翻砂鑄造知識鑄造木模、金屬鋁模

1、鑄造木模、金屬鋁模8金屬模是用金屬做的模子，翻砂模是翻砂用的模型，即造型用的模型，包括木模、金屬模、樹脂模，塑料模。金屬模又包括鋁模、鐵模、鋼模等等。鑄件模具主要分為金屬模、塑料模、木模具、泡沫模四大類，這是按照使用壽命 排列的順序，價格也是依次降低。砂型鑄造，如果零件表面要求高，批量大，一般會采用金屬模具進行造型，其次 會選用塑料模（樹脂模具）造型，這兩種模具成本較高，但零件尺寸能的以有效 保證；假如零件表面要求不是很高，或?qū)儆谛∨繂渭a(chǎn)的，一般采用木模具 造型，成本低！泡沫模主要用于消失模鑄造，尺寸精度很高，但是一次性投入較 大，泡沫不能回用。而對于復(fù)雜鑄件內(nèi)腔來說，如柴油機缸蓋水腔、

2、排氣管等等，一般的金屬模是無 法保證的，這個要根據(jù)工藝特點制作特殊的用于熱 （冷）芯盒生產(chǎn)的專用金屬模 具。翻砂是將熔化的金屬澆灌入鑄型空腔中，冷 卻凝固后而獲得產(chǎn)品的生產(chǎn)方法。在汽車制 造過程中，采用鑄鐵制成毛坯的零件很多， 約占全車重量的 60%左右，如氣缸體、變速 器箱體、轉(zhuǎn)向器殼體、后橋殼體、制動鼓、 各種支架等。制造鑄鐵件通常采用砂型。砂 型的原料以砂子為主，并與粘結(jié)劑、水等混 合而成。砂型材料必須具有一定的粘合強度，以便被塑成所需的形狀并能 抵御高溫鐵水的沖刷而不會崩塌。為了使砂型內(nèi)塑成與鑄件形狀相符的空腔，必須先用木材制成模型，稱為木模。熾熱的鐵水冷卻后體積會縮小， 因此，木模的

3、尺寸需要在鑄件原尺寸的基礎(chǔ)上按收縮率加大，需要切削加 工的表面相應(yīng)加厚?？招牡蔫T件需要制成砂芯子和相應(yīng)的芯子木模（芯盒）有了木模，就可以翻制空腔砂型。在制造砂型時，要考慮上下砂箱怎樣分 開才能把木模取出，還要考慮鐵水從什么地方流入，怎樣灌滿空腔以便得 到優(yōu)質(zhì)的鑄件。砂型制成后，就可以澆注，也就是將鐵水灌入砂型的空腔中。澆注時，鐵水溫度在12501350度，熔煉時溫度更高。然后還要經(jīng)過除砂、修復(fù)、打磨等過程，才能夠成為一件合格鑄件。鑄造砂鑄造砂鑄造生產(chǎn)中用來配制型砂和芯砂的一種顆粒狀耐火材料。在用粘土作為型砂粘結(jié)劑的情況下，每生產(chǎn) 1噸合 格鑄件，大約需要補充 1噸新砂，因此在砂型鑄造生產(chǎn)中 鑄

4、造砂的用量最大。簡史中國在公元17世紀已使用硅砂作造型材料，用于制造鐘、鏡、鍋和火 炮等鑄件。但早期使用的多為含粘土的天然硅砂即山砂和河砂，它有較好 的可塑性，可直接用于制造鑄型和型芯，適于 當(dāng)時手工生產(chǎn)的條件。鑄件進入工業(yè)化的大規(guī) 模生產(chǎn)后，特別是造型機械化后，這種含粘土 的天然硅砂性能的均一性差，型砂的質(zhì)量難以 控制，不能滿足工藝要求，因此開始建砂廠， 對天然硅砂進行水洗、擦洗、精選，得到各種 高質(zhì)量硅砂?；?qū)⒐枋扑橹瞥傻娜斯す枭?。同時，也擴大了各種非硅質(zhì)砂的使用。樹脂砂造型造芯工藝的應(yīng)用和發(fā)展， 對鑄造用砂的質(zhì)量又提出了更高的要求，如細粉少，比表面積小，耗酸值 低等。止匕外，對砂粒大小

5、形狀和粒度分布狀況也有了新的要求。一些缺乏 優(yōu)質(zhì)砂源的國家還發(fā)展了硅砂浮選技術(shù)，以提高硅砂的品位和質(zhì)量。基本要求鑄造砂應(yīng)滿足以下的要求：較高的純度和潔凈度，以硅砂為例，鑄鐵用砂要求 SiO2含量在90犯上，較大的鑄鋼件則要求SiO2含量在97%上；高的耐火度和熱穩(wěn)定性：適宜的顆粒形狀和顆粒組成；不易被液 態(tài)金屬潤濕；價廉易得。顆粒形狀和組成鑄造砂的顆粒形狀和顆粒組成對型砂的流動性、緊實性、透氣性、強 度和抗液態(tài)金屬的滲透性等性能有影響，是鑄造砂質(zhì)量的重要指標。顆粒形狀鑄造砂的形狀一般分 3種。圓形砂：顆粒為球形或接近于球形，表面 光潔，沒有突出的棱角。多角形砂：顆粒成多角形，且多為鈍角。尖角形

6、砂：顆粒成尖角形，且銳角較多。鑄造砂的顆粒形狀一般以角形系數(shù)（砂 粒實際比表面積/球形砂粒理論比表面積之比）來表示。（見圖）顆粒組成砂子的顆粒組成是用篩號來表示的，測定的方法是將經(jīng)水洗去泥分烘 干后的干砂倒入標準篩，再放到篩砂機上篩分，篩分后將各篩子上停留的 砂子分別稱重，通常用標準篩篩分后砂粒最集中的3個相鄰篩子的頭尾篩號表示顆粒組成。種類和用途鑄造砂按礦物組成不同分為石英砂和特種砂兩大類，石英砂俗稱硅砂。硅砂主要礦物組成為石英，主要化學(xué)成分為SiO2。天然硅砂：因其化學(xué)成分，粒度組成不同，分別用于有色合金鑄件、鑄鐵件及中小型鑄鋼件的 型砂和芯砂。精選天然硅砂：用于以有機物作為粘結(jié)劑的各種鑄

7、鋼件型 砂和芯砂。人工硅砂：用于精鑄、打爐襯或鑄鋼件的型砂和芯砂。非硅質(zhì)砂非硅質(zhì)砂種類較多，用途各異。石灰石砂：由石灰?guī)r破碎而成，主 要礦物組成是 CaCO3用于鑄鋼件的型砂和芯砂。皓砂：主要礦物組成是ZrO2- SiO2,用于大型鑄鋼件及合金鋼件的芯砂或砂型的面砂，或?qū)⑵浞?料用作涂料。鎂砂：主要礦物組成是 MgO用于高鉆鋼鑄件的面砂、芯砂, 其粉料可用作涂料。銘鐵礦砂：主要礦物組成是銘鐵礦FeO- Cr2O3用于大型或特殊鑄鋼件的面砂、芯砂，其粉料可用作涂料。剛玉砂：主要 礦物組成是剛玉 a -A12O3 ,用于熔模、陶瓷型鑄造的制殼材料。橄欖石 砂：主要礦物組成是橄欖石 （MgFe）2S

8、iO4 ,用于鑄鐵件、有色合金鑄件以及 高鉆鋼鑄件的型砂和芯砂。資源自然界中硅砂資源充足，但適合鑄造用的SiO2含量高的天然硅砂并不太多。中國于1951年開始，對境內(nèi)的鑄造砂資源陸續(xù)進行了普查，但主要 限于交通干線和主要工業(yè)城市附近。普查結(jié)果表明，中國可用于鑄造的大 然硅砂資源十分豐富，分布范圍很廣。內(nèi)蒙古哲里木盟，天然硅砂儲藏量 達數(shù)億噸，具顆粒形狀接近圓形，SiO2含量為90%&右，非常適合工業(yè)鑄造。福建晉江、東山的海砂， SiO2含量為9498%江西的都昌、星子、 永修縣均有大量第四紀河湖相積沉硅砂，SiO2含量為90屹右，含鐵量低，堿性氧化物少，粒度均勻，是較好的湖砂。廣州、湖

9、南等地有豐富的易破 碎的風(fēng)化砂巖，可加工成人工硅砂，其 SiO2含量在96犯上，可用于鑄鋼 件的生產(chǎn)。型芯俗稱“泥芯”、“芯子”。鑄造時用以形成鑄件 內(nèi)部結(jié)構(gòu)，常由原砂和粘結(jié)劑（水玻璃、樹脂等） 配成的芯砂，在芯盒中手工或機器（如吹芯機、 射芯機等）制成。芯盒用木材或金屬制成。在澆鑄 前裝置在鑄型內(nèi)，金屬液澆入冷凝后，出砂時將 它清除，在鑄件中即可形成空腔。為增加型芯強 度，通常在型芯內(nèi)安置由鐵絲或鑄鐵制成的骨架， 稱“芯骨”（俗稱“泥芯骨”或“芯鐵”）0在 金屬型鑄造中，常用金屬制的型芯，在金屬凝固 后及時拔除。在成批或大量生產(chǎn)較復(fù)雜的鑄件（如氣缸頭等）、生產(chǎn)大型 鑄件時，型芯亦用以組成鑄型

10、，即稱“組芯造型”。過去常用黏土、植物油、合脂作型芯黏結(jié)劑，現(xiàn)已組逐步被淘汰。現(xiàn)在，小批量生產(chǎn)鑄件用自硬樹脂、自硬水玻璃組作型芯黏結(jié)劑，大批量生產(chǎn)鑄件用熱芯盒、冷芯盒、 覆膜砂工藝做型芯。圖中，23為斜型芯砂芯core sand 鑄造生產(chǎn)中用于制造型芯的材料，一般由鑄造砂、型砂粘結(jié) 劑和輔加物等造型材料按一定的比例混合而成。型芯在鑄型中大部分被高 溫的液態(tài)金屬所包圍，而支撐定位部分的尺寸一般較小，因此芯砂除應(yīng)具 有一般型砂的性能外，還要求有較高的強度、透氣性、退讓性和潰散性。 芯砂按所用粘結(jié)劑不同分為粘土芯砂、水玻璃芯砂、油芯砂、合脂芯砂、 樹脂芯砂等。形狀簡單的型芯，一般可用粘土芯砂制成；形

11、狀復(fù)雜、斷面 較細較薄、要求干強度高、潰散性好的型芯，則使用油芯砂、合脂芯砂或 樹脂芯砂。植物油砂芯可獲得十分光潔的鑄件，但所用的桐油、亞麻仁油、 改性米糠油等，貨源稀缺，價格昂貴。因此中國自1963年開始廣泛采用制皂工業(yè)制取合成脂肪酸后的殘渣（簡稱為合脂）作粘結(jié)劑。這種芯砂具有近似油芯砂的干強度、退讓性和潰散性。使用油芯砂和合脂芯砂制造砂芯時， 有硬化前芯子強度相當(dāng)?shù)汀⒁鬃冃?、硬化速度慢、生產(chǎn)周期長、需要烘干等問題，影響鑄件的尺寸精度和生產(chǎn)效率。用樹脂作為粘結(jié)劑的芯砂，包括：自硬樹脂芯砂、酯硬化水玻璃芯砂、覆膜砂芯砂、熱芯盒芯砂、冷芯 盒芯砂。小批量鑄件生產(chǎn)可采用自硬粘結(jié)劑芯砂，大批量鑄件生

12、產(chǎn)應(yīng)采用 熱芯盒芯砂、冷芯盒芯砂，特殊要求鑄件可采用覆膜砂芯砂。冷芯盒法制 芯在汽車、拖拉機等大批量生產(chǎn)的工廠中獲得廣泛應(yīng)用。型砂粘結(jié)劑將松散的鑄造砂粘結(jié)在一起使之成為型砂或芯砂的造型材料。簡介里砂林州作用粘結(jié)劑和砂?；旌虾蟀采傲３蔀檎?結(jié)劑膜，使砂?；ハ嗾尺B起來（見圖）， 從而賦與砂型和型芯以足夠的強度，使其 在搬運、組裝和澆注過程中不致變形和破 碎。簡史中國古代鑄造所用泥型（古代稱為陶 范）的基本材料是粘結(jié)能力很強的粘土。隨著技術(shù)的發(fā)展，泥型中夾有大 量砂粒，并逐漸以砂子為主要材料，則粘土就成了粘結(jié)劑。粘土至今仍在 廣泛使用。后來相繼出現(xiàn)各種無機和有機粘結(jié)劑，如植物油、松香、糊精、 水玻

13、璃及合成樹脂等。1943年德國J.克羅寧發(fā)明用酚醛樹脂作粘結(jié)劑制造薄殼砂型。1947年捷克斯洛伐克 L.彼德熱拉用水玻璃作為型砂粘結(jié)劑，吹 CO2氣體使其硬化，制成砂型和型芯。這兩種粘結(jié)劑的應(yīng)用開辟了砂型和型 芯以化學(xué)方式硬化的新途徑?；瘜W(xué)硬化就是將少量硬化劑加入到某些有機 或無機粘結(jié)劑中，通過它們之間的化學(xué)物理作用，達到使砂型和型芯在短 時間內(nèi)硬化的目的?；瘜W(xué)硬化砂型澆出的鑄件尺寸精度、表面光潔度和生 產(chǎn)率都大為提高，很快得到廣泛使用。自50年代后期起，各國陸續(xù)采用吠喃樹脂粘結(jié)劑，在加熱的芯盒中制芯12分鐘后，型芯即能硬化。種類型砂粘結(jié)劑按化學(xué)組成可分為無機粘結(jié)劑 和有機粘結(jié)劑兩大類。主要的

14、無機粘結(jié)劑有粘 土、水玻璃和水泥、磷酸鹽等，其中以粘土、水 玻璃應(yīng)用較多。有機粘結(jié)劑主要有植物油、糖漿、 糊精、竣甲基纖維素、松香、合脂、減壓渣油、 瀝青、紙漿廢液、合成樹脂等，以植物油、合成 樹脂應(yīng)用較多。粘土使用最廣，用量最大的型砂粘結(jié)劑。粘土主要是由細小結(jié)晶質(zhì)的粘土礦物組成，如高嶺石和蒙脫石等。粘土依含有的粘土礦物種類和性能的不 同，主要分為普通粘土和膨潤土兩類。普通粘土通常又稱白泥，是由高嶺土類的粘土礦物組成，其中含A1203較多，耐火性較高的稱為耐火粘土。普通粘土多用于干砂型。膨潤土主要是由蒙脫石類礦物組成，根據(jù)吸附的陽離子不同又可分為鈣膨潤土和鈉膨潤土。鈣膨潤土吸附的陽離子以 Ca

15、為主;鈉膨潤土吸附的陽離子以 Na為主。膨潤土的濕態(tài)粘結(jié)力比普通粘土高，一 般用于濕砂型。水玻璃常用的是硅酸鈉或硅酸鉀的水溶液。它們在液態(tài)時具有粘性，并在一 定條件下能轉(zhuǎn)變成凝膠狀態(tài)，因而可用來作型砂或芯砂的粘結(jié)劑。以水玻 璃為粘結(jié)劑的砂型和型芯中如吹入C02氣體，只需幾秒到幾十秒鐘就能硬化。在水玻璃型砂中加入硅酸二鈣或有機酯，能使砂型和型芯自行硬化。 水玻璃的價格低、無氣味，對環(huán)境污染少。水玻璃砂的潰散性差和舊砂回 用較困難等問題，已開始得到解決。植物油最常用的有桐油、亞麻仁油等。主要用于配制芯砂，習(xí)慣稱為油砂。 油砂的流動性好，硬化后強度高，澆鑄后潰散性好，適合制造形狀復(fù)雜、 截面細薄的型

16、芯，曾大量用于汽車、拖拉機、水暖器材等的鑄件生產(chǎn)。植 物油的來源不足，價格較昂貴，而且需要長時間加熱才能硬化，多已被樹 脂粘結(jié)劑所代替。合成樹脂常用的有酚醛樹脂、吠喃樹脂、異氟酸脂、尿脫樹脂等。用合成樹脂作粘結(jié)劑，一般應(yīng)結(jié)合硬化方法加入適當(dāng)?shù)挠不瘎?。常用的硬化方法?種。加熱硬化：以酚醛樹脂為粘結(jié)劑，用加熱的金屬模樣或芯盒制造薄 殼砂型或型芯，或者以吠喃樹脂為粘結(jié)劑在加熱的芯盒中制造型芯，硬化 速度快，生產(chǎn)效率高，鑄件的形狀和尺寸精度以及表面質(zhì)量都很好。在大量 生產(chǎn)的汽車、拖拉機等工業(yè)中被普遍應(yīng)用。氣霧硬化：以異氟酸酯、尿 脫樹脂和酚醛樹脂為粘結(jié)劑，吹入胺類氣霧；或者以吠喃樹脂為粘結(jié)劑，混砂時

17、加入過氧化物，吹入SO2氣體。用這種硬化方法可以使型芯在幾秒至30秒以內(nèi)迅速硬化。型芯生產(chǎn)速度快，鑄件形狀和尺寸精度高，而且節(jié)省能 源，在汽車、拖拉機工業(yè)和其他成批生產(chǎn)鑄件的工業(yè)中使用日益增多。 常溫自硬：以吠喃樹脂、甲階酚醛樹脂或異氟酸脂和有羥基的樹脂為粘結(jié) 劑，同時在型砂中加入液體硬化劑，制成的砂型和型芯在常溫下放置可逐 漸自行硬化。由于砂型和型芯不需要加熱烘干，硬化后強度高，澆注后潰 散性能好，鑄件表面質(zhì)量好，可制造小型、中型及大型砂型和型芯，在機床、 礦山機械、動力機械、冶金機械等工業(yè)生產(chǎn)中使用較多性能要求較理想的型砂粘結(jié)劑應(yīng)具有的特性是：液體粘結(jié)劑的粘度低，混砂時輕易與砂?；旌暇鶆?，而且混好的型砂流動性好，可以制成外形復(fù)雜的、準 確反映模樣表面外形的砂型和型芯。硬化速度快，最好不經(jīng)加熱就能硬 化，以節(jié)約能源和使用價格低廉的非金屬或鋁合金模樣和芯盒。如能采取 先硬