在上砂箱和下砂箱中,连同砂箱一起,分别形成上砂型和下砂型。从砂型中取出模样后形成的空腔称为型腔。利用型腔在浇注后可形成铸件的外部轮廓。上砂型与下砂型的分界面称为分型面。 图中有“×”符号的部分表示型芯,型芯用于形成铸件的孔或内部轮廓。型芯上的延伸部分称为芯头,用于安放和固定型芯。型芯头位于砂型的型芯座上。型芯中设有通气孔,用于排出型芯在受热过程中产生的气体。型腔的上方设有出气口,用于排出型腔中的气体。另外,利用通气针可在砂型中扎多个通气孔,用于排出型腔中的气体。金属液从浇口杯中浇入,经直浇道、横浇道、内浇道流入型腔中。 3.造型方法 造型方法通常分为手工造型和机器造型两大类。 (1)手工造型　全部用手或手动工具完成的造型工序称为手工造型。造型时如何将木模顺利地从砂型中取出,而又不致破坏型腔的形状,是一个很关键的问题。常用手工造型方法图解、主要特点和应用范围见表6-1。手工造型具有操作灵活、适应性强、模型制作成本低、生产准备时间短等优点。但手工造型效率低,劳动强度大,劳动环境差,主要用于单件小批量生产。 (2)机器造型　用机器全部地完成或至少完成紧砂操作的造型工序称为机器造型。机器造型的实质就是用机器代替手工紧砂和起模过程,它是现代化铸造车间的基本造型方法。机器造型具有生产率高,铸件尺寸精度高和表面质量好,改善了劳动条件等优点,此造型方法适合于成批大量生产铸件。 机器造型常用的紧砂方法有:震实、压实、震压、抛砂、射压等几种方式,其中以震压方式应用最广。图6-4是震压式紧砂方法,图6-5是射压式紧砂方法。 机器造型常用的起模方法有:顶箱、漏模、翻转三种方式。图6-6是顶箱起模方法。 随着生产的发展,新的造型设备会不断地出现。从而使整个造型和制芯过程逐步地实现自动化,并提高生产效率。 二、制芯 制造型芯的过程称为制芯。型芯的主要作用是用来获得铸件的内腔,有时也可作为铸件难以起模部分的局部外形。由于型芯的表面被高温液态金属所包围,受到的冲刷及烘烤最大,因此,要求型芯具有更高的强度、透气性、耐火性和退让性等。型芯可以采用手工制芯,也可以采用机器制芯。单件或小批生产大、中型回转体型芯时,可采用刮板制芯。手工制芯时主要采用型芯盒制芯。根据芯盒结构不同,手工制芯方法可分为整体式芯盒制芯(图6-7)、可拆式芯盒制芯(图6-8)、对开式芯盒制芯三种。 图6-7　整体式芯盒制芯 图6-8　可拆式芯盒制芯 浇注时,由于型芯受金属液的冲击、包围和烘烤,因此,与砂型相比,型芯必须具有较高的强度、耐火性、透气性、退让性和溃散性。这主要是靠合理配制芯砂和正确的造芯工艺来保证。 1.在型芯上开设通气孔和通气道 对于形状简单的型芯,可以用通气针扎出通气孔;对于形状复杂的型芯,可在型芯内放入蜡线,在型芯烘干时蜡线被烧掉,从而形成通气孔,如图6-9所示。 2.在型芯里放置芯骨 芯骨是放入砂芯中用以加强或支持砂芯并保持一定形状的金属构架。小型芯的芯骨一般用铁丝制作,大、中型型芯的芯骨一般是用铸铁制作,如图6-10所示。 3.型芯上涂涂料及其烘干 为了降低铸件内腔表面的粗糙度,防止液态金属与砂型表面相互作用产生粘砂等缺陷,在型芯与金属液接触的部位需要涂涂料。铸铁件的型芯多用石墨涂料;铸钢件型芯多用石英粉涂料。 为了提高型芯的强度和透气性,型芯须在专用的烘干炉内烘干。烘干黏土砂芯时应在250~350℃范围内进行,并保温3~6h,然后缓慢冷却。烘干油砂芯时应在200~220℃范围内进行。 三、浇注系统 为了顺利平稳地填充型腔和冒口而在铸型中开设的一系列