学习单元1 砂型铸造

一、 铸造的含义： 将液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得一定形状的铸件的方法称为铸造。 铸造是生产机器零件毛坯的主要方法之一。 铸造的实质是液态金属逐步冷却凝固成形。 铸造分为砂型铸造和特种铸造。

二、砂型铸造的含义 采用自然界中的石英砂作为主要材料制造铸型和型芯，将液态金属浇注到预先制好的铸型型腔中，待其冷却凝固后，获得具有一定尺寸和形状的毛坯或零件的铸造方法，称为砂型铸造。

三、砂型铸造的基本生产过程

铸造的优点： 1）可以铸出内腔、外形很复杂的毛坯； 2）工艺灵活性大。几乎各种合金、各种尺寸、形状、重量和数量的铸件都能生产； 3）成本较低。原材料来源广泛，价格低廉。

铸造的缺点： 1）铸件金相组织疏松、晶粒粗大，内部容易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷。 2）铸件的机械性能较低。 3）铸造工艺过程工序多，难以精确控制，使铸件质量不够稳定,铸件成品率比较低。 4）铸造生产现场劳动条件较差,工人劳动强度较大。

砂型铸造分类: 砂型铸造分为手工砂型铸造和机器砂型铸造。 铸造生产过程中各个工序的操作工作均由 铸造工人手工完成，这样的砂型铸造方法称为 手工砂型铸造。手工砂型铸造适用于单件小批 生产。

机器砂型铸造：铸造生产过程在铸造流水线上进行，铸型的造型、制芯、合箱、浇注等工序的操作工作均由机器完成，机器砂型铸造适用于大批大量生产。

砂型铸造的主要造型材料是型砂。 对型砂性能的基本要求： 型砂应该具有： 比较好的透气性、足够的强度、比较高的耐火性和一定的退让性。

型 (芯) 砂的组成: (1) 原砂。原砂是型砂的主体，其主要成分是石英(Si02)。 (2) 粘结剂。粘结剂的作用是粘结砂粒，使型 (芯) 砂具有一定的强度和可塑性。 (3) 附加物。常用的附加物有煤粉、木屑等。加煤粉是为了浇注时在铸型与金属液间产生气膜，防止粘砂，提高铸件表面质量。加木屑能改善型 (芯) 砂的退让性和透气性。

造型和制芯是砂型铸造中最基本的两个工序。 造型：用模样制造铸型的操作过程。模样应根据铸件的外形加上线收缩率制成。用铸型的空腔形成铸件的外部轮廓形状。

制芯：将型芯砂填入芯盒中，制成与铸件内孔、内腔或局部外形相似形状的砂芯的操作过程。形成铸件内孔、内腔的砂芯称为内型芯。形成铸件局部外部复杂轮廓形状的砂芯称为外型芯。

按砂箱特征分：两箱造型、三箱造型、脱箱造型、地坑造型。 常用手工造型特点及应用 手工造型按模样特征可分为：整模造型，分模造型、活块造型、挖砂造型、假箱造型、刮板造型； 按砂箱特征分：两箱造型、三箱造型、脱箱造型、地坑造型。

整体模，平面分型面，型腔在一个砂箱内；造型简单，铸件精度表面质量较好。 造型方法 主要特点 整体模，平面分型面，型腔在一个砂箱内；造型简单，铸件精度表面质量较好。 整模造型 模样沿最大截面分为两半，型腔位于上、下两个砂箱，造型简便。 分模造型

主要特点 造型方法 模样为整体，但分型面不是平面，造型时手工挖去阻碍取模的型砂，生产率低，技术水平高。 挖砂造型 对铸件上妨碍起模的小部分做成活动部分，起模时先取出主体部分，再取出活动部分。 活块造型

主要特点 造型方法 铸型由上型和下型构成，操作方便 两箱造型 铸件两端截面尺寸比中间大，必须有两个分型面。 三箱造型 采用活动砂箱造型，合型后脱出砂箱。 脱箱造型 在地面砂床中造型，不用砂箱或只用上箱。 地坑造型

机器造型的紧砂方法 机器造型的紧砂方法主要有压实紧砂(以压缩空气为动力)、振实紧砂（通过振动）、振压结合紧砂、抛砂紧砂（通过给砂团的冲击力）四种基本形式。

机器造型的起模方法 顶箱起模 漏模起模 翻转起模 起模汽缸使顶杆上升顶起砂箱，使模板与砂箱分开，完成起模。 模样的凸起部分从漏模板的孔中向下漏出，砂箱翻转即可取出模板及模样的平面部分。 砂箱、模型、模板一起旋转180°，砂箱与模板分开。

浇注系统 　　浇注系统是指为将金属液体注入型腔而在铸型中开设的一系列通道。它是在造型时利用一定的模样来形成的。典型的浇注系统包括浇口杯或浇口盆、直浇道、横浇道和内浇道等。

　　浇口杯的作用是将来自浇包的金属引入直浇道，缓和冲击分离熔渣。 直浇道为一圆锥形垂直通道，其高度使金属液产生一定的静压力，以控制金属液流人铸型的速度和提高充型能力。

横浇道分配金属液进入内浇道，并起挡渣的作用，它的断面一般为梯形，并设在内浇道之上，使得上浮的熔渣不致流人型腔。 内浇道是引导金属液进入型腔的部分，其作用是控制金属液的流速和流向，调整铸件各部分的温度分布。

合金熔炼 熔炼的基本任务是提供化学成分和温度都合格的融熔金属。 (一) 铸铁熔炼 铸铁是铸造生产中用得最多的合金，其熔炼一般在冲天炉内进行。

冲天炉的炉料分为金属料、燃料和熔剂三大类。 金属料包括新生铁、回炉铁、废钢与铁合金等 燃料一般为铸造焦炭。 熔剂通常是石灰石 或氟石，其作用是使炉渣变稀，以便从铁水中分离出去。

(二) 铸钢熔炼 铸钢的熔点高，熔炼工艺较复杂。铸钢熔炼常用的设备有电弧炉及电炉。炼钢用的原材料包括金属料、氧化剂、还原剂和造渣剂等。 (三) 有色金属熔炼 有色金属铝、铜合金一般多用坩埚炉熔炼。

浇注 浇注是指将金属液从浇包注入铸型的操作。浇注时应注意控制浇注温度和浇注速度。 浇注温度过高，铸件收缩大，粘砂严重，晶粒粗大。浇注温度偏低，会使铸件产生冷隔、浇不足等缺陷。 浇注温度应根据铸造合金的种类、铸件结构及尺寸等确定。

浇注速度的大小应能保持金属液连续不断地注入铸型，不得断流，应该使浇口杯一直处于充满状态。 落砂是使铸件与型砂、砂箱分离的操作。铸件浇注后要在砂型中冷却到一定温度后才能落砂。清理是指落砂后从铸件上清除表面粘砂、型砂、多余金属等过程的总称。

落砂过早，铸件易产生白口，难以切削加工，还会产生铸造应力，引起变形开裂； 落砂过晚铸件固态收缩受阻，也会产生铸造应力，而且会影响生产率。

由于铸造生产工序繁多，很容易使铸件产生缺陷。 常见的缺陷有错型、偏芯、变形、浇不足、缩孔、夹杂物、冷隔、裂纹、粘砂等。

小结： 铸造的定义、基本过程、生产特点；砂型铸造工艺流程；造型材料；造型方法的选择；铸件的常见缺陷。