第3章 鑄造

1、第3章 鑄造技術(shù)學習目標了解鑄造生產(chǎn)的工藝過程和特點了解造型材料的基本組成理解零件、模樣、鑄型和鑄件之間的關(guān)系掌握砂型鑄造的基本造型方法了解沖天爐熔煉的基本原理了解常用的特種鑄造方法和特點了解常見鑄造缺陷內(nèi)容提要本章重點介紹了砂型鑄造的基本工藝過程，包括型砂的基本知識、不同造型方法的原理和特點、開設(shè)澆注系統(tǒng)的基本方法、沖天爐熔煉的基本原理，同時簡要介紹了常用特種鑄造的基本工藝原理和應用以及常見鑄造缺陷。3.1 鑄造生產(chǎn)工藝簡介 鑄造是熔煉金屬、制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀與性能鑄件的成形方法。用于鑄造的金屬有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色金屬。采用鑄造方法獲得的金屬制品稱為鑄件。鑄

2、造按生產(chǎn)方法的不同，可分為砂型鑄造和特種鑄造。砂型鑄造在生產(chǎn)中應用最為廣泛，圖3.1為套筒的砂型鑄造工藝流程。 圖3.1 砂型鑄造工藝流程與其它工藝相比，鑄造工藝適用范圍廣，鑄件幾乎不受大小、厚薄和復雜程度的限制，由于鑄件尺寸與零件尺寸接近，可節(jié)約大量金屬材料和機械加工工時，并可利用廢舊金屬料，故鑄件生產(chǎn)成本較低。另外，鑄造工藝既適用于單件小批量生產(chǎn)，也容易實現(xiàn)機械化大量生產(chǎn)。但是，鑄造生產(chǎn)也有工序多，勞動強度大；鑄件晶粒較粗大，容易產(chǎn)生氣孔、縮孔和裂紋等缺陷。3.2 砂型鑄造3.2.1 造型材料性能及組成3.2.1.1 對造型材料性能的要求 制造砂型與型芯的材料稱為造型材料。用來制造鑄型的型

3、（芯）砂是由原砂、粘結(jié)劑及其它附加物配制而成。為保證鑄件質(zhì)量，型（芯）砂應具有以下基本性能。 （1）強度。型（芯）砂抵抗外力破壞的能力稱為其強度。足夠的強度才能保證操作過程中鑄型的完整性，并能在澆注中承受金屬液的沖刷和壓力。但型（芯）砂強度過高，會使透氣性、退讓性和落砂性變差。 （2）透氣性。型（芯）砂空隙透過氣體的能力稱為透氣性。透氣性不足易造成鑄件氣孔等缺陷。 （3）退讓性。型（芯）砂能被壓縮而不被破壞的能力稱為退讓性。良好的退讓性可以防止鑄件在凝固、冷卻收縮過程中產(chǎn)生裂紋。 （4）耐火度。指型（芯）砂經(jīng)受高溫熱作用的能力。耐火度不夠則會導致鑄件產(chǎn)生粘砂。 （5）可塑性。起模和修型時，常在

4、分型面上沿模樣周圍刷水，這是為了增加局部砂型的含水量以提高 其可塑性，使操作時鑄性不被破壞。3.2.1.2 型（芯）砂的組成 （1) 原砂。常用硅砂（石英砂），也用其他顆粒耐火材料如鋯 砂，剛玉砂等。 （2) 粘結(jié)劑。在砂型中用粘結(jié)劑把砂粒粘結(jié)在一起。粘土是最常用的粘結(jié)劑，此外生產(chǎn)上也采用水玻璃，水泥等無機物及植物油，淀粉，合成樹脂等有機物作為粘結(jié)劑。 （3) 附加物。為滿足某些性能要求，型（芯）砂中加入其他附加物，如粘土砂中為改善鑄件表面質(zhì)量而添加煤粉，為改善透氣性加入鋸末等。3.2.1.3 型（芯）砂的混制 在混砂機中將砂子，粘結(jié)劑和附加物混制成型（芯）砂，這個過程同新砂，舊砂，粘結(jié)劑，附

5、加物等原材料的處理通稱作砂處理。粘土型砂的混制過程是：將各種造型材料嚴格按比例配料，加料順序是：砂子粘土附加物水。為使型砂中各種組份能均勻地混合，應將干料先加入混砂機中進行約2分鐘干混，干料混勻后再加入水繼續(xù)混碾，濕混時間一般為58分鐘，然后將混好的型砂堆放2-4小時，使砂體水份分布均勻。3.2.2 常用造型方法 利用模樣和砂箱等工藝裝備將型砂制成鑄型的方法統(tǒng)稱為造型。按造型的方法不同分為手工造型和機器造型。手工造型裝備簡單，但對工人技術(shù)水平要求高。機器造型生產(chǎn)率高，質(zhì)量較好。3.2.2.1 手工造型方法 手工造型常用工具如圖3.2所示。單件小批生產(chǎn)時，模樣，砂箱等用具 常用木材制作；而大批量

6、生產(chǎn)時則常用鑄鐵，鋼或鋁合金等金屬材料制作。 1. 手工造型基本過程 （1) 造下型。安放下砂箱于底板上，將模樣大端朝下置于砂箱內(nèi)的合適位置，然后分批加砂舂實。第一次加砂時要輕輕放入，用于將模樣周圍的型砂塞緊，以免舂砂時使模樣移位。舂砂時箱壁附近的緊實度應大些，以免塌型。模樣附近的緊實度以能承受金屬液的沖刷力為宜，過緊則不利于排氣。圖3.3為舂砂示意圖。a) 底板 b）砂舂 c）通氣針 d）皮老虎 e）鏝勺 g）雙頭銅勺 h)提鉤 i）鏟勺 j）砂箱圖3.2手工造型常用工具及用具 圖3.3 舂砂示意圖 圖 3.4 上型通氣眼 （2) 造上型。將造好的下型反轉(zhuǎn)180°并在其上安放好上砂

7、箱后，便可撒分型砂，分型砂的作用是防止上下型粘在一起而無法取出模樣；然后將直澆道模樣安放到適當位置再添砂緊實；刮平上砂箱后，拔除直澆道模樣并用澆口杯壓模將澆口壓實；最后在模樣上方砂型處用通氣針扎出通氣眼。如圖3.4所示。(3) 起模。打開鑄型，將起模針插入模樣重心部位，并用木棒在四個方向輕擊起模針下部以使模樣松動，此亦稱靠模，如圖3.5。取模時應保持水平提升模樣，以免碰壞型腔。若 模樣形狀復雜不易取出時，可在靠模前用水筆蘸少許水均勻涂刷于模樣四周砂型上，以增加其強度和粘結(jié)力。 （4）修型。起模后型腔若有損壞，則應進行修補。修型前應先用水筆在被修處刷水少許，修型用的型砂濕度應較造型用砂大些。圖3

8、.5 靠模示意圖 （5）下芯。下芯前應仔細檢查砂芯尺寸，砂芯排氣道是否合乎要求。下芯時先找正位置再緩緩放入，并檢查是否偏芯和有無散砂落入型腔內(nèi)。用泥條填塞芯頭與芯座的間隙，以防澆注時金屬液從期間流出或堵塞砂型的排氣道。 （6）合型。合型前將型腔和澆注系統(tǒng)內(nèi)的散砂吹凈，合型時上型保持水平，對正定位線（或定位銷）緩緩落下；然后用箱卡（或壓鐵）將上下箱卡（壓）緊以防澆注時跑火；然后用蓋板蓋住澆道以防砂粒落入型腔。 2. 手工造型常用方法（1）整模造型。用整體模樣造型的方法稱為整模造型。其特點是模樣的最大截面為模樣的一個端面，型腔在同一半砂箱內(nèi)。整模造型操作簡便，型腔的形狀易于保證，適于制造外形簡單，

9、最大截面位于一端的鑄件，如齒輪坯，軸承座等。圖3.6為整模造型過程。 圖3.6整模造型過程 （a）造下型；（b）刮平砂箱；（c）造上型，扎氣眼，打泥號；（d）起模，開澆道； （e）合型；（f）鑄件（帶澆注系統(tǒng)） （2）分模造型。將模樣在某一方向上沿最大截面分開，并在上下砂箱造出型腔的造型方法稱為分模造型。分模造型的分模面通常與分型面重合，兩半模樣靠銷釘定位，造型操作較為簡單。圖3.7為分模造型過程。 圖3.7套筒的分模造型過程 （a）零件；（b）模樣；（c）造下型；（d）造上型；（e）扎氣眼，取模，開澆口，下芯，合型；（f）鑄件（帶澆注系統(tǒng)） （3）挖砂造型。當模樣的最大截面不在端面而又不便將

10、其分開時（如分模后的模樣過薄或分模面是較復雜的曲面等），可將整體模樣置于一個砂箱內(nèi)（常為下砂箱）造型。在選另一箱之前，應將妨礙起模的型砂挖掉，使模樣的最大截面位于分型面上。此工藝稱為挖砂造型，圖3.8為挖砂造型過程。 挖砂造型操作麻煩，要求技術(shù)水平高，生產(chǎn)率較低，故只用于單件生產(chǎn)。圖3.8 挖砂造型過程（a）模樣，（b）造下型，反轉(zhuǎn)，挖修分型面，（c）選上型，取模，合型。（4）成型底板和假箱造型。對挖砂造型 生產(chǎn)的鑄件批量較大時，可采用成型底板代替平面底板造型以省去挖砂工序。成型底板可根據(jù)鑄件批量大小分別用金屬和木材制作，如圖3.9a。 若鑄件數(shù)量較少時也可用含粘土較多的型砂舂成高緊實度的砂質(zhì)

11、成型底板。即先舂一個砂型，用挖砂工藝修出分型面，該砂箱稱為假箱（如圖3.9b）。將模樣置于假箱上造型的方法稱為假箱造型。（5）活塊造型。將模樣上妨礙起模的凸臺做成可與主體脫開的活塊的造型方法稱為活塊造型。活塊通常用燕尾或銷子等形式與模樣主體連接。起模時先取出模樣主體，再將活塊取出。圖3.10為活塊造型的過程。 活塊造型操作費時，鑄件尺寸精度不易保證，故只適于單件或小批生產(chǎn)。圖3.9成型底板和假箱造型 （a）成型底板，（b）假箱，（c）合型圖 3.10 活塊模造型（a）零件（b）模樣（c）造下型，緊實活塊，拔釘銷（d）造上型（e）取主體模樣（f）取活塊（g）合型圖3.11 刮板造型a）鑄件 b）

12、刮板 c）刮制下型 d）刮制上型 e）合型（6）刮板造型。當單件或小批生產(chǎn)回轉(zhuǎn)體或等截面的鑄件時，為節(jié)省模樣費用，可用與鑄件截面相適應的木板（稱為刮板）刮出所需的鑄型型腔，其造型過程如圖3.11所示，對回轉(zhuǎn)體零件，刮板需繞軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸的下支點由埋在砂中的木樁固定，上支點常由馬架來固定，如圖3.11所示。刮板造型生產(chǎn)率低，工人技術(shù)水平要求高。 （7）三箱造型。對中間截面小而兩端截面大的鑄件，應采用三箱造型方能取出模樣。三箱造型有兩個分型面，故增加了錯型的可能性，而且中箱必須與模樣等高才便于造型，因而僅適于小批生產(chǎn)，如圖3.12所示。 圖3.12 三箱造型過程a）零件 b）模樣 c）造中型 d）造

13、下型 e）造上型 f）開澆口取模 g）下芯，合型 h）鑄件（帶澆道） 3.2.2.2機器造型方法 隨著現(xiàn)代化大生產(chǎn)的發(fā)展，機器造型已代替了大部分手工造型。機器造型的優(yōu)點是生產(chǎn)率高、質(zhì)量易保證、工人勞動強度低，對工人手工操作技術(shù)要求不高。其缺點是設(shè)備投資高、工藝裝備較嚴格，并只適于兩箱造型。機器造型按型砂的緊實方式不同，可分為震壓造型，微震壓造型，高壓造型，射壓造型和拋砂造型等幾種造型方法。圖3.13為震壓造型過程，主要包括： （1）填砂。砂箱放在模板上，打開定量砂斗門，砂型從上方填入砂箱內(nèi)。 （2）震擊。壓縮空氣經(jīng)進氣口1進入震擊活塞底部，頂起震擊活塞等并將進氣路關(guān)閉?；钊趬嚎s空氣的推力下上

14、升，當活塞底部升至排氣口以上時壓縮空氣被排出。震擊活塞等自由下落與壓實活塞頂面進行一次撞擊。此時進氣路開通，上述過程再次重復使型砂逐漸緊實。 （3）壓實。壓縮空氣由進氣口2通入壓實氣缸底部，頂起壓實活塞、震擊活塞和砂箱等使砂型受到壓板的壓實。然后排氣，壓實汽缸等下降。 （4）起模。壓縮空氣推動壓力油進入起模液壓缸內(nèi)，四根起模頂桿同步上升頂起砂型，同時振動器振動，模樣脫出。 圖3.13 震壓造型過程（a）下模板（b）上模板（c）填砂（d）震擊（e）壓實（f）取模1-下模樣 2-定位銷 3-內(nèi)澆口 4-直澆道 5-上模樣 6-橫澆道 7-壓實氣缸 8-壓實活塞9-震擊活塞 10-模板 11-壓板

15、12-起模頂桿 13-同步連桿 14-起模液壓缸3.2.3 澆注系統(tǒng)及其設(shè)置3.2.3.1 澆注系統(tǒng)的作用 引導金屬液流入鑄型型腔的通道稱為澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)對鑄件的質(zhì)量影響較大，如果安置不當，可能產(chǎn)生澆不足、氣孔、夾渣、砂眼、縮孔和裂紋等鑄造缺陷。合理的澆注系統(tǒng)應具有以下作用： （1）調(diào)節(jié)金屬液流速與流量，使其平穩(wěn)流入以免沖壞鑄型。 （2）起擋渣作用，防止鑄件產(chǎn)生夾渣、砂眼等缺陷。 （3）利于型腔內(nèi)的氣體排出，防止鑄件產(chǎn)生氣孔等缺陷。 （4） 調(diào)節(jié)鑄件的凝固順序，防止鑄件產(chǎn)生縮孔等缺陷。 3.2.3.2 澆注系統(tǒng)的組成 如圖3.14所示，澆注系統(tǒng)包括外澆口、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道和冒口等。

16、（1）外澆口。其作用是容納澆入的金屬液并緩解液態(tài)金屬對砂型的沖擊。小型鑄件通常為漏斗狀（稱澆口杯），較大型鑄件為盆狀（稱澆口盆）。 （2）直澆道。是連接外澆口與橫澆道的垂直通道,改變直澆道的高度可以改變金屬液的流動速度從而改善液態(tài)金屬的充型能力。直澆道下面帶有圓形的窩座，用來減緩金屬液的沖擊力，使其平穩(wěn)地進入橫澆道。 （3）橫澆道。是將直澆道的金屬液引入內(nèi)澆道的水平通道，一般開在砂型的分型面上。其主要作用是分配金屬液進入內(nèi)澆道并起擋渣作用。 （4）內(nèi)澆道。直接與型腔相連，其主要作用是分配金屬液流入型腔的位置，控制流速和方向，調(diào)節(jié)鑄件各部分冷速。內(nèi)澆道一般在下型分型面上開設(shè)，并注意使金屬液切向流

17、入為宜，不要正對型腔或砂芯，以免將其沖壞。（5）冒口。澆入鑄型的金屬液在冷凝過程中要產(chǎn)生體積收縮，在其最后凝固的部位會形成縮孔。冒口是澆注系統(tǒng)中儲存金屬液的“水庫”，它能根據(jù)需要補充型腔中金屬液的收縮，消除鑄件上可能出現(xiàn)的縮孔，使其縮孔轉(zhuǎn)移到冒口中去。冒口應設(shè)在鑄件壁厚處最高處或最后凝固的部位。有些冒口還有集渣和排氣作用。圖3.14 鑄件的澆注系統(tǒng)324 型芯的結(jié)構(gòu)及制作3241 型芯的結(jié)構(gòu) 型芯是砂型的一部分，其作用是形成鑄件的內(nèi)腔和妨礙起模的外側(cè)和凸臺等。常用型芯主要有（見圖3.15）： （1） 自帶型芯，以型砂制成的砂垛代替型芯。 （2） 水平型芯，型芯在砂型中水平放置。 （3） 垂直型

18、芯，型芯在砂型中垂直放置。 （4） 懸臂型芯，型芯在砂型中懸吊放置。 （5） 外型芯，在鑄件中有阻礙起模的凸出位置時，有方便起模的作用。3242 手工造芯常用方法 根據(jù)型砂的結(jié)構(gòu)形式，常用造芯方法有如下兩種： （1） 整體式芯盒造芯。如圖3.16所示，造芯時將芯砂填入芯盒緊實后刮平，然后將型芯倒出即可。該法操作方便，適于制作形狀簡單的小型芯。 圖 3.15 型芯的結(jié)構(gòu)形式(a)自帶型芯 (b)水平型芯 (c)垂直型芯 (d)懸臂型芯 (e)外型芯 圖 3.16 整體式芯盒造芯 (a)舂砂、刮平 (b)放烘芯板 (c)取芯 （2） 可拆式芯盒造芯。如圖3.17所示，緊實砂芯后，將芯盒拆開方可取出

19、砂芯。該造芯方法適于中大型復雜砂芯。圖 3.17 可拆式芯盒選芯 a) 造芯 b)取芯示范內(nèi)容： 1. 兩箱整模造型操作。 圖 3.18 端軸架零件圖及砂型裝配圖根據(jù)圖3.18端軸架零件的截面由底部起逐漸遞減，符合兩箱整模造型要求，故采用兩箱整模造型造型。具體步驟如下：（1）造型準備。主要是清理工作場地，備好型砂、模樣、砂型及其它工具。（2）安放造型平板、模樣及砂箱。（3）填砂和緊實。在已安放好的模樣表面上撒一層面砂，在面砂上摻加一層背砂，然后填砂緊實。（4）修整和翻型。刮去砂型上面多余的背砂后，用通氣針扎出分布均勻、深度適當?shù)某鰵饪?，將已選好的下砂箱翻轉(zhuǎn)180°。（5）修整分型面。

20、用鏝刀將分型面模樣周圍的砂型表面壓光修平，撒上分型砂，再用皮老虎吹去落在模樣上的分型砂。（6）放置上砂箱，澆冒口模樣并填砂緊實。（7）修整上砂型面、開箱、修整分型面。（8）起模（9）修整。 （10）合型。2. 兩箱分模造型操作 如圖3.19a 彎管鑄件，應采用兩箱分模造型。為了避免模樣分開后各部位錯位，在模樣的分模面上有圓銷或方榫 等定位裝置，分型面也需要有定位裝置，以防合型時上、下砂型錯位，使鑄件產(chǎn)生錯箱等缺陷。分模造型的基本過程與整模造型相同，具體過程為（見圖3.19）：（1）安放造型平臺、模樣及砂型。把分開的下半模樣（帶有銷孔的一半）安放在造型平板上，放置吃砂量足夠的砂箱，進行填砂和緊實

21、，如圖 3.19b。 （2）修整。用刮板刮平下砂型的底面，并用通氣針扎出適當深度和數(shù)量的出氣孔。 （3）翻轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)下砂型，修整好分型面，撒上分型砂，吹去灑落在下半模表面上的分型砂，特別注意不要將分型砂撒入模樣的定位銷孔中去，必要時可用小紙團將銷孔堵上。（4）放置上砂型，澆注系統(tǒng)模樣并堵砂緊實。根據(jù)銷孔的位置安放上半模樣，配放好上砂箱，將橫澆道和直澆道模樣安放在適當位置，填砂緊實后刮平上平面，扎出出氣孔，做好合型標志。（5）起模、修型。拔去直澆道模樣，抬起上砂箱并翻轉(zhuǎn)180°平放在墊板或松軟平整的砂地上，分別取出上模樣、橫澆道模樣和下模樣，開挖內(nèi)澆道和修整型腔表面。（6）合型。安放型芯

22、，將上砂型按合型標志合到下砂型上。圖 3.19 分模造型的操作過程a) 彎管零件圖 b) 放置造型板、下模樣、下砂箱 c) 實后翻轉(zhuǎn)下型 d) 放上模樣，撒分型砂e)造型完畢后的合型 f)落砂后帶澆注系統(tǒng)的鑄件 g)清理后的鑄件3. 挖砂造型操作挖砂造型除了在制造下砂型時多一個挖砂操作工序，使其上砂型的分型面多出吊砂部分外，其它基本與分模造型相同。其操作過程如圖3.20所示。挖砂造型時應注意以下幾個問題： （1） 挖砂時，所挖出的分型面的投影一定是最大的投影面，否則不能起模。 （2） 分型面應修整光滑平整，挖砂部位的坡度應適當。 （3） 由于分型面是一個曲面，在上砂型形成吊砂，所以在開型和合型

23、時，應特別仔細，避免損壞型腔。圖 3.20 挖砂造型過程（a）造下砂型 （b）下砂型挖砂 （）合型（）鑄件實踐操作：學生在通過課堂講解和現(xiàn)場示范后，進行整模，分模和挖砂造型實踐。其中以整模和分模造型為主，反復練習。車間若有假箱模板的話，也可進行假箱造型比較。3.3 鑄鐵的熔煉及澆注工藝熔煉是鑄鐵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，必須滿足如下要求：（） 鐵液溫度足夠高（>1380）。（） 鐵液的化學成分穩(wěn)定且合乎要求。（） 高的熔化率，低的能耗。鑄鐵熔煉的設(shè)備有沖天爐、電弧爐、反射爐和感應爐等。我國目前普遍采用沖天爐熔煉鑄鐵。沖天爐分為熱風沖天爐和冷風沖天爐。熱風沖天爐熔煉的鐵液溫度較高，能耗較低；但其造價

24、較冷風沖天爐高，使用壽命也不及冷風沖天爐長。圖3.21為冷風沖天爐結(jié)構(gòu)及爐氣與溫度關(guān)系示意圖。3.3.1 沖天爐的構(gòu)造1. 煙囪。從加料口下沿到爐頂為煙囪。煙囪頂部常帶有火花罩。煙囪的作用是增大爐內(nèi)的抽風能力，并把煙氣和火花引出車間。2. 爐身。從第一排風口至加料口下沿稱為爐身，爐身的高度亦稱為有效高度。爐身的上部為預熱區(qū)，其作用是使下移的爐料被逐漸預熱到熔化溫度。爐身的下部是熔化區(qū)和過熱區(qū)。在過熱區(qū)的爐壁四周配有排風口（每排個）。風口與其外面的風帶相通，風機排出的高壓風沿風管進入風帶后經(jīng)風口吹入爐膛，使焦碳燃燒。下落到熔化區(qū)的金屬料在該區(qū)被熔化，而鐵液在流經(jīng)過熱區(qū)時被加熱到所需溫度。3. 爐

25、缸。從爐底至第一排風口為爐缸，熔化的鐵液被過熱區(qū)過熱后經(jīng)爐缸流入前爐。爐缸由過橋與前爐連接。4. 前爐。前爐作用是儲存鐵液并使其成分、溫度均勻化，以備澆注之用。3.3.2 爐料爐料是熔煉鑄鐵所用的原材料的總稱。其分類如下：1. 金屬料（） 新生鐵。也叫生鐵錠，高爐冶煉的鑄造用生鐵。（） 回爐料。主要是澆冒口、廢鑄件等。（） 廢鋼。各種廢鋼件、下腳料等，用以降低鐵液含碳量等，提高鑄件力學性能。（） 鐵合金。主要是硅鐵、錳鐵、鉻鐵和稀土合金等，用于調(diào)整化學成分或制取不同類型的鑄鐵。圖3.21冷風沖天爐結(jié)構(gòu)及爐氣與溫度關(guān)系圖1-爐腿 2-爐底 3-風口 4-風帶 5-鼓風機 6-加料臺 7-鐵磚 8

26、-加料口 9-加料機10-火花捕捉器 11-煙囪 12-加料桶 13-層焦 14-金屬料 15-底焦 16-前爐17-過橋 18-窺視孔 19-出渣口 20-出鐵口2. 燃料（） 焦碳。熔化爐料的能源，要求碳含量高，揮發(fā)物、灰分和硫等要少。（） 木柴。引燃焦碳之用。3. 熔劑（） 石灰石。主要用于降低爐渣的熔點，稀釋爐渣，使其易于排出爐料。（） 氟石（螢石）。與石灰石的作用大致相同，其稀釋作用較強，但其熔化后放出有毒氣體，故應少用。3.3.3 沖天爐的基本操作工藝1. 修爐與烘爐每天開爐前必須修復上次開爐損壞的爐身及前爐內(nèi)壁。先清除爐壁上的殘渣，用粘土漿涂刷與待修復的地方，然后用耐火材料（前爐

27、的內(nèi)層應用焦碳末作保溫材料）敷于待修復的爐壁烘干。2. 加底焦燃旺爐缸內(nèi)的木柴后，便加入首批焦碳，這批焦碳稱為底焦。從第一排風口中心線到底焦頂面高度稱為底焦高度。它是關(guān)系沖天爐能否正常熔煉的重要參數(shù)之一，應嚴格控制。根據(jù)沖天爐的熔化率不同，底焦高度亦隨之變化。3. 加料加足底焦后，則按一定順序（熔劑金屬料焦碳）分批加入爐料，直到加料口為止。其加入量的比例約為：熔劑：金屬料：焦碳：（）：。4. 鼓風熔化待爐料預熱后，便可關(guān)閉風口外部的觀察孔正式鼓風熔化。鼓風min后若能從觀察孔中看到鐵滴下落，則可以為底焦加入量合適、爐況運行正常。5. 出渣出鐵當前爐貯存的鐵液面達出渣口時，液面的熔渣便由出渣口排

28、出。排除熔渣后，應打開出鐵口出鐵。鐵液的出爐溫度一般應在（第一次出鐵的溫度偏下限）。6. 停風打爐估算爐內(nèi)的金屬料熔化后夠用時即應停止加料。當未澆注的鑄型剩余不多時便可停風。等前爐的鐵液和熔渣排完后應立即打開爐底門，使剩余的焦碳和爐料落下并用水熄滅。3.3.4 澆注將金屬液注入鑄型的過程即為澆注。澆注是鑄造生產(chǎn)中的重要工序，若操作不當將會造成鐵豆、冷隔、氣孔、縮孔、夾渣和澆不足等缺陷。1. 準備工作（） 根據(jù)待澆鑄件的大小準備好端包、抬包等各類澆包并烘干預熱，以免導致鐵液飛濺和急劇降溫。（） 去掉蓋在鑄型澆道上的護蓋并清除周圍的散砂，以免落入行腔中。（） 應明了待澆鑄件的大小、形狀和澆注系統(tǒng)類

29、型等，以便正確控制金屬液的流量并保證在整個澆注過程中不斷流。（） 澆注場地應暢通。如地面潮濕積水，應用干砂覆蓋，以免造成金屬液飛濺傷人。2. 澆注方法（） 在出鐵包中的鐵液表面撒上草灰用以保溫和聚渣。（） 澆注時應用擋渣鉤在澆包口擋渣。用燃燒的木棍在砂型四周將鑄型內(nèi)逸出的氣體引燃，以防窩氣。（） 應控制澆注溫度和澆注速度。對形狀復雜的薄壁件澆注溫度宜高些；反之，則應低些。澆注速度要適宜，應做到澆注開始時液流細且平穩(wěn)，以免金屬液灑落在澆口外傷人和將散砂沖入型腔內(nèi)。澆注中期要快，以利于充型；澆注后期應慢，以減少金屬液的抬箱力；澆注中鐵水不能斷流，以免產(chǎn)生冷隔。示范內(nèi)容：1. 澆注時應注意事項（）

30、澆注是高溫操作，必須注意安全，必須穿著規(guī)定的工作服和工作皮鞋。（） 澆注前必須注意清理澆注時行走的路線，預防意外跌撞。（） 必須烘干烘透澆包，檢查合型是否緊固。（） 澆包中金屬液不能盛裝太滿，吊包液面應低于包口左右，抬包和端包液面應低于包口左右。2. 澆注操作技術(shù)示范（） 扒砂。扒砂即清除金屬液表面熔渣的操作過程，以免熔渣進入型腔，產(chǎn)生夾渣等缺陷。扒渣操作要迅速，以免扒渣時間過長而導致金屬液溫度下降，扒渣時，應從澆包后面或側(cè)面扒出，不可經(jīng)過澆包嘴，以免將包嘴上的涂料損壞，影響澆注工作進行。（） 引火。在砂型出氣冒口和出氣孔處，引火燃燒，促使氣體快速排出，減少鑄件氣孔等缺陷。（） 澆注。將澆包口

31、或底澆口靠近澆口杯，在開始澆注時和將近結(jié)束時都應以細流狀注入；在整個澆注過程中，應使?jié)部诒３殖錆M狀態(tài)，以免熔渣卷入型腔，如圖所示。（） 注意事項。在澆注過程中若發(fā)現(xiàn)跑火現(xiàn)象，應立即采取搶救措施，同時，還要保持細流澆注，不能中斷。（） 保溫。在澆滿的澆冒口上面，加蓋干砂、稻草灰或其它保溫材料，以防止鑄件過快冷卻而產(chǎn)生縮孔和縮松。（） 防變形和裂紋。當鑄件凝固后，進入固態(tài)收縮階段時，應及時卸去壓鐵，使鑄件自由收縮，防止鑄件產(chǎn)生變形或裂紋等缺陷。實踐操作：澆注操作實踐可分組進行，有條件的工廠可澆注灰口鑄鐵，一般可澆注鋁合金。澆注時須注意安全。3.4 特種鑄造方法及應用隨著科技水平的提高，對鑄件質(zhì)量

32、、勞動生產(chǎn)率、勞動條件和生產(chǎn)成本有了進一步的要求，因而鑄造方法有了長足的發(fā)展。所謂特種鑄造，是指有別于砂型鑄造方法的其它鑄造工藝。目前特種鑄造方法已發(fā)展到幾十種，常用的有熔模鑄造、金屬型鑄造、離心鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、陶瓷型鑄造、磁型鑄造、石墨型鑄造、差壓鑄造、連續(xù)鑄造和擠壓鑄造等。特種鑄造方法一般都能提高鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量，或提高鑄件的物理及力學性能；此外，大多能提高金屬的利用率（工藝出品率），減少原砂消耗量；有些方法適宜于高熔點、低流動性，易氧化合金鑄件的鑄造；有的明顯改善勞動條件，并便于實現(xiàn)機械化和自動化生產(chǎn)。3.4.1 熔模鑄造 熔模鑄造是用易熔材料（蠟或塑料等）制成精確的可

33、熔性模型，并涂以若干層耐火材料，經(jīng)干燥、硬化成整體型殼，在型殼中澆注鑄件，如圖3.22。熔模鑄造鑄件尺寸精度高，表面粗糙度低；適用于各種鑄造合金、各種生產(chǎn)批量，是少無切削加工的重要方法之一。但其缺點和不足是生產(chǎn)工序繁多，生產(chǎn)周期長，鑄件不能太大。熔模鑄造特別適于難加工金屬材料，難加工形狀零件，如鑄造工具、渦輪葉片。圖3.22熔模鑄造工藝過程3.4.2 金屬型鑄造用鑄鐵、碳鋼或低合金鋼等金屬材料制成鑄型，鑄型可反復使用，如圖3.23。鑄件組織致密，力學性能好，精度和表面質(zhì)量好，液態(tài)金屬耗量少，勞動條件好。適用于大批量生產(chǎn)有色合金鑄件，如鋁合金活塞、氣缸體、油泵殼體、銅合金軸瓦軸套等。圖3.23垂

34、直分型式金屬型1-底座 2-活動半型 3-定位銷 4-固定半型3.4.3 離心鑄造離心鑄造是將金屬液澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使其在離心力的作用下成性并凝固的鑄造方法，如圖3.24。鑄件致密，無縮孔、縮松、氣孔、夾渣等缺陷，力學性能好；鑄造中空鑄件時可不用型芯和澆注系統(tǒng)，簡化了生產(chǎn)過程，節(jié)約了金屬。適宜于澆注流動性較差的合金、薄壁鑄件和雙金屬鑄件。主要用于管類，套類及某些盤類鑄件。圖3.24離心鑄造示意圖a-水平離心鑄造 b-垂直離心鑄造 c-鑄件 3.4.4 壓力鑄造在高壓（kPa）的作用下，以很快的速度把液態(tài)或半液態(tài)金屬壓入金屬鑄型，并在壓力下充型和結(jié)晶的方法叫做壓力鑄造，如圖3.25。其基本特點

35、是高壓高速。壓鑄件有較高的尺寸精度和表面質(zhì)量；強度和硬度也較高；尺寸穩(wěn)定性好；生產(chǎn)率高。適用于大量生產(chǎn)有色合金的小型、薄壁、復雜鑄件。鑄件產(chǎn)量在件以上時可考慮采用。目前，壓力鑄造已廣泛用于汽車、儀表、航空、電器及日用品鑄件。圖3.25熱壓室壓鑄機壓鑄過程示意圖1-液態(tài)金屬 2-坩堝 3-壓射沖頭 4-壓室 5-進口 6-通道 7-噴嘴 8-壓鑄型 3.4.5 低壓鑄造低壓鑄造是介于一般重力鑄造和壓力鑄造之間的一種鑄造方法，如圖3.26。澆注時壓力和速度可人為控制，故可適用各種不同的鑄型；充型壓力和時間易于控制，所以充型平穩(wěn)；鑄件在壓力下結(jié)晶，自上而下順序凝固，所以鑄件致密，金屬利用率高，鑄件合

36、格率高。低壓鑄造主要用于要求致密性較好的有色合金鑄件，如汽油機缸體、汽缸蓋、葉片等。圖3.26低壓鑄造示意圖1-鑄型 2-密封蓋 3-坩堝 4-金屬液 5-升液管 3.4.6 實型鑄造實型鑄造又稱汽化模鑄造。采用聚苯乙烯泡沫塑料汽化、燃燒而消失，金屬液取代了原來泡沫塑料模所占的空間位置，冷卻凝固后可獲得所需的鑄件，如圖3.27。實型鑄造增大了鑄件設(shè)計的自由度，簡化了鑄造生產(chǎn)工序，縮短了生產(chǎn)周期，提高了勞動生產(chǎn)率。主要用于形狀結(jié)構(gòu)復雜、難以起模或活塊和外型芯較多的鑄件。圖3.27實型鑄造示意圖3.5 鑄造缺陷及其分析鑄造生產(chǎn)是一項較為復雜的工藝過程，影響鑄件質(zhì)量的因素很多，往往由于原材料質(zhì)量不合格、工藝方案不合理、生產(chǎn)操作不當、工廠管理不完善等原因，容易產(chǎn)生各種各樣的鑄造缺陷。表3.1是鑄造車間常見鑄造缺陷的情況表，充分反映了產(chǎn)生鑄造缺陷原因的復雜性。從表中可以看出，鑄造生產(chǎn)中往往由于同一原因或工序而產(chǎn)生不同的缺陷，如造型工序可能產(chǎn)生18種之多的缺陷。同樣的缺陷又往往會有多種原因（或工序）造成，最多的可達7-8種之多。在金工實習中，適當了解鑄造缺陷產(chǎn)生的原因，那些工序易產(chǎn)生何種鑄造缺陷，對后續(xù)課程的學習有一定的幫助。表3.1 常見鑄件缺陷的特征和產(chǎn)生原因類別缺 陷 名 稱 和 特 征主 要 原 因 分 析孔 洞氣孔 鑄件內(nèi)部出現(xiàn)的空洞，常為梨形、圓形，孔的內(nèi)壁較光滑。 1 砂型緊實