我国砂型铸造工艺与造型材料技术发展回顾_黄天佑
纪念《铸造》创刊50年
收稿日期:2002-04-16。作者简介:黄天佑(1946-),男,福建莆田人,教授,博士生导师,长期从事铸造工艺及造型材料的科研及教学工作。
我国砂型铸造工艺与造型材料技术发展回顾
黄天佑
(清华大学北京100084)
摘要:
本文对《铸造》杂志创刊以来50年中所刊登的有关砂型铸造工艺和造型材料技术方面的主要文章进行了回顾,分析了粘土砂、水玻璃砂、自硬树脂砂、涂料、砂型铸造工艺、浇注系统设计、金属液过滤技术、铸造工艺CA D /CAE
以及铸件缺陷与防止等各种技术在我国的发展过程。文章还对今后我国砂型铸造工艺和造型材料技术的发展进行了展望。
关键词:砂型铸造工艺;造型材料;综述中图分类号:TG24;TG221 文献标识码:A 文章编号:1001-4977(2002)05-0257-05
Retrospect of Sand Molding Casting Technology and Molding
Materials in China
HU AN G Tian -you
(Tsinghua U niversity ,Beijin g 100084,China )
Abstract :In this paper ,the san d molding casting tech nology and m olding materials in China for 50years
since the start publication of the FOU NDR Y Journal are reviewed .The developing progress of clay bon ded san d ,sodium silicate sand ,resinbonded sand ,coating ,sand m olding process ,gating system design ,fil -trating technique of liquid metal ,C AD /CAE for foundry technology ,castin gs defects an d its prevention are analyzed .In addition ,a prospect for sand casting technology and molding materials of China is also pre -sented .
Keywords :sand casting process ;m olding materials ;review 《铸造》杂志从1952年10月1日创刊到今年已经走过50个年头,在此期间刊登了大量有关砂型铸造工艺和造型材料方面的文章,对我国的砂型铸造工艺和造型材料技术进步起了重要的作用。50年后的今天再来回顾杂志所刊登的有关主要文章,可以对我国铸造行业中砂型铸造工艺和造型材料技术的发展所走过的道路有一个清晰的了解,同时对于今后我国砂型铸造工艺和造型材料技术的发展也会有一个很好的启示。
1 造型材料
1.1 粘土型砂
粘土型砂至今一直是砂型铸造使用的主要造型材料,据统计占所有铸件产量的70%以上,在我国建国初期这个比例还要高得多。20世纪50～60年代,我国许多地方开展了对铸造用原材料的资源调查,这期间《铸造》杂志刊登了一些介绍粘土砂所用的原砂、粘土、煤粉的文章。例如陈宗棠的《华中天然粗黄砂的使用情况》〔1〕,一机部东北综合工业试验所的《我国铸造用砂初步介绍》〔2〕,大连工学院的《使用
七棵树砂配砂方案的研究》〔3〕,丁鸿远的《我国酸性陶土在翻砂工作中的应用》〔4〕,中科院东北分院长春综合研究所的《东北天然硅砂与膨润土介绍》〔5〕
,以及袁烨的《煤粉型砂的使用》〔6〕。在这个时期粘土砂造型主要用的是天然粘土砂、石英砂和水洗砂,普通粘土和钙基膨润土。60年代,我国一些铸造厂开始使用活化膨润土,1965年《铸造》第1期上发表了沈阳拖拉机厂的《活化膨润土型砂在生产上的应用》〔7〕文章;在1976年《铸造》第3期上刊登了南京曙光机械厂的《活化膨润土砂造型(表干型)生产工艺》〔8〕的文章。我国的天然钠基膨润土最早在浙江省临安县的平山发现并开采,结束了我国无天然钠基膨润土的历史。1977年《铸造》第2期发表了临安平山钠质膨润土联合试验小组的《浙江省临安县平山钠质膨润土在高压造型生产线上的试验及应用》〔9〕的文章。在此之后,吉林省刘房子、辽宁凌源、新疆托克逊和辽宁建平也先后发现和开采了天然钠基膨润土。但是,由于我国天然钠基膨润土的矿床少,开采也比钙基膨润土困难,所以至今为止,我国铸造厂采用的膨润土绝大多数还是人工活化的膨润土。80年代初,
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257·Vol .51 No .5May 2002
铸造
FOUN DR Y
沈阳铸造研究所、清华大学研究了原砂的擦洗工艺,在这之后许多型砂厂开始将擦洗工艺用于铸造原砂的生产。为了进一步提高石英品质,沈阳铸造研究所又研究开发了天然硅砂浮选工艺,后来又出现了整形砂等其它原砂的加工处理工艺。
粘土型砂的配制对铸件质量有重要作用,铸件的废品或缺陷大都与型砂的质量差有关。20世纪50年代初期,《铸造》杂志发表铸工事务所的《怎样控制型砂》〔10〕、王承弟的《天津纺织机械厂关于统一配砂的经验》〔11〕、邱瑞平的《铸钢潮模的大量生产》〔12〕、王振国等的《型砂控制初步报告》〔13〕,中央第一机械工业部翻砂研究班的《型砂总结草案》〔14〕等文章,对建国初期铸造厂型砂质量的提高起到了促进作用。
20世纪80年代以后,随着高密度粘土砂型的应用日益增多,一些作者注意研究其砂型紧实过程及其型砂性能,例如武忠的文章《气力冲击造型试验紧实过程中型砂的应力分析》〔15〕,徐玉桥的《气冲造型匀实性的改进研究》〔16〕都介绍了在这方面的研究成果。吴浚郊的文章《型砂系统质量控制的新进展》〔17〕一文则详细介绍了国内外应用现代检测技术和计算机人工智能控制型砂质量的新进展。
1.2 水玻璃砂
世界上水玻璃砂最早用于铸造的是捷克斯洛伐克,我国的铸造厂也在20世纪50年代开始使用水玻璃砂。但起初采用的是烘干硬化法。《铸造》杂志刊登的张宏道的文章《水玻璃快速干燥型砂试验经过》〔18〕、沈阳铸造研究所的《水玻璃砂的若干试验》〔19〕介绍了这方面的经验。为了解决工人劳动强度大的问题,50～60年代还曾流行一段时间的水玻璃《流态砂》,沈阳市还专门组织了流态砂学习班,《铸造》杂志为此发表了《沈阳市流态砂学习班胜利结业》〔20〕的报道。铸钢件水玻璃砂溃散性差的问题一直非常突出,因此在60～70年代在一些工厂曾采用《水爆清砂》方法来清理铸件,水爆清砂不但用于铸钢件,也用于铸铁件。济南汽车工厂发表了《铸铁件水爆清砂工艺总结》〔21〕,沈阳第一机床厂发表了《机床铸铁件水爆清砂》〔22〕。但是,《水爆清砂》带来的铸件裂纹问题使得这种工艺在今天已被严格禁止。
20世纪80年代以后,随着水玻璃粘结剂改性技术的出现和水玻璃质量的提高,以及真空置换硬化(VRH)法、微波硬化法、有机酯硬化法等新的硬化工艺的应用,使我国水玻璃砂铸造工艺水平上升到了一个新的台阶。这方面的文章有季崇参的《酯硬化水玻璃砂试验及其在铸钢生产上的应用》〔23〕、吴维冈的《VRH-CO2法水玻璃砂性能的研究》〔24〕等。曾经有一段时间我国有人预计水玻璃砂将会全部被树脂砂代替,现在看来,水玻璃砂与自硬树脂砂两种工艺并存的局面还将继续下去。
在水玻璃砂应用中,特别值得提出的是1970年在戚墅堰机车车辆工厂首先使用的《七O砂》。从1972年《铸造》第1期刊登的《石灰石砂造型试验初步小结》〔25〕中可以看出,《七O砂》确实比水玻璃硅砂的溃散性大大提高,减轻了铸造工人清砂时的劳动强度,而且可消除矽肺病的危害。因此这种工艺很快在一些铸钢件生产厂得到推广,特别是在一些铁路机车车辆厂和重型机械厂。1974年《铸造》第5期刊登的上钢三厂《积极推广七O砂造型新材料》〔26〕、1977年《铸造》第2期刊登的上海重型机器厂《七O水玻璃砂在我厂大型铸钢件上的应用》〔27〕就是两个例证。但不久,《七O砂》的致命弱点就很快暴露出来了,例如缩沉、麻坑、浇注后产生CO有害气体等。《铸造》杂志连续发表了一些指出《七O砂》存在问题的文章,例如戴必祯的《七O砂缩沉与中毒问题》〔28〕、刘溥坚的《论石灰石砂的问题及危害》〔29〕、上海汽轮机厂的《我厂为什么由石灰石自硬砂改用石英砂》〔30〕。这些文章的发表使铸造工作者对《七O砂》有了清醒和正确的认识。今天虽然《七O 砂》还在少数铸造厂应用,但终将被水玻璃硅砂工艺、自硬树脂砂工艺和其它工艺所取代。
在对水玻璃砂应用机理研究方面的文章近10多年来比过去有明显增加,特别应该提出的是上海交通大学的朱纯熙教授,从1990年开始在《铸造》杂志上共发表了10多篇有关文章,其代表作是1999年第10期刊登的《水玻璃砂理论研究的六大成果》〔31〕,这些文章对于我国的广大铸造工作者加深对水玻璃砂工艺的认识和提高应用水平无疑是很有益处的。
1.3 自硬树脂砂
自硬树脂砂的研究和应用在我国开始于20世纪70年代,《铸造》杂志曾经发表了上海柴油机厂的《呋喃Ⅰ型树脂在我厂试用成功》〔32〕、武汉重型机床厂的《自硬砂生产试验总结》〔33〕、张祖烈的《冷硬呋喃树脂砂粘结剂制芯的研究和应用》〔34〕和代绪绮的《冷硬树脂砂粘结机构的研究》〔35〕等多篇文章。1979年国家科委正式下达《大型铸钢件呋喃树脂自硬砂的试验研究和中间试验》的科研课题,由沈阳铸造研究所组织对呋喃树脂自硬砂的原辅材料、铸造工艺、专用设备和环保等几方面进行系统的开发研究。80年代以来,自硬树脂砂在我国得到迅速推广,这方面的文章也越来越多,涉及树脂砂用原砂、涂料及铸造工艺等。例如王文清的《原砂对冷硬树脂砂强度的影响及原砂改造途径的研究》〔36〕指出了在自硬树脂砂中使用擦洗砂的重要性,还有谢应良的《呋喃树脂砂在大型柴油机铸铁件上的应用》〔37〕、朱焱等的《关于呋喃树脂自硬砂型工艺设计参数的确定》〔38〕、于树谦的
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《呋喃树脂砂旧砂再生系统》〔39〕和尚淑珍的《大型铸件呋喃树脂自硬砂用水基涂料的研究》〔40〕等。
20世纪90年代自硬树脂砂的粘结剂种类逐渐增多,由原来的以呋喃树脂一种发展到碱性酚醛、甲阶酚醛树脂、pepset(酚醛脲烷树脂)等各种树脂粘结剂,包括用于铝合金铸件的易溃散性树脂等。这方面的文章有孟爽芬的《大型薄壁铝合金铸件用易溃散冷硬树脂砂的研制与应用》〔41〕等。
1.4 芯砂
20世纪50～60年代制芯粘结剂除了主要使用粘土、水玻璃、植物油之外,亚硫酸盐纸浆废液、叶岩残油、合脂也开始在一些铸造厂应用,以取代植物油和谷类粘结剂。热芯盒工艺在50年代中后期开始在一些汽车厂应用,60年代开始大量应用。由于呋喃Ⅰ型树脂的高含氮量,容易造成铸件的气孔缺陷,所以又出现了中氮、低氮及无氮呋喃树脂,以及酚醛呋喃树脂,满足了生产薄壁铸件的需要。
1956年我国开始研究用酚醛树脂覆膜砂制造壳芯和壳型的技术,20世纪60年代开始用于生产,至今已有多种覆膜砂用于各种铸件的生产。例如用于铝合金铸件的易溃散覆膜砂,湿态覆膜砂、离心铸造用覆膜砂等,全国的覆膜砂厂如今有大小几十个。
20世纪70年代我国开始引进国外的冷芯盒制芯工艺,主要有三乙胺和二氧化硫吹气硬化工艺。由于冷芯盒工艺具有砂芯强度高、反应速度快、溃散性好等优点,在我国的汽车行业使用越来越普遍。《铸造》杂志刊登了一系列有关冷芯盒工艺等应用经验的交流文章,例如李宗猛的《温芯盒工艺的研究和应用》〔42〕、刘增林的《用冷芯盒树脂砂芯生产缸体件缺陷的防止措施》〔43〕和刘琦的《高湿环境下冷芯盒制芯工艺的优化及其在轿车铸件生产中的应用》〔44〕等。
20世纪80～90年代,制芯用粘结剂的种类越来越多,例如α-set、β-set、CO2硬化碱性酚醛树脂、CO2硬化聚丙烯酸钠等,以适应对砂芯性能和环境保护越来越高的要求。《铸造》杂志刊登邱士珍的《气硬碱性树脂砂的研究》〔45〕是这方面研究的一个例子。
1.5 涂料
我国在20世纪50～60年代,砂型、砂芯涂料技术还处于一个较低的水平,许多铸造厂使用抖干石墨粉来防止湿砂粘土型的铸件粘砂,即使使用涂料也是工厂自己配制,很少有商品涂料供应。研究单位对铸造涂料的人力物力投入也很少,《铸造》杂志只在1965年刊登了一篇《锆砂涂料抗粘砂的实验研究》〔46〕的文章。相隔10年之后的1976年《铸造》第1期才刊登了第二篇有关涂料的文章杨有德的《锆英粉涂料在高锰钢(Г-13)铸件上的应用》〔47〕。进入80年代,在《六五》计划期间,国家机械工业部组织清华大学、沈阳铸造研究所、沈阳工业大学、上海交通大学、北京内燃机厂、沈阳重型机器厂、沈阳拖拉机厂等一些单位对铸造涂料进行深入研究,开发出一批性能先进的涂料,使我国的铸造涂料技术达到或接近国际先进水平。在这期间,《铸造》杂志发表了王慕荣的《砂型涂料的流变特性及触变性的研究》〔48〕、程宽中的《醇基涂料的研究和应用》〔49〕,尚淑珍的《大型铸铁件呋喃树脂砂用水基涂料的研究》〔40〕和叶孔容的《高压造型用醇基涂料的研究与应用》〔50〕等文章,将型砂铸造涂料的研究和应用推向了一个空前的高水平。90年代,涂料技术又有了新的发展,一些外国著名厂商进入中国市场,对我国的涂料技术起到了积极的推动作用。与此同时,一种全新概念的涂料———非占位涂料的研究和应用也在我国一些研究和应用单位展开,《铸造》杂志发表了袁寿民的《转移性涂料的研究》〔51〕和宋会宗等的《非占位涂料技术的国内外发展概况》〔52〕等一些文章。近年来一些铸造工作者又开展了消失模铸造涂料的研究和应用,发表的文章有佟天夫的《气化模铸造涂料性能的现场检测》〔53〕和石晶玉的《消失模铸造涂料性能测试方法的研究进展》〔54〕等。
2 砂型铸造工艺
2.1 砂型铸造方法
20世纪50～70年代,我国砂型铸造中小件主要采用湿型粘土砂,其中大部分是手工造型,少量采用简单的震击、压实机器造型,高压、挤压(射压)造型只占很小的比例。大件采用干型粘土砂,铸钢件则以CO2水玻璃砂为主。从70年代开始,特别是在80年代之后,随着对高精度薄壁铸件(例如汽车发动机缸体、缸盖等)质量要求的不断提高,粘土湿型砂采用高密度造型紧实的越来越多,例如高压造型、气冲造型、静压造型、挤压造型。大型铸铁件的生产则基本淘汰了粘土砂干型,代之以呋喃树脂自硬砂,大大减少了环境污染和工人的劳动强度,也提高了铸件质量。在铸钢件的生产中,不少工厂采用自硬树脂砂工艺代替粘土砂干型或水玻璃砂型,但还有半数以上的工厂仍然采用水玻璃砂,其中主要包括CO2水玻璃砂工艺和有机酯自硬水玻璃砂工艺。
2.2 浇注系统设计
浇注系统的设计是铸造工艺的重要组成部分,铸件质量的好坏直接与浇注系统开设的恰当与否有关。所以《铸造》杂志从创刊开始就重视发表与浇注系统设计有关的文章,例如1953年第10期刊登杨景祥的《介绍几种灰铸铁铸件浇注系统的计算方法》〔55〕的文章,系统介绍了灰铸铁件浇注系统的设计方法。在1952年至1953年的两年时间里,《铸造》杂志连续
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铸造黄天佑:我国砂型铸造工艺与造型材料技术发展回顾
刊登了28篇介绍浇注系统、特别是有关冒口设计的文章,包括发气冒口、压力冒口、压边冒口和保温冒口等各种冒口。在这些文章中,介绍当时苏联铸造经验的文章大约占一半,这些不但对于我国建国初期迅速提高铸造技术的水平起了很好的促进作用,而且在我国后来相当长的年代里对浇注系统的设计、应用产生了重要的影响。
20世纪60年代,随着卡塞冒口设计理论在我国的介绍和应用,我国一些铸造厂开始尝试应用无冒口铸造技术。1971年《铸造》杂志发表了开封空分设备厂《无冒口铸造球墨铸铁曲轴》〔56〕的文章,1977年发表了佳木斯农机厂的《球铁件的无冒口铸造》〔57〕文章,分别介绍了他们应用这项技术的经验。与此同时,为了节约金属液、提高铸件的收得率和质量,许多铸造厂、大学还研究和推广了保温冒口技术。70～80年代《铸造》杂志发表了一批介绍保温冒口技术的文章,这些技术到今天还在许多工厂应用,取得很好的经济效益。
在浇注系统设计技术方面,值得特别提出的是魏兵的《均衡凝固理论》,这项技术曾经在许多铸造厂得到应用,取得明显的经济效益。1985年《铸造》杂志发表的魏兵撰写的《灰铸铁件自补缩凝固与补缩》〔58〕和曹家麟的《应用均衡凝固理论生产灰铸铁件》〔59〕是两篇代表作。
2.3 金属液过滤技术
在铸件的浇注系统中,金属液的过滤是一个重要组成部分。我国建国初期到《文革》前,铸造厂只使用一些简单的砂芯或陶瓷过滤片,在这期间《铸造》杂志只有一篇文章专门介绍《过滤网(粘土砂芯)浇口的使用》〔60〕。与此形成鲜明对比的是20世纪80年代,发表了8篇专门介绍过滤网和金属液过滤净化的文章,其中李庆春的文章《用过滤净化工艺获得优质铸件和铸锭》〔61〕、叶荣茂的《铁水过滤网的实用研究》〔62〕、《高强度铁水过滤网的性能及其作用》〔63〕、《过滤对铸铁组织和性能的影响》〔64〕和《泡沫陶瓷过滤器在ZG1Cr18Ni9生产中应用的研究》〔65〕等,详细介绍了过滤网的原理和应用性能,是我国有关过滤网研究最深入的一批文章,至今对过滤网技术的应用有很好的指导意义。1996年《铸造》第6期发表了房文斌的文章《泡沫陶瓷过滤器的研究进展》〔66〕对国内外10年期间的情况做了全面的介绍,从化学成分、制作方法、力学性能及其评价方法和过滤机制方面进行了全面的评述,并指出了技术发展的关键是材料组成和烧结温度。今天,过滤网在铸造厂的应用越来越普遍,已成为生产高质量铸件所不可缺少的手段之一。
2.4 铸造工艺CAD/CAE
随着计算机技术的发展和应用的普及,CAD/ CAE技术用于铸造工艺设计的研究和实际应用也越来越多。我国在这方面开展研究较多的有清华大学、华中科技大学、大连理工大学和沈阳铸造研究所等,金属液凝固过程的数值模拟技术从20世纪80年代的起步阶段到今天已有一批铸造厂采用了我国自行开发的铸造CAD/CAE软件和国外的商品化软件,使得我国铸造工艺设计水平得到了很大的提高。
计算机专家系统软件也开始用于铸造工艺和铸件质量控制,黄天佑发表的《铸造工业的计算机专家系统》〔67〕和李日的《铸造方法选择专家系统的知识库构造的研究》〔68〕,介绍了专家系统在型砂质量管理和铸造方法选择中的具体应用例子。
2.5 铸件缺陷的防止
铸造生产过程中的铸件缺陷是难免的,问题是如何尽量减少缺陷的产生,从而将铸件的不合格品减少到最低的程度。因此,如何防止铸件缺陷一直是铸造工作者所关心的课题。《铸造》杂志在50年里发表了许多专门讨论铸件缺陷及其防止的文章,例如郑州纺织机械厂的《渗漏铸件的修补》〔69〕、李培兴的《浸渗技术在我厂的应用》〔70〕、郑才的《中箱体铸件裂纹及其预防措施》〔71〕、黄斌的《树脂砂铸铁件夹砂的产生和防止》〔72〕、宋万平的《缸体缸盖类铸件气孔缺陷的讨论》〔73〕,景丹的《呋喃树脂砂薄壁铸钢件热裂纹的防止对策》〔74〕等,这对于广大铸造企业起了很好的交流和相互借鉴作用。
3 结束语
新的世纪刚刚开始,回首50年来《铸造》杂志和我国砂型铸造工艺和造型材料发展所走过的路程,铸造工作者对我国的铸造事业充满信心。我国已进入W TO,这对铸造工作者是一个极好的机遇,一方面可以引进国际上先进的铸造技术,发展我国的铸造工业;另一方面,也向铸造企业提供了广阔的市场。这里,砂型铸造工艺和造型材料的技术进步将扮演重要的角色,同时也向铸造工作者提出了许多新的课题。今天中国铸造工艺水平和造型材料方面的研究水平及应用水平与世界先进水平的差距越来越小,将向全世界提供数量越来越多、质量越来越好的铸件。造型工艺和造型材料将向着高效率、高精度、高质量、无污染、少污染的方向发展,为把我国从机械制造大国变成机械制造强国而贡献力量。
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铸造黄天佑:我国砂型铸造工艺与造型材料技术发展回顾
(工艺技术)第章铸造工艺设计基础
第1章铸造工艺设计基础 § 1-1零件结构的铸造工艺性分析 § 1-2铸造工艺方案的确定 § 1-3铸造工艺参数的确定 § 1-4砂芯设计 铸造生产周期较长，工艺复杂繁多。为了保证铸件质量，铸造工作者应根据铸件特点，技术条件和生产批量等制订正确的工艺方案，编制合理的铸造工艺流程，在确保铸件质量的 前提下，尽可能地降低生产成本和改善生产劳动条件。本章主要介绍铸造工艺设计的基础知 识，使学生掌握设计方法，学会查阅资料，培养分析问题和解决问题的能力。 § 1-1零件结构的铸造工艺性分析 铸造工艺性，是指零件结构既有利于铸造工艺过程的顺利进行，又有利于保证铸件质量。 还可定义为：铸造零件的结构除了应符合机器设备本身的使用性能和机械加工的要求外，还应符合铸造工艺的要求。这种对铸造工艺过程来说的铸件结构的合理性称为铸件的铸造工艺性。 另定义：铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化 铸造工艺过程和降低成本。 铸造工艺性不好，不仅给铸造生产带来麻烦，不便于操作，还会造成铸件缺陷。因此，为了简化铸造工艺，确保铸件质量，要求铸件必须具有合理的结构。 一、铸件质量对铸件结构的要求 1 .铸件应有合理的壁厚 某些铸件缺陷的产生，往往是由于铸件结构设计不合理而造成的。采用合理的铸件结构，可防止许多缺陷。 每一种铸造合金，都有一个合适的壁厚范围，选择得当，既可保证铸件性能（机械性能）要求，又便于铸造生产。在确定铸件壁厚时一般应综合考虑以下三个方面：保证铸件达到所需要的强度和刚度；尽可能节约金属；铸造时没有多大困难。 （1 ）壁厚应不小于最小壁厚 在一定的铸造条件下，铸造合金能充满铸型的最小壁厚称为该铸造合金的最小壁厚。为了避免铸件的浇不足和冷隔等缺陷，应使铸件的设计壁厚不小于最小壁厚。各种铸造工艺条件下，铸件最小允许壁厚见表7-1?表7-5 表1-1砂型铸造时铸件最小允许壁厚（单位：mm） 合金种类铸件最大轮廓尺寸为下列值时/ mm
砂型铸造工艺流程
砂型铸造工艺流程 砂型铸造工艺流程图 制作木模-造型-熔化-浇注-落砂-冒口拆除-检验入库 熔模铸造工艺 失蜡铸造现在称为熔模铸造。这是一种很少切割或不切割的铸造工艺，是铸造行业的一项优秀技术。它被广泛使用。它不仅适用于各种类型和合金的铸造，而且可以生产出比其他铸造方法具有更高尺寸精度和表面质量的铸件，甚至复杂的、耐高温的、难以加工的、其他铸造方法难以铸造的铸件也可以通过熔模精密铸造来铸造。 熔模铸造是在古代蜡模铸造的基础上发展起来的。作为一个古老的文明，中国是最早使用这项技术的国家之一。早在公元前几百年，中国古代劳动人民就创造了这种失传的铸蜡技术，用来铸造钟鼎和具有各种精美图案和文字的器皿，如春秋时期曾侯乙墓的青铜板。曾侯乙墓雕像板的底座是多条龙缠绕在一起，首尾相连，上下交错，形成一个中间镂空的多层云纹图案。这些图案很难用普通的铸造工艺来制作，而失蜡法的铸造工艺可以利用石蜡无强度、易雕刻的特点，用普通的工具雕刻出与曾侯乙墓的雕像板相同的石蜡工艺品，然后加入浇注系统，经过上漆、脱蜡、浇注，得到精美的曾侯乙雕像板 现代熔模铸造法在20世纪40年代实际应用于工业生产当时，航空喷气发动机的发展要求制造具有复杂形状、精确尺寸和光滑表面的耐热合金部件，如叶片、叶轮和喷嘴。由于耐热合金材料难以加工，零件形状复杂，因此不可能或难以用其他方法制造。因此，需要找到一
种新的精确的成型工艺。因此，现代熔模铸造法借鉴了古代传下来的失蜡铸造法，通过对 材料和工艺的改进，在古代工艺的基础上取得了重要的发展。因此，航空工业的发展促进了熔模铸造的应用，熔模铸造的不断改进也为航空工业进一步提高性能创造了有利条件。 中国在20世纪50年代和60年代开始将熔模铸造应用于工业生产此后，这种先入为主的铸造技术得到了极大的发展，并已广泛应用于航空、汽车、机床、船舶、内燃机、燃气轮机、电信仪器、武器、医疗器械、切割工具等制造业，以及工艺品的制造。所谓的 熔模铸造工艺简单地指用易熔材料(如蜡或塑料)制作易熔模型(称为熔模或模型)，在其上涂覆几层特殊的耐火涂层，干燥并硬化形成整体外壳，然后用蒸汽或温水将外壳上的模型熔化，然后将外壳放入砂箱中，在其周围填充干砂，最后将模具放入穿透式烘烤器中进行高温烘烤(例如，当使用高强度外壳时，脱模后的外壳可以不造型直接烘烤)、模具或外壳 熔模铸件尺寸精度高，一般可达CT4-6(砂型铸造CT10~13，压铸CT5~7)。当然，由于熔模铸造工艺过程复杂，影响铸件尺寸精度的因素很多，如模具材料的收缩、熔模的变形、加热和冷却过程中模壳的线性变化、合金的收缩率以及铸件在凝固过程中的变形等。因此，普通熔模铸件的尺寸精度相对较高，但其一致性仍有待提高(使用中高温蜡材料的铸件的尺寸一致性有待提高)用 压制熔体模具时，采用型腔表面光洁度高的型材，因此熔体模具的
铸造生产中铸件造型方法的选择
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/0411436711.html, 铸造生产中铸件造型方法的选择 作者：刘晓婷 来源：《价值工程》2011年第28期 摘要：现代铸造生产不断采用新方法、新工艺、新技术和新设备，不断优化合金性能，以满足民用及航空工业对铸件质量的要求。铸造生产中造型方法选择是否合理对铸件质量和成本有着重要影响，针对生产中常见的不同形状铸件，分析提出了具体的造型方法。 Abstract: New approaches, new techniques, new technologies and new equipments are increasingly adopted in the modern casting production to constantly optimize features of alloys so as to meet the demands of civil and aeronautical industry. Whether the options of casting modeling is reasonable executed crucial impact on the quality and cost of casting parts. The essay proposed concrete approaches aiming at the common casting part in different shapes. 关键词：铸件形状；造型方法；铸造工艺；铸件质量 Key words: shapes of casting parts；modeling approaches；casting techniques；quality of casting parts 中图分类号：TG2文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）28-0042-02 0 引言 在实际生产中，由于铸件的尺寸、形状、生产批量、铸件的使用要求，以及生产条件的不同，有许多造型方法。合理选择造型方法，对于获得合格的铸件，减少制模和造型工作量，降低铸件成本和缩短生产周期都是非常重要的。 1 整体模两箱造型 此方法所用木模是一个整体，它的形状从侧面各个方向看必须是一头大一头小。也就是说木模的最大截面在一端，最小截面在相对的另一端，而且从最大截面往最小截面的截面变化是逐渐减少的（如图1所示）。 整体模两箱造型，工艺简单，工效高，铸件不易出现“偏箱”等短陷。适用于此方法造型的零件，其形状应符合表1所列条件。 图2所示零件，在h高度内，直径D相等，这样就会有许多处为最大截面。但在制模时，由于木模上增加了拔模斜度，这样最大截面就只有一处，而且是在木模端部。最大截面形状，边周是在同一平面而中部凹陷，也可看作是一平面（如图3所示）。 2 分开模两箱造型
砂型铸造的基本过程 Jun-2014
?砂型铸造的基本过程https://www.wendangku.net/doc/0411436711.html,/20111213/62031.html ?砂型铸造有六个基本步骤: 1) 把模样放入砂中制成一个模具。 2) 在浇注系统中把原型和砂子接合起来。 3) 把模样去掉。 4) 把模具的空隙用熔化了的金属填充起来。 5) 让金属冷却。 6) 把砂型模具敲掉取出铸件。 砂型铸造案例 项目导入：轴承座铸件的造型工艺方案。 铸件简图：轴承座如图2-1所示。 铸件材料：HT150。 体积参数：轮廓尺寸240mm′65mm′75mm，铸件重量约5kg。 生产性质：单件生产。 项目要求：确定铸件的造型工艺方案并完成造型操作。
图2-1 轴承座 将液体金属浇入用型砂捣实成的铸型中，待凝固冷却后，将铸型破坏，取出铸件的铸造方法称为砂型铸造。砂型铸造是传统的铸造方法，它适用于各种形状、大小及各种常用合金铸件的生产。套筒的砂型铸造过程如图2-2所示，主要工序包括制造模样型芯盒、制备造型材料、造型、制芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理与检验等。 图2-2 套筒的砂型铸造过程 铸件生产前需根据零件图绘制出铸造工艺图，铸造工艺图是在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的图形。其中包括：浇注位置，铸型分型面，型芯的数量、形状、尺寸及其固定方法，加工余量，收缩率，浇注系统，起模斜度，冒口和冷铁的尺寸和布置等。铸造工艺图是指导模样(型芯盒)设计、生产准备、铸型制造和铸件检验的基本工艺文件。砂型铸造主要工序包括： (1) 根据零件图制造模样和型芯盒； (2) 配制性能符合要求的型(芯)砂； (3) 用模样和型芯盒进行造型和造芯； (4) 烘干型芯(或砂型)并合型； (5) 熔炼金属并进行浇注； (6) 落砂、清理和检验。 2.1.1 常用造型工模具 1. 砂箱
铸造工艺设计基础
铸造工艺设计基础 铸造生产周期较长，工艺复杂繁多。为了保证铸件质量，铸造工作者应根据铸件特点，技术条件和生产批量等制订正确的工艺方案，编制合理的铸造工艺流程，在确保铸件质量的前提下，尽可能地降低生产成本和改善生产劳动条件。本章主要介绍铸造工艺设计的基础知识，使学生掌握设计方法，学会查阅资料，培养分析问题和解决问题的能力。 §1-1 零件结构的铸造工艺性分析 铸造工艺性，是指零件结构既有利于铸造工艺过程的顺利进行，又有利于保证铸件质量。 还可定义为：铸造零件的结构除了应符合机器设备本身的使用性能和机械加工的要求外，还应符合铸造工艺的要求。这种对铸造工艺过程来说的铸件结构的合理性称为铸件的铸造工艺性。 另定义：铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸造工艺过程和降低成本。 铸造工艺性不好，不仅给铸造生产带来麻烦，不便于操作，还会造成铸件缺陷。因此，为了简化铸造工艺，确保铸件质量，要求铸件必须具有合理的结构。 一、铸件质量对铸件结构的要求 1．铸件应有合理的壁厚 某些铸件缺陷的产生，往往是由于铸件结构设计不合理而造成的。采用合理的铸件结构，可防止许多缺陷。 每一种铸造合金，都有一个合适的壁厚范围，选择得当，既可保证铸件性能（机械性能）要求，又便于铸造生产。在确定铸件壁厚时一般应综合考虑以下三个方面：保证铸件达到所需要的强度和刚度；尽可能节约金属；铸造时没有多大困难。 （1）壁厚应不小于最小壁厚 在一定的铸造条件下，铸造合金能充满铸型的最小壁厚称为该铸造合金的最小壁厚。为了避免铸件的浇不足和冷隔等缺陷，应使铸件的设计壁厚不小于最小壁厚。各种铸造工艺条件下，铸件最小允许壁厚见表7-1～表7-5 合金种类铸件最大轮廓尺寸为下列值时/㎜ ﹤200200-400400-800800-12501250-2000﹥ 2000 碳素铸钢 低合金钢 高锰钢 不锈钢、耐热钢灰铸铁 孕育铸铁 （HT300以上）球墨铸铁8 8-9 8-9 8-11 3-4 5-6 3-4 9 9-10 10 10-12 4-5 6-8 4-8 11 12 12 12-16 5-6 8-10 8-10 14 16 16 16-20 6-8 10-12 10-12 16～18 20 20 20-25 8-10 12-16 12-14 20 25 25 - 10-12 16-20 14-16铸件最大轮廓为下列值时mm
铸造中手工造型的定义和方法
手工造型 一、手工造型的定义 手工造型是全部用手工或手动工具完成的造型工序。手工造型操作灵活、适应性广、工艺装备简单、成本低，但其铸件质量差、生产率低、劳动强度大、技术水平要求高，所以手 工造型主要用于单件小批生产，特别是重型和形状复杂的铸件。
二、手工造型的方法： 1、根据砂型的不同特征： 两箱造型、三箱造型、脱箱造型、地坑造型、组芯造型； 2、根据模样的不同特征： 整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活块造型、刮板造型。 1）两箱造型：两箱造型是造型的最基本方法，铸型由成对的上型和下型构成，操 作简单。适用于各种生产批量和各种大小的铸件。 2）三箱造型：三箱造型的铸型由上、中、下三型构成。中型高度需与铸件两个 分型面的间距相适应。三箱造型操作费工。主要适用于具有两个分型面的单件、小批生产的铸件。 3）脱箱造型：主要采用活动砂箱来造型，在铸型合型后，将砂箱脱出，重新用于 造型。一个砂箱可制出许多铸型。金属浇注时为防止错型，需用型砂将铸型周围填紧，也 可在铸型上套箱。常用于生产小铸件，因砂箱无箱带，故砂箱一般小于400mm。 4）地坑造型：地坑造型是利用车间地面砂床作为铸型的下箱。大铸件需在砂床下 面铺以焦炭，埋上出气管，以便浇注时引气。
5）组芯造型：组芯造型是用若干块砂芯组合成铸型，而无需砂箱。它可提高铸 件的精度，但成本高。适用于大批量生产形状复杂的铸件。 6）整模造型：整模造型的模样是整体的，分型面是平面，铸型型腔全部在半个 铸型内，其造型简单，铸件不会产生错型缺陷。适用于铸件最大截面在一端，且为平面的铸 件。 7）挖砂造型：挖砂造型的模样是整体的，但铸件分型面为曲面。为便于起模，造 型时用手工挖去阻碍起模的型砂、其造型费工、生产率低，工人技术水平要求高。用于分型面不是平面的单件、小批生产铸件。 8）假箱造型：为克服挖砂造型的挖砂缺点，在造型前预先做个底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎不参予浇注，故称假箱。比挖砂造型操作简单，且分型面整齐。适用于成批生产中需要挖砂的铸件。
砂型-压铸铸造工艺详解1
铸造（founding） 铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛胚因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间．铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一。 铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。铸造工艺通常包括：①铸型（使液态金属成为固态铸件的容器）准备，铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型，铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素；②铸造金属的熔化与浇注，铸造金属（铸造合金）主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金；③铸件处理和检验，铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。 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。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、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
铝合金砂型铸造工艺
铝合金砂型铸造工艺 摘要：介绍了砂型铸造的生产过程及特点，包含了铸造工艺简介，并且以此为基础进一步涉入铝合金砂型铸造工艺。其中阐述了铝合金砂型铸造气孔缺陷研究及消除砂型铸造铝合金铸件气孔缺陷探索等。 关键字：砂型铸造铝合金 铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约在公元前1700～前1000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。铸造是指将室温中为液态但不久后将固化的物质倒入特定形状的铸模待其凝固成形的加工方式。被铸物质多为原为固态但加热至液态的金属（例：铜、铁、铝、锡、铅等），而铸模的材料可以是沙、金属甚至陶瓷。因应不同要求，使用的方法也会有所不同。 随着科技的进步与铸造业的蓬勃发展，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。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。 砂型铸造——在砂型中生产铸件的铸造方法。 钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。 砂型铸造所用铸型一般由外砂型和型芯组合而成。为了提高铸件的表面质量，常在砂型和型芯表面刷一层涂料。涂料的主要成分是耐火度高、高温化学稳定性好的粉状材料和粘结剂，另外还加有便于施涂的载体（水或其他溶剂）和各种附加物。 一、砂型铸造的生产过程及特点 砂型铸造适合于在各种生产条件下，生产各种合金的铸件。 二、砂型铸造工艺简介（如图一） 砂型铸造工艺包括造型、熔炼与浇注、落砂与清理等工序。
有色金属手工砂型铸造操作工艺
有色金属手工砂型铸造操作工艺 有色金属手工砂型铸造操作工艺 手工砂型铸造操作工艺 一、配砂 1、湿型砂,选用红砂或石英砂加3-5%的水过筛既可循环使用。 2、型面砂,选用70-140目水洗砂加入膨润土(或白泥),加水用混砂机混制碾 压而成。 碾压工艺:原砂+膨润土混合碾压2-3分钟+水再碾压3-5分钟即可。 质量要求:含水量4%~5% 湿压强度60~100kpa 透气率>50 3、干型背砂。选用40-70目过筛砂,粘土选用白泥 碾压工艺:原砂+膨润土混合碾压2-3分钟+水再碾压3-5分钟即可。(碾压工 艺同上) 制芯砂。黏土砂芯用干型背砂既可。油砂芯选用70-140目水洗砂,黏结剂用 桐油或合脂油。碾压工艺:原砂+黏结剂混合碾压5~8分钟。质量要求:干拉强度 6~9Mpa 透气率>100。 4、制芯砂。黏土砂芯用干型背砂既可。油砂芯选用70-140目水洗砂,黏结剂用桐油或合脂油。碾压工艺:原砂+黏结剂混合碾压5~8分钟。质量要求:干拉强度6~9Mpa 透气率>100。 5、自硬树脂砂型、芯。大型、芯原砂选用40-70目水洗砂,中小型芯选用 70-140目水洗砂,树脂选用中氮树脂或有色铸件专用树脂,固化剂选用磺酸,其配方:
树脂加入量为砂子重量的0.8%-1.5%,固化剂加入量为树脂加入量的40%-50%。混砂工艺:原砂+固化剂用混砂机混拌均匀,然后加入树脂混碾1~2分钟出砂,混好的砂必须在可使用时间内用完。 6、用热芯盒机器射芯选用低发气量的覆膜砂。 7、涂料。自制涂料用石墨粉(铅粉)或小鳞片铅粉加入白泥,用机械搅拌而成,或用成品涂料。 二、造型 1、造型前的准备工作 1)熟悉零件图纸和工艺文件,研究操作顺序和操作要点,检查模样(含浇注系统)是否完整合格,并腊样。 2)检查造型底板是否符合要求。 3)检查砂箱不破损、断裂和少吊把。核对砂箱尺寸及吃砂量是否符合工艺要求。 4)砂箱的吃砂量参考资料: 砂箱分类砂箱平均尺寸 ≤500 模样四周吃砂量 ≥40 浇冒口吃砂量 ≥30 模样顶部吃砂量 15~20
砂型铸造实习报告
砂型铸造实习报告 篇1：砂型铸造实习报告钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。砂型铸造所用铸型一般由外砂型和型芯组合而成。为了提高铸件的表面质量，常在砂型和型芯表面刷一层涂料。涂料的主要成分是耐火度高、高温化学稳定性好的粉状材料和粘结剂，另外还加有便于施涂的载体(水或其他溶剂)和各种附加物。 铸造分类铸造分类主要有砂型铸造和特种铸造两大类。 1 普通砂型铸造，利用砂作为铸模材料，又称砂铸，翻砂，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类，但并非所有砂均可用以铸造。好处是成本较低，因为铸模所使用的沙可重复使用;缺点是铸模制作耗时，铸模本身不能被重复使用，须破坏后才能取得成品。 2特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造(如熔模铸造、泥型铸造、壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造，消失模铸造等)和以金属为主要铸型材料的特种铸造(如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等)两类。 砂型材料 制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。最常用
的铸造砂是硅质砂。硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。为使制成的砂型和型芯具有一定的强度，在搬运、合型及浇注液态金属时不致变形或损坏，一般要在铸造中加入型砂粘结剂，将松散的砂粒粘结起来成为型砂。应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。 1.粘土湿砂型 以粘土和适量的水为型砂的主要粘结剂，制成砂型后直接在湿态下合型和浇注。湿型铸造历史悠久，应用较广。湿型砂的强度取决于粘土和水按一定比例混合而成的粘土浆。型砂一经混好即具有一定的强度，经舂实制成砂型后，即可满足合型和浇注的要求。因此型砂中的粘土量和水分是十分重要的工艺因素。 优点：①粘土的资源丰富、价格便宜。②使用过的粘土湿砂经适当的砂处理后，绝大部分均可回收再用。③制造铸型的周期短、工效高。④混好的型砂可使用的时间长。⑤砂型舂实以后仍可容受少量变形而不致破坏，对拔模和下芯都非常有利。 缺点：①混砂时要将粘稠的粘土浆涂布在砂粒表面上，需要使用有搓揉作用的高功率混砂设备，否则不可能得到质量良好的型砂。②由于型砂混好后即具有相当高的强度,造
铸造工艺流程介绍
铸造生产的工艺流程 铸造生产就是一个复杂的多工序组合的工艺过程,它包括以下主要工序: 1)生产工艺准备,根据要生产的零件图、生产批量与交货期限,制定生产工艺方案与工艺文件,绘制铸造工艺图; 2)生产准备,包括准备熔化用材料、造型制芯用材料与模样、芯盒、砂箱等工艺装备; 3)造型与制芯; 4)熔化与浇注; 5)落砂清理与铸件检验等主要工序。 成形原理 铸造生产就是将金属加热熔化,使其具有流动性,然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中,在重力或外力(压力、离心力、电磁力等)的作用下充满型腔,冷却并凝固成铸件(或零件)的一种金属成形方法。 图1 铸造成形过程
铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度与表面粗糙度要求,直接作为零件使用。 型砂的性能及组成 1、型砂的性能 型砂(含芯砂)的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率与溃散性等。 2、型砂的组成 型砂由原砂、粘接剂与附加物组成。铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形与多角形的海砂、河砂或山砂等。铸造用粘接剂有粘土(普通粘土与膨润土)、水玻璃砂、树脂、合脂油与植物油等,分别称为粘土砂,水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂与植物油砂等。为了进一步提高型(芯)砂的某些性能,往往要在型(芯)砂中加入一些附加物,如煤份、锯末、纸浆等。型砂结构,如图2所示。 图2 型砂结构示意图 工艺特点 铸造就是生产零件毛坯的主要方法之一,尤其对于有些脆性金属或合金材料(如各种铸铁件、有色合金铸件等)的零件毛坯,铸造几乎就是唯一的加工方法。与其它加工方法相比,铸造工艺具有以下特点: 1)铸件可以不受金属材料、尺寸大小与重量的限制。铸件材料可以就是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金与各种特殊合金材料;铸件可以小至几克,大到数百吨;铸件壁厚可以从0.5毫米到1米左右;铸件长度可以从几毫米到十几米。 2)铸造可以生产各种形状复杂的毛坯,特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯,如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。 3)铸件的形状与大小可以与零件很接近,既节约金属材料,又省切削加工工时。 4)铸件一般使用的原材料来源广、铸件成本低。 5)铸造工艺灵活,生产率高,既可以手工生产,也可以机械化生产。 铸件的手工造型 手工造型的主要方法 砂型铸造分为手工造型(制芯)与机器造型(制芯)。手工造型就是指造型与制芯的主要工作均由手工完成;机器造型就是指主要的造型工作,包括填砂、紧实、起模、合箱等由造型机完成。泊头铸造工量具友介绍手工造型的主要方法: 手工造型因其操作灵活、适应性强,工艺装备简单,无需造型设备等特点,被广泛应用于单件小批量生产。但手工造型生产率低,劳动强度较大。手工造型的方法很多,常用的有以下几种: 1. 整模造型 对于形状简单,端部为平面且又就是最大截面的铸件应采用整模造型。整模造型操作简便,造型时整个模样全部置于一个砂箱内,不会出现错箱缺陷。整模造型适用于形状简单、最大截面在端部的铸件,如齿轮坯、轴承座、罩、壳等(图2)。
砂型铸造工艺设计步骤
砂型铸造工艺设计步骤 1、设计铸件图 根据零件图及相关技术要求设计铸件图，设计时涉及技术内容依次为零件铸造工艺性、铸件尺寸公差、机械加工余量、工艺肋、铸件最小铸出孔和槽。 2、设计铸造工艺图 （1）铸造毛坯三维成形 利用现代计算机辅助设计手段可以根据二维零件图绘制三维铸件实体，如果设计部门给出三维零件图，可在三维零件图基础上直接绘制三维铸件实体图。通过三维实体图绘制，可以得到准确的铸造毛坯重量。铸件形状复杂时，三维实体绘制显得更有必要。 （2）毛坯形体解析 目的是多角度分析铸造毛坯空间形状和结构特点，发现铸件厚大断面和热节位置分布，计算毛坯分体几何模数（若工艺设计需要），为后续的铸造方案确定和工艺参数设计做准备。 （3）工艺方案和参数确定 目的是确定铸件浇注位置、分型面、铸件线收缩率与模样放大率、起模斜度、非加工壁厚负余量、反变形量、工艺补正量、分型负数、浇冒口切割余量、铸件在砂型内冷却时间以及压铁重量计算和去压铁时间选择、起吊重量计算和铸件吊轴设计。 （4）砂芯设计 目的是形成铸件内腔或复杂外轮廓形状，包括砂芯设置、砂芯固定、砂芯定位、芯头尺寸和间隙、砂芯负数、芯撑、芯骨以及砂芯排气、拼合与预装配设计。
（5）补缩系统设计 目的是补充铸件凝固过程中的液态收缩，使铸造毛坯内部致密。包括冒口配置、冒口补缩距离设计、补贴设计、冷铁设计以及冒口尺寸计算。 （6）出气孔设计 目的是使铸件充型时型腔内气体（空气或铸型受热后产生的气体等）顺利排出，避免铸件内产生气孔缺陷。 （7）浇注系统设计 目的是设计出合理的液态金属进入铸型型腔的通道。 （8）生成铸造工艺图 （9）设计铸型装配图 在成批生产的铸件或重要的单件上使用。 3、铸造工装设计 在造型线上成批生产重要铸件时采用。内容包括模样、模板、芯盒、砂箱以及其他工艺装备设计。 4、铸造工艺卡 根据前述步骤产生的设计结果填写铸造工艺卡，用于指导工艺实施。
砂型铸造工艺流程
砂型铸造工艺流程 砂型铸造——在砂型中生产铸件的铸造方法。 钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。 砂型铸造所用铸型一般由外砂型和型芯组合而成。为了提高铸件的表面质量，常在砂型和型芯表面刷一层涂料。涂料的主要成分是耐火度高、高温化学稳定性好的粉状材料和粘结剂，另外还加有便于施涂的载体（水或其他溶剂）和各种附加物。[编辑本段]原料及工艺砂型制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。最常用的铸造砂是硅质砂。硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。为使制成的砂型和型芯具有一定的强度，在搬运、合型及浇注液态金属时不致变形或损坏，一般要在铸造中加入型砂粘结剂，将松散的砂粒粘结起来成为型砂。应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。 粘土湿砂型以粘土和适量的水为型砂的主要粘结剂，制成砂型后直接在湿态下合型和浇注。湿型铸造历史悠久，应用较广。湿型砂的强度取决于粘土和水按一定比例混合而成的粘土浆。型砂一经混好即具有一定的强度，经舂实制成砂型后，即可满足合型和浇注的要求。因此型砂中的粘土量和水分是十分重要的工艺因素。 粘土湿砂型铸造的优点是：①粘土的资源丰富、价格便宜。②使用过的粘土湿砂经适当的砂处理后，绝大部分均可回收再用。③制造铸型的周期短、工效高。④混好的型砂可使用的时间长。⑤砂型舂实以后仍可容受少量变形而不致破坏，对拔模和下芯都非常有利。缺点是：①混砂时要将粘稠的粘土浆涂布在砂粒表面上，需要使用有搓揉作用的高功率混砂设备，否则不可能得到质量良好的型砂。②由于型砂混好后即具有相当高的强度,造型时型砂不易流动，难以舂实,手工造型时既费力又需一定的技巧，用机器造型时则设备复杂而庞大。③铸型的刚度不高，铸件的尺寸精度较差。④铸件易于产生冲砂、夹砂、气孔等缺陷。 20世纪初铸造业开始采用辗轮式混砂机混砂，使粘土湿型砂的质量大为改善。新型大
铸造方法的类别
铸造方法的类别 铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛胚因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间．铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一。铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。铸造工艺通常包括：①铸型（使液态金属成为固态铸件的容器）准备，铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型，铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素；②铸造金属的熔化与浇注，铸造金属（铸造合金）主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金；③铸件处理和检验，铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。 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。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、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。 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、
详解砂型铸造工艺技术
?砂型铸造的基本过程?砂型铸造有六个基本步骤: 1) 把模样放入砂中制成一个模具。 2) 在浇注系统中把原型和砂子接合起来。 3) 把模样去掉。 4) 把模具的空隙用熔化了的金属填充起来。 5) 让金属冷却。 6) 把砂型模具敲掉取出铸件。 砂型铸造案例 项目导入：轴承座铸件的造型工艺方案。 铸件简图：轴承座如图2-1所示。 铸件材料：HT150。 体积参数：轮廓尺寸240mm′65mm′75mm，铸件重量约5kg。 生产性质：单件生产。 项目要求：确定铸件的造型工艺方案并完成造型操作。
图2-1 轴承座 将液体金属浇入用型砂捣实成的铸型中，待凝固冷却后，将铸型破坏，取出铸件的铸造方法称为砂型铸造。砂型铸造是传统的铸造方法，它适用于各种形状、大小及各种常用合金铸件的生产。套筒的砂型铸造过程如图2-2所示，主要工序包括制造模样型芯盒、制备造型材料、造型、制芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理与检验等。 图2-2 套筒的砂型铸造过程 铸件生产前需根据零件图绘制出铸造工艺图，铸造工艺图是在零件图上用各种工艺符号及参数表示出铸造工艺方案的图形。其中包括：浇注位置，铸型分型面，型芯的数量、形状、尺寸及其固定方法，加工余量，收缩率，浇注系统，起模斜度，冒口和冷铁的尺寸和布置等。铸造工艺图是指导模样(型芯盒)设计、生产准备、铸型制造和铸件检验的基本工艺文件。砂型铸造主要工序包括： (1) 根据零件图制造模样和型芯盒； (2) 配制性能符合要求的型(芯)砂； (3) 用模样和型芯盒进行造型和造芯； (4) 烘干型芯(或砂型)并合型； (5) 熔炼金属并进行浇注； (6) 落砂、清理和检验。 2.1.1 常用造型工模具 1. 砂箱
铸造工艺学课程设计
题目：工艺学课程设计 学院： 专业：材料成型机控制工程班级： 学号： 姓名： 指导老师：
前言 铸造工艺学课程是培养学生熟悉对零件及产品工艺设计的基本内容、原则、方法和步骤以及掌握铸造工艺和工装设计的基本技能的一门主要专业课。课程设计则是铸造工艺学课程的实践性教学环节，同时也是我们铸造专业迎来的第一次全面的自主进行工艺和工装设计能力的训练。在这个为期两周的过程里，我们有过紧张，有过茫然，有过喜悦，从中感受到了学习的艰辛，也收获到了学有所获的喜悦，回顾一下，我觉得进行铸造工艺学课程设计的目的有如下几点： 通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用铸造工艺学课程和其他先修课程的的理论与实际知识去分析和解决实际问题的能力。 通过制定和合理选择工艺方案，正确计算零件结构的工作能力，确定尺寸，掌握了浇冒口的作用及其原理，具有正确设计浇冒口系统的初步能力；掌握铸造工艺和工装设计的基本技能。 熟悉型砂必须具备的性能要求，原材料的基本规格及作用，并初步具备分析和解决型砂有关问题的能力。 熟悉涂料的作用、基本组成及质量的控制；了解提高铸件表面质量和尺寸精度的途径。 了解合金在铸造过程中容易产生的铸造缺陷以及采取相关的防止途径，并初步具备分析、解决这类缺陷的基本解决途径 学习进行设计基础技能的训练，例如：计算、绘图、查阅设计资料和手册等。
目录 第一章零件铸造工艺分析 (4) 1.1零件基本信息 (4) 1.2材料成分要求 (4) 1.3铸造工艺参数的确定 (4) 1.3.1铸造尺寸公差和重量公差 (5) 1.3.2机械加工余量 (5) 1.3.3铸造收缩率 (5) 1.3.4拔模斜度 (5) 1.4其他工艺参数的确定 (5) 1.4.1工艺补正量 (5) 1.4.2分型负数 (5) 1.4.3非加工壁厚的负余量 (5) 1.4.4反变形量 (5) 1.4.5分芯负数 (6) 第二章铸造三维实体造型 (6) 2.1上冠件图纸技术要求 (6) 2.2上冠件结构工艺分析 (6) 2.3基于UG零件的三维造型 (6) 2.3.1软件简介 (6) 2.3.2零件的三维造型图 (6) 第三章铸造工艺方案设计 (7) 3.1工艺方案的确定 (7) 3.1.1铸造方法 (7) 3.1.2型（芯）砂配比 (8) 3.1.3混砂工艺 (8) 3.1.4铸造用涂料、分型剂及修补材料 (8) 3.2铸造熔炼 (8) 3.2.1熔炼设备 (9) 3.2.2熔炼工艺 (9) 3.3分型面的选择 (9) 3.4砂箱大小及砂箱中铸件数目的确定 (10) 3.5砂芯设计及排气 (11) 3.5.1芯头的基本尺寸 (11) 3.5.2芯撑、芯骨的设计 (12) 3.5.3砂芯的排气 (12) 第四章浇冒系统的设计及计算 (12) 4.1浇注系统的类型及选择 (12) 4.2浇注位置的选择 (12)
砂型铸造的工艺过程一般由造型
1.砂型铸造的工艺过程一般由造型，造芯，烘干，合型，浇注，落砂，清理及检验组成。 2.按一定比例配合的造型材料经过混制，符合造型要求的混合材料称为型砂。 3.按一定比例配合的造型材料，经过混制，符合造芯要求的混合材料称为芯砂。 4.型砂，芯砂应具有可塑性，强度，耐火性，透气性，退让型这五个方面的性能要求。 5.用造型混合材料及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型，造型可分为手工造型，机器造型和自动化造型。 6.常用的手工造型方法有有箱造型，脱箱造型，地坑造型和刮板造型。 7.制造型芯的过程称为造芯，造芯可分为手工造芯和机器造芯。 8.浇筑系统又称为浇口，通常由浇口杯，直交道，横交道和内交道组成。 9.冒口是铸造内存储供补缩铸件用熔融金属的空腔，冒口除起补缩作用外，还起排气和集渣的功能。 10.影响铸件质量的两个重要因素为浇注温度和浇注速度。 11.浇注速度的单位为kg/s,m/s,km/s,L/S. 12.铸件常见的缺陷有气孔，缩孔，砂眼，沾砂，裂纹。
1.按成形方式不同，锻造分为自由锻和模锻。 2.使板料经分离或成型而得到制件的工艺统称为冲压，冲压的基本工序可分为分离工序和成型工序两大类。 3.金属加热的目的是提高塑性，降低变形低抵抗力并使内部组织均匀。 4.锻造温度范围是指锻件的始锻温度和终锻温度的温度间隔。 5.加热时胚料表面温度升高的速度称为加热速度，加热速度单位km/h,km/s。 6.锻件的冷却方式有空冷，堆冷，坑冷，灰砂冷，炉冷。 7.自由锻常用设备有空气锤和水压机。 8.自然锻的基本工序分为基本工序，辅助工序和精整工序。 9.自然锻的基本工序包括憞粗，拔长，冲孔，弯曲，切割。 10.模锻分胎膜和模锻两大类，而胎膜又分成制呸整形模，成型模和切边冲孔模。 1.按焊接过程中被金属所处状态不同，焊接可分为熔焊，压焊和钎焊。 2.焊条电弧焊的焊接电源分直流弧焊发电机，交流弧焊变压
支撑台铸造工艺设计汇总
目录 1绪论 (2) 2 材料的确定 (3) 3 结构工艺分析 (4) 4 工艺方案的设计 (5) 4.1铸型种类及造型方法的确定 (5) 4.2分型面的选择 (5) 4.3铸件浇注位置的确定 (6) 5 铸件工艺参数的确定 (8) 5.1加工余量 (8) 5.2起模斜度及圆角确定 (10) 5.3铸出孔 (10) 5.4型芯及型芯头选择 (10) 6 浇注系统的设置 (11) 6.1浇注系统作用与结构分析 (11) 6.2浇口杯和直浇道 (11) 6.3横浇道和内浇道 (11) 6.4各组元截面尺寸确定 (11) 6.5冒口及尺寸确定 (13) 7 铸件工艺图和铸件图 (14) 附录 (15) 总结 (16) 参考文献 (17)
1 绪论 铸造工艺是应用铸造有关理论和系统知识生产铸件的技术和方法。包括铸件工艺，浇注系统，补缩系统，出气孔，激冷系统，特种铸造工艺等内容。就是将液态合金注入到与零件尺寸、形状相适应的铸型空腔内使之冷却、凝固，制备铸件的工艺方法。现代科学技术的发展，要求铸件具有高的力学性能、尺寸精度和低的表面粗糙值；要求具有某些特殊性能，如耐热、耐蚀、耐磨等，同时还要求生产周期短，成本低。合理的铸件结构是获得优质铸件的前提，是简化铸造工艺，提高生产率，降低生产成本的根本方法。需铸造的零件结构不仅满足工作性能和力学性能的要求，同时还应满足铸造工艺、方法及合金铸造性能的基本要求，这样才能达到优质、高产、低耗的效果。 铸造工艺设计中最重要的环节就是工艺方案，其主要包括零件结构分析和铸造工艺方案分析两部分内容。根据零件的结构特点、技术要求和生产批量等条件确定其铸造工艺，绘制铸造工艺图和铸型图；然后依据绘制的铸造工艺图，结合所选定得造型方案和工艺卡，便可绘制出模样图及铸型图。