鑄造工藝學(xué)-1

1、1.2 造型方法 (1) 整模造型整模造型的木模是一個(gè)整體。造型時(shí)將木模全部放在同一個(gè)砂箱內(nèi)，如圖1-3所示 (2) 分模造型木模由兩個(gè)半模組成的，造型時(shí)分別放在上、下砂箱中，如圖14所示。這種兩箱分開(kāi)造型的特點(diǎn)及操作要點(diǎn)： 是將下半模樣放在底板上，擺好砂箱，填砂舂實(shí)做下型；將下箱翻轉(zhuǎn)180，放上上半模樣，撒分型砂，套好上箱，固定直澆口及冒口模樣，填砂，舂實(shí)，刮平，扎通氣孔，做合箍號(hào)；拔掉直澆口及冒口模樣；開(kāi)箱，起模，修型，開(kāi)澆口；烘干或表面烘干（濕型除外）下芯，合箱，澆注。 如圖14 （3） 挖砂造型 有些鑄件，如手輪等，木模不允許分成兩半，整模造型又有一定的困難，則可采用挖砂造型法，如圖1

2、-5所示。其特點(diǎn)和操作要點(diǎn)：有的鑄件厚度小，形狀復(fù)雜，不宜做成分開(kāi)模型（或用零件實(shí)物做模樣）這時(shí)可沿模樣最大截面處進(jìn)行挖砂造型。這種方法每造一次型需挖一次，生產(chǎn)率低，要求具有較高的操作技能。 如圖1-5 （4） 假箱造型 假箱造型是在挖砂造型基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種造型方法，它可免去挖砂操作，如圖1-6所示。 假箱造型特點(diǎn)及操作： 當(dāng)生產(chǎn)數(shù)量多時(shí)，挖砂造型可以用假箱造型代替，即做一個(gè)舂的很緊實(shí)，不帶澆口的上型，以此做底胎（稱(chēng)假箱） 作為底膜板進(jìn)行造型。當(dāng)生產(chǎn)量大時(shí)，可以用木材或金屬做成一個(gè)成型底板，它可以大大提高生產(chǎn)率。 如圖1-6 （5） 活塊造型 木模上的小凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，在造型后起模時(shí)，不能和整體

3、木模同時(shí)取出。為此，就要把小凸臺(tái)做成可以活動(dòng)的，稱(chēng)為活塊。起模時(shí)，整體木模取出后，再將留在砂型中的活塊取出。如圖1-7所示。其特點(diǎn)及操作要點(diǎn)：無(wú)論整體模或分開(kāi)模造型，若模樣上有局部凸起部分，妨礙起模，則可做成活塊，待模樣主體取出后，再將活塊取出。但活塊厚度不能大于模樣主體厚度。 適用于單體，小批生產(chǎn)。 如圖1-7（6） 三箱造型 對(duì)較復(fù)雜的鑄件，尤其是兩端截面大，中間截面小的鑄件，可采用三箱造型。如圖1-8所示。 其特點(diǎn)及操作要點(diǎn)：形狀復(fù)雜的鑄件往往不只一個(gè)分型面，可用多箱造型。常見(jiàn)三箱造型，一般先做中箱，再在中箱上做上箱，做下箱，然后中下箱一起翻180，再在中箱的另一面上做上箱；再?gòu)闹邢涞膬?/p>

4、個(gè)分型面起模（模樣有分型面）。 它適用于兩個(gè)分型面的鑄件，單件小量生產(chǎn)。 如圖1-8（7） 刮板造型 對(duì)尺寸較大的旋轉(zhuǎn)體鑄件，或截面沒(méi)有變化的管型鑄件，當(dāng)生產(chǎn)數(shù)量很小時(shí)，可采用刮板造型方法生產(chǎn)造型方法生產(chǎn)。如圖1-9所示。 其特點(diǎn)及操作要點(diǎn)： 單件生產(chǎn)，制造外形為旋轉(zhuǎn)面的鑄件，急需配件時(shí)，不做整體模樣，僅做反映一個(gè)斷面的刮板，旋轉(zhuǎn)（車(chē)）刮出砂型，其方法，省木料，省制模工時(shí)，投產(chǎn)快，但要求工人技術(shù)水平高，鑄件局限性很大，僅適用旋轉(zhuǎn)體件。 如圖1-9 （8） 機(jī)器造型 對(duì)于大批量生產(chǎn)的鑄件，可采用機(jī)器造型工藝方法組織生產(chǎn)。其方法很多，應(yīng)用較廣的為震壓式造型法。 （9）漏模造型 對(duì)于形狀復(fù)雜，壁厚而

5、深，用普通方法起模很容易破壞砂型，可用次法。其操作方法是：將模樣經(jīng)漏模漏出，型砂有漏模板擋住，型砂不會(huì)損壞。其優(yōu)點(diǎn)是造型操作技術(shù)要求低，模樣不易損壞。缺點(diǎn)：制模板費(fèi)用高。如圖1-11所示。 如圖1-10（10） 其它造型法 a 地面造型 以車(chē)間地面（或地坑）代替砂型的下箱進(jìn)行造型，其表面為平面的鑄件。如圖1-12示。 注意：刮平表面，將模樣置于其上，用錘輕敲，使模樣埋入砂內(nèi)，再用水平尺校水平，然后充實(shí)模樣周?chē)男蜕霸鷼庋?，開(kāi)澆道，和溢流溝，取出模樣，修理，放澆口杯，即可澆注。無(wú)蓋箱。 如圖1-11 在地坑中墊上焦碳，并用管子從焦碳處引出到地面上，目的是將澆注時(shí)所產(chǎn)生的氣體引出地面。砂箱與地面的

6、定位，可采用定位楔。b 脫箱造型（俗稱(chēng)活匣子） 即方法用兩箱造型。只是造好型后，擺放整齊，脫去砂型，以便“壅砂”澆注。優(yōu)點(diǎn)是省砂箱，但砂型強(qiáng)度低，多用于手工。 1.3 造芯方法造芯方法1.3.1 砂芯的用途、要求和分類(lèi) 1.3.1.1砂芯的用途砂芯是鑄型的一個(gè)重要組成部分，它的主要用途是：（1）形成鑄件的內(nèi)腔、鑄孔；（2）形成鑄件的外形。當(dāng)鑄件的某些外形（如凸凹不平妨礙起模時(shí)，可用砂芯形成；（3） 加強(qiáng)砂型的局部強(qiáng)度，以防止沖砂。1.3.1.2 對(duì)砂芯的要求 由于砂芯在澆注時(shí)，除芯頭外，全部被液體金屬包圍，受到液體金屬的熱、力和化學(xué)作用較強(qiáng)烈，故要求：（1） 比砂芯更高的強(qiáng)度、剛性和耐火度；（

7、2） 要求好的退讓性，以防止阻礙鑄件收縮而產(chǎn)生裂紋或尺寸變化等缺陷（3） 發(fā)氣量小，以防鑄件產(chǎn)生氣孔等缺陷。1.3.1.3 砂芯的分類(lèi)按粘結(jié)劑分有：粘土、水玻璃、水泥、油和合脂、熱芯盒、冷芯盒等；按尺寸大小分有：小砂芯，體積小于5dm3,中等砂芯，體積為550dm3，大砂芯，體積大于50 dm3；按干濕度分：濕芯、干芯、表面干芯。1.3.2 砂芯的基本結(jié)構(gòu) （1）砂芯主體 用以形成鑄件的內(nèi)腔、孔眼和外廓的凸凹部分。（2）芯頭 用以在砂型中固定砂芯，以保證砂芯在鑄型中的位置準(zhǔn)確。（3） 芯骨 增加砂芯的強(qiáng)度和剛度，使砂芯在搬用時(shí)不斷裂；固定砂芯；排出砂芯中的氣體1.3.3 手工造芯 手工造芯是用

8、手完成填砂、舂實(shí)以至出盒等操作的造芯方法。手工造芯簡(jiǎn)便易行，不需要復(fù)雜的機(jī)器設(shè)備，靈活性大，適應(yīng)范圍廣，但生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。(1) 造芯的一般過(guò)程n 造芯前的準(zhǔn)備。n 填砂、安放芯骨和舂實(shí)。n 做出通氣道。n 置于烘干板上脫去芯盒，刷涂料.n 烘干。n 砂芯的檢驗(yàn)。(2) 常用手工造芯方法整體芯盒垂直芯盒脫落式芯盒1.3.4 機(jī)器造芯 機(jī)器造芯利用造芯機(jī)全部火部分完成填砂、緊實(shí)、出芯以致硬化等操作的造芯方法。其特點(diǎn)生產(chǎn)率高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，砂芯精度高，質(zhì)量好。但生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，多用于成批、大量生產(chǎn)。 機(jī)器造芯方法按其緊實(shí)度，主要有普通機(jī)器造芯、射芯機(jī)吹芯等幾類(lèi)。射芯是利用壓縮空氣將芯砂以高

9、速射入芯盒而使芯砂緊實(shí)以獲得砂芯的方法。射砂緊實(shí)示意圖 其優(yōu)點(diǎn)是：填砂和緊實(shí)過(guò)程同時(shí)完成，時(shí)間極短，（不超過(guò)1s），生產(chǎn)率高；能形成比較復(fù)雜的砂芯，緊實(shí)度均勻、質(zhì)量好；在密封狀態(tài)下，砂耗少；操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低。1.4.1一般鑄造 一般鑄造是指砂型鑄造。本課以后主要介紹砂型鑄造工藝。1.4.2 特種鑄造 廣義講，除了一般砂型鑄造之外的各種鑄造。特種鑄造是在砂型鑄造基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)的鑄造方法。同砂型鑄造相比，特種鑄造有兩個(gè)特點(diǎn)：1.4 鑄造的分類(lèi) 改進(jìn)了鑄造的制造材料和生產(chǎn)工藝方法； 改善了金屬液冷卻凝固時(shí)受力狀態(tài)。 所以特種鑄造是一種采用與一般鑄造不同的特殊工藝裝備，不使用型砂（或少用

10、型砂），使金屬液冷凝成型的鑄造方法。 目前，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)的特種鑄造方法有以下幾種：n熔模鑄造 即是一種以易熔材料制成的模型，為基礎(chǔ)而發(fā)展起來(lái)的鑄造工藝方法。首先將易熔材料做成零件模型，然后再用造型材料將其包圍住，經(jīng)過(guò)硬化處理后，再加熱將模型熔化掉，從而可獲得鑄型（型腔）。如圖1-13所示 如圖1-13 金屬型鑄造 是將金屬液體澆入金屬制成的鑄型內(nèi)，冷卻凝固后獲得的鑄件。如鑄造鋁活塞等。 壓力鑄造（壓鑄） 是在高壓下快速將液體金屬壓入金屬型中，并在壓力的作用下凝固，從而獲得鑄件的一種工藝方法，如圖1-14 。產(chǎn)品質(zhì)量好：尺寸精度達(dá)67級(jí)，甚至4級(jí)；生產(chǎn)效率高：平均每天可壓鑄600700次，鑄型

11、壽命可達(dá)幾十萬(wàn)次；經(jīng)濟(jì)效果優(yōu)良：不需機(jī)加工或少量。 如圖1-14離心鑄造 將金屬液澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使金屬液在離心力的作用下，填充到整個(gè)鑄型內(nèi)，經(jīng)冷卻凝固成型的工藝方法。如圖1-15，并分兩種（立式及臥式）低壓鑄造 它是介于一般砂型重力鑄造與壓力鑄造之間的一種鑄造方法。如圖1-16。通常低壓鑄造的工藝流程為:準(zhǔn)備合金液、模具等、密封淚禍、扒渣、裝配、固定模具、通氣升液、平穩(wěn)沖型、增壓凝固、卸壓、卸模、取出鑄件。4低壓鑄造工藝特點(diǎn) 低壓鑄造由于其澆注方式和凝固狀態(tài)的特殊性.從而決定了其工藝的顯著特點(diǎn)。與普通鑄造方法和壓力鑄造方法相比.具有如下特點(diǎn)。與普通鑄造相比具有特點(diǎn)n由于低壓鑄造可以采用

12、金屬型、砂型、石墨型、熔模殼型等.因此其綜合了各種鑄造方法的優(yōu)勢(shì)。n低壓鑄造不僅適用于有色金屬而且適用于黑色金屬.因此.適用范圍廣；n 由于底注式充型.而且充型速度可以通過(guò)進(jìn)氣壓力進(jìn)行調(diào)節(jié).因此充型非常平穩(wěn)。n 金屬液在氣體壓力作用下凝固.補(bǔ)縮非常充分；n采用自下而上澆注和壓力下凝固，大大簡(jiǎn)化了澆冒系統(tǒng)，金屬液利用率達(dá)90%以上。n殼型鑄造 它是用樹(shù)脂砂制成薄殼狀鑄型達(dá)到鑄造鑄件的目的。n其它特種鑄造n 如泥型鑄造、石墨型鑄造、陶瓷型鑄造、實(shí)型鑄造、磁性鑄造等。n 復(fù)習(xí)題n什么是鑄造？簡(jiǎn)述原因。n鑄造是怎樣分類(lèi)的？n造型方法有幾種砂型鑄造的組成及其工藝過(guò)程。n簡(jiǎn)述鑄造的實(shí)用性及其廣泛的？簡(jiǎn)述其

13、特點(diǎn)。1.5鑄型（芯）的烘干、合箱與澆注鑄型（芯）的烘干、合箱與澆注n1.5.1 烘干的作用 由于砂型和砂芯是由混合料做成，其中含有水分和粘結(jié)劑，普通砂型和砂芯需要經(jīng)過(guò)烘干（噴刷涂料前后的一次和二次烘干），以出去其水分，提高其強(qiáng)度和透氣性，減少發(fā)氣量，使鑄件不易產(chǎn)生氣孔、砂眼、粘砂和夾砂等缺陷，從而保證鑄件質(zhì)量;還能改變粘結(jié)劑的性質(zhì)和狀態(tài)，從而使砂型具有足夠的強(qiáng)度1.5.2 烘干原理 砂型和砂芯是多孔性物體，其水分的去除大致可分為兩步進(jìn)行？： 表面水分蒸發(fā) 砂型（芯）單位表面水分蒸發(fā)速度與飽和水蒸汽壓力和爐氣中水蒸汽壓力的差成正比。因此，爐溫高，爐氣中水蒸汽少，則蒸發(fā)速度快。 內(nèi)部水分遷移（擴(kuò)

14、散） 設(shè)法使型砂或砂芯內(nèi)部的水分沿著毛細(xì)血管向外表層擴(kuò)散，使內(nèi)部水分去除。水分遷移速度（水汽流密度）可表示為： i = k0 (u - t ) 式中 熱濕度傳導(dǎo)系數(shù)； i水氣流密度； K水汽擴(kuò)散系數(shù)； 0砂型的密度； u濕度梯度； t溫度梯度。 砂型在烘干爐內(nèi)加熱過(guò)程中，其內(nèi)部濕度梯度與溫度梯度方向相反。溫度梯度使水分由內(nèi)向外遷移，而溫度梯度卻迫使水分向內(nèi)遷移。因此，為了達(dá)到快速干燥的目的，必須分階段合理地控制烘干過(guò)程，努力做到砂型內(nèi)外濕度梯度大而溫度梯度小1.5.3 烘干過(guò)程：分成三個(gè)階段進(jìn)行控制第一階段：升溫預(yù)熱階段。此階段要求砂型（芯）內(nèi)溫度和濕度差小，保證能快速熱透。 這是因?yàn)闈裆氨雀?/p>

15、砂導(dǎo)熱性好，為了很快地把熱量從外表面?zhèn)鬟f到內(nèi)層，必須使砂型或砂芯盡量保持原有的濕度。所以，開(kāi)始時(shí)必須慢速升溫，以免砂型（芯）中的溫度梯度過(guò)大使水分向內(nèi)部遷移和受高溫而很快蒸發(fā)；另外，應(yīng)保持含有水汽的爐氣不排出，以減少砂型（芯）表層水分的蒸發(fā)；煙道門(mén)應(yīng)盡量全部關(guān)閉，燃燒室也不進(jìn)行劇烈的燃燒。第二階段：高溫加熱、水分大量蒸發(fā)階段。此階段爐溫應(yīng)盡量迅速上升，達(dá)到規(guī)定的溫度，并進(jìn)行保溫。為了使砂型或砂芯內(nèi)部的水分能夠迅速地排出，必須使含有水分的爐氣排出爐外，要把排氣煙道閘門(mén)全部打開(kāi)。第三階段：爐內(nèi)冷卻階段。這個(gè)時(shí)期，砂型或砂芯不僅得到冷卻，而且由于本身的蓄熱而繼續(xù)排出殘余的水分，得到徹底干燥。要停止燃

16、燒和半開(kāi)煙道閘門(mén)，使?fàn)t內(nèi)溫度慢慢地降到出爐溫度。1.5.4 烘干方法 （1）表面烘干 方法有：噴燈火焰表面烘干：噴燈火焰表面烘干：適用于砂型（芯）局部修理后的烘干和上涂料后的二次烘干。特點(diǎn)是溫度高而集中，烘干速度快。 移動(dòng)式焦碳爐或煤氣爐表面烘干：移動(dòng)式焦碳爐或煤氣爐表面烘干： 它們多用于地坑造型表面烘干。遠(yuǎn)紅外線輻射表面烘干遠(yuǎn)紅外線輻射表面烘干：其波長(zhǎng)因與大多數(shù)被加熱物質(zhì)的震動(dòng)波長(zhǎng)相同而被吸收，從而引起被加熱物質(zhì)的電子共振和分子共振，直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。其特點(diǎn)是穿透能力強(qiáng)，熱源穩(wěn)定，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，熱效率高，生產(chǎn)率高，車(chē)間衛(wèi)生條件好。 （2）整體烘干 一般大型和較重要的砂型和砂芯都要進(jìn)行整體烘干。

17、一般在周期作業(yè)或連續(xù)作業(yè)的烘干爐中進(jìn)行。1.5.5 合箱 合箱就是把砂型和砂芯按要求組合在一起成為鑄型的過(guò)程。如果合箱質(zhì)量不高，鑄件的形狀、尺寸和表面質(zhì)量得不到保證；偏芯、錯(cuò)箱、氣孔、砂眼、等原因而使鑄件報(bào)廢。其步驟組成：（1）全面檢查、清掃外形和砂芯，特別注意砂芯的烘干程度。（2） 依次裝入砂芯，保證鑄件壁厚和各處間隙。（3） 在分型面上放石棉繩，以保證合箱后分型面密合，避免液體金屬?gòu)姆中兔骈g隙流出。（4） 固緊鑄型，放好澆口杯、冒口圈。1.5.6 澆注(1) 待澆注時(shí)間的控制 合箱后，長(zhǎng)時(shí)間停留待澆注，會(huì)引起鑄型風(fēng)干，降低強(qiáng)度，且增加了砂芯返潮的可能性。因此，合箱后到澆注前的待澆注時(shí)間愈短愈好，待澆注時(shí)間由造型與造芯材料的性質(zhì)、鑄型大小、空氣濕度以及造型條件來(lái)決定。鑄鐵件的允許待澆注時(shí)間如表所示。n表12 鑄件允許待澆注時(shí)間濕 型表 干 型干 型小鑄型中鑄型砂箱中中鑄型地坑中大鑄型中鑄型大鑄型24h4 6h1012h 1218h 1824h 2426h(2) 澆注工藝n控制澆注溫度、澆注速度，嚴(yán)格遵守澆注操作規(guī)程。 澆注溫度對(duì)鑄件質(zhì)量有較大影響：n澆注溫度過(guò)高：金屬液態(tài)收縮值大，易產(chǎn)生縮孔，金屬含氣量增加而出現(xiàn)氣孔，對(duì)鑄鋼件來(lái)說(shuō)，還易產(chǎn)生熱