金工实习(铸造部分)

金工实习(铸造部分) 《金工实习》铸造 教案 中职数学基础模块教案 下载北师大版¥1.2次方程的根与系数的关系的教案关于坚持的教案初中数学教案下载电子教案下载 1 铸造部分 目 录 第一节 铸造基础知识 (指导人员用) ................... 错误～未定义 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 签。 一、铸造生产概述 ................................ 错误～未定义书签。 二、铸造生产常规 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 流程 ........................ 错误～未定义书签。 第二节 砂型铸造工艺 ................................ 错误～未定义书签。 一、型砂和芯砂的制备 ............................ 错误～未定义书签。 二、型砂的性能 .................................. 错误～未定义书签。 三、铸型的组成 .................................. 错误～未定义书签。 四、浇冒口系统 .................................. 错误～未定义书签。 五、模样和芯盒的制造 ............................ 错误～未定义书签。 第三节 合金的熔炼 .................................. 错误～未定义书签。 一、铝合金的熔炼 ................................ 错误～未定义书签。 错误～未定义书签。 二、铸铁的熔炼 ..................................第四节 造 型 (实践操作用) ......................... 错误～未定义书签。 一、手工造型 .................................... 错误～未定义书签。 二、制芯 ........................................ 错误～未定义书签。 三、合型 ........................................ 错误～未定义书签。 四、造型的基本操作 .............................. 错误～未定义书签。 五、合金的浇注 .................................. 错误～未定义书签。 六、机器造型 .................................... 错误～未定义书签。 第五节 铸造工艺 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ................................ 错误～未定义书签。 一、分型面 ...................................... 错误～未定义书签。 二、型芯 ........................................ 错误～未定义书签。 三、铸造工艺参数 ................................ 错误～未定义书签。 四、模样的结构特点 .............................. 错误～未定义书签。 第六节 铸件常见缺陷的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 .......................... 错误～未定义书签。 铸工实习安全技术守则 ............................ 错误～未定义书签。 第七节 铸工概论(金工老师用) ........................ 错误～未定义书签。 一、铸造的辉煌历史 .............................. 错误～未定义书签。 二、铸造的分类 .................................. 错误～未定义书签。 第八节 特种铸造 .................................... 错误～未定义书签。 一、压力铸造 .................................... 错误～未定义书签。 2 《金工实习》铸造教案 二、实型铸造 .................................... 错误～未定义书签。 三、离心铸造 .................................... 错误～未定义书签。 四、低压铸造 .................................... 错误～未定义书签。 五、熔模铸造 .................................... 错误～未定义书签。 六、垂直分型无箱射压造型 ........................ 错误～未定义书签。 七、金属型铸造 .................................. 错误～未定义书签。 八、多触头高压造型 .............................. 错误～未定义书签。 九、真空密封造型 ................................ 错误～未定义书签。 第九节 铸造工艺图的绘制 ............................ 错误～未定义书签。 一、铸造工艺图 .................................. 错误～未定义书签。 二、浇注位置 .................................... 错误～未定义书签。 三、分型面 ...................................... 错误～未定义书签。 四、机械加工余量和铸孔 .......................... 错误～未定义书签。 五、拔模斜度 .................................... 错误～未定义书签。 六、铸造圆角 .................................... 错误～未定义书签。 七、型芯、芯头及芯座 ............................ 错误～未定义书签。 错误～未定义书签。 八、铸造收缩率 ..................................九、铸造工艺图的绘制 ............................ 错误～未定义书签。 十、模样图的绘制 ................................ 错误～未定义书签。 十一、铸型装配图的绘制 .......................... 错误～未定义书签。 十二、铸件图的绘制 .............................. 错误～未定义书签。 十三、模样、型腔、铸件和零件之间的尺寸与空间的关系错误～未定义书签。 十四、铸造技术的发展趋势 ........................ 错误～未定义书签。 《金工实习》铸造教案 3 第一节 铸造基础知识 (指导人员用) 一、铸造生产概述 铸造是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法。铸件一般是毛坯，经切削加工等才成为零件。零件精度要求较低和表面粗糙度，参数值允许较大的零件，或经过特种铸造的铸件也可直接使用。 铸造生产方法很多，常见有两类: (1) 砂型铸造 用型砂紧实成型的铸造方法。型砂来源广泛，价格低廉，且砂型铸造方法适应性强，因而是目前生产中用得最多、最基本的铸造方法。 (2) 特种铸造 与砂型铸造不同的其它铸造方法，如熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造和离心铸造等。 铸造生产具有以下优点: (1) 可以制成外形和内腔十分复杂的毛坯，如各种箱体、床身、机架等。 (2) 适用范围广，可铸造不同尺寸、重量及各种形状的工件;也适用于不同材料，如铸铁、铸钢、非铁合金。铸件重量可以从几克到二百吨以上。 (3) 原材料来源广泛，还可利用报废的机件或切屑;工艺设备费用小，成本低。 (4) 所得铸件与零件尺寸较接近，可节省金属的消耗，减少切削加工工作量。 但铸件也有力学性能较差，生产工序多，质量不稳定，工人劳动条件差等缺点。随着铸造合金、铸造工艺技术的发展，特别是精密铸造的发展和新型铸造合金的成功应用，使铸件的表面质量、力学性能郡有显著提高，铸件的应用范围日益扩大。 铸件广泛用于机床制造、动力、交通运输、轻纺机械、冶金机械等设备。铸件重量占机器总重量的40,,85,。 二、铸造生产常规工艺流程 型砂配制 合金溶炼 模样制作 造型 铸件 清理 检验 合型 浇注 落砂 芯盒制作 制芯 芯砂配制 义 4 《金工实习》铸造教案 第二节 砂型铸造工艺 一、型砂和芯砂的制备 砂型铸造用的造型材料主要是用于制造砂型的型砂和用于制造砂芯的芯砂。通常型砂是由原砂(山砂或河砂)、粘土和水按一 定比例混合而成，其中粘土约为9,，水约为 6,，其余为原砂。有时还加入少量如煤粉、 植物油、木屑等附加物以提高型砂和芯砂的性 能。紧实后的型砂结构如图2-1所示。 芯砂由于需求量少，一般用手工配制。型 芯所处的环境恶劣，所以芯砂性能要求比型砂 高，同时芯砂的粘结剂(粘土、油类等)比型砂 中的粘结剂的比重要大一些，所以其透气性不 图2-1 型砂结构示意图 及型砂，制芯时要做出透气道(孔);为改善型 1-砂粒 2-空隙 芯的退让性，要加入木屑等附加物。有些要求 3-附加物 4-粘土膜 高的小型铸件往往采用油砂芯(桐油+砂子，经 烘烤至黄褐色而成)。 二、型砂的性能 型砂的质量直接影响铸件的质量，型砂质量差会使铸件产生气孔、砂眼、粘砂、夹砂等缺陷。良好的型砂应具备下列性能: ?透气性 型砂能让气体透过的性能称为透气性。高温金属液浇入铸型后，型内充满大量气体，这些气体必须由铸型内顺利排出去，否则将使铸件产生气孔、浇不足等缺陷。 铸型的透气性受砂的粒度、粘土含量、水分含量及砂型紧实度等因素的影响。砂的粒度越细，粘土及水分含量越高，砂型紧实度越高，透气性则越差。 ?强度 型砂抵抗外力破坏的能力称为强度。型砂必须具备足够高的强度才能在造型、搬运、合箱过程中不引起塌陷，浇注时也不会破坏铸型表面。型砂的强度也不宜过高，否则会因透气性、退让性的下降使铸件产生缺陷。 ?耐火性 指型砂抵抗高温热作用的能力。耐火性差，铸件易产生粘砂。型砂中SiO含量越多，型砂颗粒就越大，耐火性越好。 2 ?可塑性 指型砂在外力作用下变形，去除外力后能完整地保持已有形状的能力。可塑性好，造型操作方便，制成的砂型形状准确、轮廓清晰。 ?退让性 指铸件在冷凝时，型砂可被压缩的能力。退让性不好，铸件易产生内应力或开裂。型砂越紧实，退让性越差。在型砂中加入木屑等物可以提高退 《金工实习》铸造教案 5 让性。 在单件小批生产的铸造车间里，常用手捏法来粗略判断型砂的某些性能，如用手抓起一把型砂，紧捏时感到柔软容易变形;放开后砂团不松散、不粘手，并且手印清晰;把它折断时，断面平整均匀并没有碎裂现象，同时感到具有一定强度，就认为型砂具有了合适的性能要求，如图2-2所示。 型砂湿度适当时 手放开后可看出 折断时断隙设有碎裂状 可用手捏成砂团 清晰的手纹 同时有足够的强度 图2-2 手捏法检验型砂 三、铸型的组成 铸型是根据零件形状用造型材料制成 铸型可以是砂型，也可以是金属型。 的， 砂型是由型砂(型芯砂)做造型材料制成 的。它是用于浇注金属液，以获得形状、 尺寸和质量符合要求的铸件。 铸型一般由上型、下型、型芯、型腔 和浇注系统组成，如图2-3所示。铸型组 元间的接合面称为分型面。铸型中造型材 图2-3 铸型装配图 料所包围的空腔部分，即形成铸件本体的 1-分型面 2-上型 3-出气孔 空腔称为型腔。液态金属通过浇注系统流 4-浇注系统 5-型腔 6-下型 入并充满型腔，产生的气体从出气口等处 7-型芯 8-芯头芯座 排出砂型。 四、浇冒口系统 1. 浇注系统 浇注系统是为金属液流入型腔而开设于铸型中的一系列通道。其作用是: ?平稳、迅速地注入金属液; ?阻止熔渣、砂粒等进入型腔; ?调节铸件各部分温度，补充金属液在冷却和凝固时的体积收缩。 正确地设置浇注系统，对保证铸件质量、降低金属的消耗量有重要的意义。若浇注系统不合理，铸件易产生冲砂、砂眼、渣孔、浇不到、气孔和缩孔等缺陷。典型的浇注系统由外浇口、直浇道、横浇道和内浇道四部分组成，如图5-3所 6 《金工实习》铸造教案 示。对形状简单的小铸件可以省略横浇道。 ? 外浇口 其作用是容纳注入的金属液并缓解液态金属对砂型的冲击。小型铸件通常为漏斗状(称浇口杯)，较大型铸件为盆状(称浇口盆)。 ? 直浇道 它是连接外浇口 与横浇道的垂直通道。改变直浇道 的高度可以改变金属液的静压力大 小和改变金属液的流动速度，从而 改变液态金属的充型能力。如果直 浇道的高度或直径太大，会使铸件 产生浇不足的现象。为便于取出直 浇道棒，直浇道一般做成上大下小 的圆锥形。 ? 横浇道 它是将直浇道的 金属液引入内浇道的水平通道，一 图5-3 典型浇注系统 般开设在砂型的分型面上，其截面形状一般是高梯形，并位于内浇道的上面。横浇道的主要作用是分配金属液进入内浇道和起挡渣作用。 ? 内浇道 它是直接与型腔相连，并能调节金属液流入型腔的方向和速度、调节铸件各部分的冷却速度。内浇道的截面形状一般是扁梯形和月牙形，也可为三角形。 3. 冒口 常见的缩孔、缩松等缺陷是由于铸件冷却‎‎凝固时体积收缩而产生的。为防止缩孔和缩松，往往在铸件的顶部或厚实部位设置冒口。冒口是指在铸型内特设的空腔及注入该空腔的金属。冒口中的金属液可不断地补充铸件的收缩 ，清理时要切除掉。冒口除，从而使铸件避免出现缩孔、缩松。冒口是多余部分 了补缩作用外，还有排气和集渣的作用。 五、模样和芯盒的制造 模样是铸造生产中必要的工艺装备。对具有内腔的铸件，铸造时内腔由砂芯形成，因此还要制备造砂芯用的芯盒。制造模样和芯盒常用的材料有木材、金属和塑料。在单件、小批量生产时广泛采用木质模样和芯盒，在大批量生产时多采用金属或塑料模样、芯盒。金属模样与芯盒的使用寿命长达10万,30万次，塑料的使用寿命最多几万次，而木质的仅1000次左右。 为了保证铸件质量，在设计和制造模样和芯盒时，必须先设计出铸造工艺图，然后根据工 艺图的形状和大小，制造模样和芯盒。在设计工艺图时，要考虑下列一些问题(见图2-4): ? 分型面的选择 分型面是上、下砂型的分界面，选择分型面时必须使模样能从砂型中取出，并使造型方便和有利于保证铸件质量。 ? 拔模斜度 为了易于从砂型中取出模样，凡垂直于分型面的表面，都做出 《金工实习》铸造教案 7 0.5º,4º的拔模斜度。 图2-4 压盖零件的铸造工艺图及相应的模样图 ? 加工余量 铸件需要加工的表面，均需留出适当的加工余量。 ? 收缩量 铸件冷却时要收缩，模样的尺寸应考虑铸件收缩的影响。通常用于铸铁件的要加大1,;铸钢件的加大1.5,,2,;铝合金件的加大1,,1.5,。 ?铸造圆角 铸件上各表面的转折处，都要做成过渡性圆角，以利于造型及保证铸件质量。 ?芯头 有砂芯的砂型，必须在模样上做出相应的芯头。 图2-4是压盖零件的铸造工艺图及相应的模样图。从图中可见模样的形状和零件图往往是不完全相同的。 8 《金工实习》铸造教案 第三节 合金的熔炼 合金熔炼的目的是要获得符合要求的金属熔液。不同类型的金属，需要采用不同的熔炼方法及设备。如钢的熔炼是用转炉、平炉、电弧炉、感应电炉等;铸铁的熔炼多采用冲天炉;而非铁金属如铝、铜合金等的熔炼，则用坩埚炉。 一、铝合金的熔炼 铸铝是工业生产中应用最广泛的铸造非铁合金之一。由于铝合金的熔点低，熔炼时极易氧化、吸气，合金中的低沸点元素(如镁、锌等)极易蒸发烧损，故铝合金的熔炼应在与燃料和燃气隔离的状态下进行。 1(铝合金的熔炼设备 铝合金的熔炼一般是在坩埚炉内进行，根据所用热源不同，有焦炭加热坩埚炉、电加热坩埚炉等不同形式，如图3-1所示。 通常用的坩埚有石墨坩埚和铁质坩埚两种。石墨坩埚是用耐火材料和石墨混合并成型烧制而成。铁质坩埚是由铸铁或铸钢铸造而成，可用于铝合金等低熔点合金的熔炼。 图3-1 铝合金熔炼设备 2.铝合金的熔炼 备料配料 (一般铸件可 省此步骤) 静置 熔炼工具 装炉快 精炼 浇注 坩锅预热 变质 扒渣 刷涂料 速融化 除气 图3-2 铝合金熔炼过程 ?根据牌号要求进行配料计算和备料。据笔者经验，以铝锭重量为计算依据(因铝锭不好锯切加工)，再反求其他化学成分。如新料成分占大部分，可按化学 《金工实习》铸造教案 9 成分的上限值配料，一般减去烧损后仍能达标。注意，所有炉料均要烘干后再投入坩锅内，尤其是在湿度大的时节，以免铝液含气量大，即使通过除气工序也很难除净。 ?空坩锅预热到暗红后投金属料并加入烘干后的覆盖剂(以熔融后刚刚能覆盖住铝液表面为宜)，快速升温熔化。铝液开始熔成液体后，须停止鼓风，在非阳光直射时观察，若铝液表面呈微暗红色(温度为680,720?)，可以除气。 ?精炼。常使用六氯乙烷(CC1)精炼。用钟罩(状如反转的漏勺)压入为炉料26 总量0.2,,0.3,的六氯乙烷(CC1)(最好压成块状)，钟罩压入深度距坩锅底26 部100,150mm，并作水平缓慢移动，此时，因C2C16和铝液发生下列反应: , 3CCl，2Al,,,2AICl,，3CCl,26324 形成大量气泡，将铝液中的H液面，使合金得到净化。注意使用及夹杂物带到2AI2O3 时应通风良好，因为C2C1Cl2和C2C14均为强刺激性气体。除气精炼后立预热分解的6 刻除去熔渣，静置5,10分钟。 接着检查铝液的含气量。常用如下办法检测:用小铁勺舀少量铝液，稍降温片刻后，用废钢锯片在液面拨动，如没有针尖突起的气泡，则证明除气效果好，如仍有为数不少的气泡，应再进行一次除气操作。 ?浇注。对于一般要求的铸件在检查其含气量后就可浇注。浇注时视铸件厚薄和铝液温度高低，分别控制不同的浇注速度。浇注时浇包对准浇口杯先慢浇，待液流平稳后，快速浇人，见合金液上升到冒口颈后浇速变慢，以增强冒口补缩能力。如有型芯的铸件，在即将浇入铝液时用火焰在通气孔处引气，可减少或避免“呛火”现象和型芯气体进入铸件的机会。 ?变质。对要求提高机械性能的铸件还应在精炼后，在730,750?;时，用钟罩压入为炉料总量1,,2,的变质剂。常用变质剂配方为:NaCl35,+NaF65,。 ?获得优质铝液的主要措施是:隔离(隔绝合金液与炉气接触)、除气、除渣、尽量少搅拌、严格控制工艺过程。 二、铸铁的熔炼 在铸造生产中，铸铁件占铸件总重量的70%,75%，其中绝大多数采用灰铸铁。为获得高质量的铸铁件，首先要熔化出优质铁水。 1. 铸件的熔炼要求: ?铁水温度要高; ?铁水化学成分要稳定在所要求的范围内; ?提高生产率，降低成本。 2. 铸件的熔炼设备: ?冲天炉的构造 冲天炉是铸铁熔炼的设备，如图3-3所示。炉身是用钢板弯成的圆筒形，内砌以耐火砖炉衬。炉身上部有加料口、烟囱、火花罩，中部有热风胆，下部有热风带 10 《金工实习》铸造教案 ，风带通过风口与炉内相通。从鼓风机送来的空气，通过热风胆加热后经风带进入炉内，供燃烧用。风口以下为炉缸，熔化的铁液及炉渣从炉缸底部流人前炉。 冲天炉的大小是以每小时能熔炼出铁液的重量来表示，常用的为1.5,10t/h。 3. 冲天炉炉料及其作用 (1)金属料 金属料包括生铁、回炉铁、废 钢和铁合金等。生铁是对铁矿石经 高炉冶炼后的铁碳合金块，是生产 铸铁件的主要材料;回炉铁如浇口、 冒口和废铸件等，利用回炉铁可节 约生铁用量，降低铸件成本;废钢 是机加工车间的钢料头及钢切屑等， 加入废钢可降低铁液碳的含量，提 高铸件的力学性能;铁合金如硅铁、 锰铁、铬铁以及稀土合金等，用于 调整铁液化学成分。 (2)燃料 冲天炉熔炼多用焦炭作燃料。 通常焦炭的加入量一般为金属料的 1/12,1/8，这一数值称为焦铁比。 (3)熔剂 图3-3 冲天炉的构造 熔剂主要起稀释熔渣的作用。 1-出铁口 2-出渣口 3-前炉 4-过桥 5-风口 在炉料中加入石灰石(CaCO)和萤 36-底焦 7-金属料 8-层焦 9-火花罩 10-烟囱 石(CaF)等矿石，会使熔渣与铁液 211-加料口 12-加料台 13-热风管 14-热风胆 容易分离，便于把熔渣清除。熔剂 15-进风口 16-热风 17-风带 18-炉缸 19-炉底门 的加入量为焦炭的25,一30,。 4(冲天炉的熔炼原理 在冲天炉熔炼过程中，炉料从加料口加入，自上而下运动，被上升的高温炉气预热，温度升高;鼓风机鼓入炉内的空气使底焦燃烧，产生大量的热。当炉料下落到底焦顶面时，开始熔化。铁水在下落过程中被高温炉气和灼热焦炭进一步加热(过热)，过热的铁水温度可达1600?左右，然后经过过桥流入前炉。此后铁水温度稍有下降，最后出铁温度为1380,1430?。 冲天炉内铸铁熔炼的过程并不是金属炉料简单重熔的过程，而是包含一系列物理、化学变化的复杂过程。熔炼后的铁水成分与金属炉料相比较，含碳量有所增加;硅、锰等合金元素含量因烧损会降低;硫含量升高，这是焦炭中的硫进入铁水中所引起的。 《金工实习》铸造教案 11 第四节 造 型 (实践操作用) 用型砂及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型。造型方法可分为手工造型和机器造型两大类。 一、手工造型 手工造型操作灵活，使用4-1所示的造型工具可进行整模两箱造型、分模造型、挖砂造型、活块造型、假箱造型、刮板造型及三箱造型等。根据铸件的形状、大小和生产批量选择造型方法。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) 图4-1 常用手工造型工具 a)浇口棒 b)砂冲子 c)通气针 d)起模针 e)墁刀 f)秋叶 g)砂勾 h)皮老虎 1(整模造型 整模造型过程如图4-2所示。整模造型的特点是:模样是整体结构，最大截面在模样一端为平面;分型面多为平面;操作简单。整模造型适用于形状简单的铸件，如盘、盖类。 (a)造下砂型、添砂、舂砂 (b)刮平、翻箱 (c)造上型、扎气孔、做泥号 12 《金工实习》铸造教案 (d)起箱、起模、开浇口 (e)合型 (f)落砂后带浇口的铸件 图4-2 齿轮整模造型过程 2(分模造型 分模造型的特点是:模样是分开的，模样的分开面(称为分型面)必须是模样的最大截面，以利于起模。分模造型过程与整模造型基本相似，不同的是造上型时增加放上模样和取上半模样两个操作。套筒的分模造型过程如图4-3所示。分模造型适用于形状复杂的铸件，如套筒、管子和阀体等。 (a)造下型 (b)造上型 (c)开箱、起模 (d)开浇口、下芯 (e)合型 (f)带浇口的铸件 图4-3 套筒分模造型过程 (3)活块模造型 模样上可拆卸或能活动的部分叫活块。当模样上有妨碍起模的侧面伸出部分(如小凸台)时，常将该部分做成活块。起模时，先将模样主体取出，再将留在铸型内的活块单独取出，这种方法称为活块模造型。用钉子连接的活块模造型时(如图4-4)，应注意先将活块四周的型砂塞紧，然后拔出钉子。 零件图 铸件 模样 (a)造下型、拔出钉子 (b)取出模样主体 (c)取出活块 《金工实习》铸造教案 13 图4-4 活块造型 1-用钉子连接活块 2-用燕尾连接活块 (4)挖砂造型 当铸件按结构特点需要采用分模造型，但由于条件限制(如模样太薄，制模困难)仍做成整模时，为便于起模，下型分型面需挖成曲面或有高低变化的阶梯形状(称不平分型面)，这种方法叫挖砂造型。手轮的挖砂造型过程如图4-5所示。 零件图 (a)造下型 (b)翻下型、挖修分型面 (c)造上型、敞箱、起模 (d)合箱 (e)带浇口的铸件 图4-5 手轮的挖砂造型过程 (5)三箱造型 用三个砂箱制造铸型的过程称为三箱造型。前述各种造型方法都是使用两个砂箱，操作简便、应用广泛。但有些铸件如两端截面尺寸大于中间截面时，需要用三个砂箱，从两个方向分别起模。图4-6为带轮的三箱造型过程。 铸件图 模样 (a)造下箱 (b)翻箱、造中箱 。 (c)造上箱 (d依次取箱 (e)下芯合型 图4-6 带轮的三箱造型过程 14 《金工实习》铸造教案 (6)刮板造型 尺寸大于500mm的旋转体铸件，如带轮、飞轮、大齿轮等单件生产时，为节省木材、模样加工时间及费用，可以采用刮板造型。刮板是一块和铸件截面形状相适应的木板。造型时将刮板绕着固定的中心轴旋转，在砂型中刮制出所需的型腔，如图4-7所示。 (a)皮带轮铸件 (b)刮板(图中字母表示与铸件的对应部位) (c)刮制下型 (d)刮制上型 (e)合型 图4-7 皮带轮铸件的刮板造型过程 (7) 假箱造型 假箱造型是利用预制的成形底板或假箱来代替挖砂造型中所挖去的型砂，如图4-8所示。 图4-8 用假箱和成形底板造型 a) 假箱 b)成形底板 1-假箱 2-下砂型 3-最大分型面 4-成形底板 (8) 地坑造型 直接在铸造车间的 砂地上或砂坑内造型的方法称为地坑造 型。大型铸件单件生产时，为节省砂箱， 降低铸型高度，便于浇注操作，多采用 地坑造型。图4-9为地坑造型结构，造 型时需考虑浇注时能顺利将地坑中的气 体引出地面，常以焦炭、炉渣等透气物 料垫底，并用铁管引出气体。 图4-9 地坑造型结构 二、制芯 为获得铸件的内腔或局部外形，用芯砂或其他材料制成的、安放在型腔内部 《金工实习》铸造教案 15 的铸型组元称型芯。绝大部分型芯是用芯砂制成的。砂芯的质量主要依靠配制合格的芯砂及采用正确的造芯工艺来保证。 浇注时砂芯受高温液体金属的冲击和包围，因此除要求砂芯具有铸件内腔相应的形状外，还应具有较好的透气性、耐火性、退让性、强度等性能，故要选用杂质少的石英砂和用植物油、水玻璃等粘结剂来配制芯砂，并在砂芯内放入金属芯骨和扎出通气孔以提高强度和透气性。 形状简单的大、中型型芯，可用粘土砂来制造。但对形状复杂和性能要求很高的型芯来说，必须采用特殊粘结剂来配制，如采用油砂、合脂砂和树脂砂等。 另外，型芯砂还应具有一些特殊的性能，如吸湿性要低(以防止合箱后‎‎型芯返潮);发气要少(金属浇注后，型芯材料受热而产生的气体应尽量少);出砂性要好(以便于清理时取出型芯)。 型芯一般是用芯盒制成的，其开式芯盒制芯是常用的手工制芯方法，适用于圆形截面的较复杂型芯。其制芯过程见图4-10。 (a) (b) (c) (d) (e) 图4-10 对开式芯盒制芯 (a)准备芯盒 (b)夹紧芯盒，分次加入芯砂、芯骨，舂砂 (c)刮平、扎通气孔 (d)松开夹子，轻敲芯盒 (e)打开芯盒，取出砂芯，上涂料 三、合型 将上型、下型、型芯、浇口盆等组合成一个完整铸型的操作过程称为合型，又称合箱。合型是制造铸型的最后一道工序，直接关系到铸件的质量。即使铸型和型芯的质量很好，若合型操作不当，也会引起气孔、砂眼、错箱、偏芯、飞边和跑火等缺陷。合型工作包括: (1)铸型的检验和装配 下芯前，应先清除型腔、浇注系统和型芯表面的浮砂，并检查其形状、尺寸和排气道是否通畅。下芯应平稳、准确。然后导通砂芯和砂型的排气道;检查型腔主要尺寸;固定型芯;在芯头与砂型芯座的间隙处填满泥条或干砂，防止浇注时金属液钻人芯头而堵死排气道。最后，平稳、准确地合上上型。 (2)铸型的紧固 为避免由于金属液作用于上砂箱引发的抬箱力而造成的缺陷，装配好的铸型需要紧固。单件小批生产时，多使用压铁压箱，压铁重量一般 16 《金工实习》铸造教案 为铸件重量的3,5倍。成批、大量生产时，可使用压铁、卡子或螺栓紧固铸型。紧固铸型时应注意用力均匀、对称;先紧固铸型，再拔合型定位销;压铁应压在砂箱箱壁上。铸型紧固后即可浇注，待铸件冷凝后，清除浇冒口便可获得铸件。 四、造型的基本操作 造型方法很多，但每种造型方法大都包括舂砂、起模、修型、合箱工序。 1. 造型模样 用木材、金属或其它材料制成的铸件原形统称为模样，它是用来形成铸型的型腔。用木材制作的模样称为木模，用金属或塑料制成的模样称为金属模或塑料模。目前大多数工厂使用的是木模。模样的外形与铸件的外形相似，不同的是铸件上如有孔穴，在模样上不仅实心无孔，而且要在相应位置制作出芯头。 ,. 造型前的准备工作 ? 准备造型工具，选择平整的底板和大小适应的砂箱。砂箱选择过大，不仅消耗过多的型砂，而且浪费舂砂工时。砂箱选择过小，则木模周围的型砂舂不紧，在浇注的时候金属液容易从分型面即交界面间流出。通常，木模与砂箱内壁及顶部之间须留有30,100mm的距离，此距离称为吃砂量。吃砂量的具体数值视木模大小而定。 ? 擦净木模，以免造型时型砂粘在木模上，造成起模时损坏型腔。 ? 安放木模时，应注意木模上的斜度方向，不要把它放错。 3. 舂砂 ? 舂砂时必须分次加入型砂。对小砂箱每次加砂厚约50,70mm。加砂过多舂不紧，而加砂过少又费用工时。第一次加砂时须用手将木模周围的型砂按紧，以免木模在砂箱内的位置移动。然后用舂砂锤的尖头分次舂紧，最后改用舂砂锤的平头舂紧型砂的最上层。 ? 舂砂应按一定的路线进行。切不可东一下、西一下乱舂，以免各部分松紧不一。 ? 舂砂用力大小应该适当，不要过大或过小。用力过大，砂型太紧，浇注时型腔内的气体跑不出来。用力过小，砂型太松易塌箱。同一砂型各部分的松紧是不同的，靠近砂箱内壁应舂紧，以免塌箱。靠近型腔部分，砂型应稍紧些，以承受液体金属的压力。远离型腔的砂层应适当松些，以利透气。 ? 舂砂时应避免舂砂锤撞击木模。一般舂砂锤与木模相距20,40mm，否则易损坏木模。 4. 撒分型砂 在造上砂型之前，应在分型面上撒一层细粒无粘土的干砂(即分型砂)，以防止上、下砂箱粘在一起开不了箱。撒分型砂时，手应距砂箱稍‎‎高，一边转圈、一边摆动，使分型砂经指缝缓慢而均匀散落下来，薄薄地复盖在分型面上。最后应将木模上的分型砂吹掉，以免在造上砂型使，分型砂粘到上砂型表面，而在浇注时被液 《金工实习》铸造教案 17 体金属冲下来落入铸件中，使其产生缺陷。 5. 扎通气孔 除了保证型砂有良好的透气性外，还要在已舂紧和刮平的型砂上，用通气针扎出通气孔，以便浇注时气体易于逸出。通气孔要垂直而且均匀分布。 6. 开外浇口 外浇口应挖成60?的锥形，大端直径约60,80mm。浇口面应修光，与直浇道连接处应修成圆弧过渡，以引导液体金属平稳流入砂型。若外浇口挖得太浅而成碟形，则浇注液体金属时会四处飞溅伤人。 7. 做合箱线 若上、下砂箱没有定位销，则应在上、下砂型打开之前，在砂箱壁上作出合箱线。最简单的方法是在箱壁上涂上粉笔灰，然后用划针画出细线。需进炉烘烤的砂箱，则用砂泥粘敷在砂箱壁上，用墁刀袜平后，再刻出线条，称为打泥号。合箱线应位于砂箱壁上两直角边最远处，以保证x和y方向均能定位，并可限制砂型转动。两处合箱线的线数应不相等，以免合箱时弄错。做线完毕，即可开箱起模。 8. 起模 ? 起模前要用水笔沾些水，刷在木模周围的型砂上，以防止起模时损坏砂型型腔。刷水时应一刷而过，不要使水笔停留在某一处，以免局部水分过多而在浇注时产生大量水蒸汽，使铸件产生气孔缺陷。 ? 起模针位置要尽量与木模的重心铅锤线重合。起模前，要用小锤轻轻敲打起模针的下部，使木模松动，便于起模。 ? 起模时，慢慢将木模垂直提起，待木模即将全部起出时，然后快速取出。起模时注意不要偏斜和摆动。 9. 修型 起模后，型腔如有损坏，应根据型腔形状和损坏程度，正确使用各种修型工具进行修补。如果型腔损坏较大，可将木模重新放入型腔进行修补，然后再起出。 10. 合箱 合箱是造型的最后一道工序，它对砂型的质量起着重要的作用。合箱前，应仔细检查砂型有无损坏和散砂，浇口是否修光等。如果要下型芯，应先检查型芯是否烘干，有无破损及通气孔是否堵塞等。型芯在砂型中的位置应该准确稳固，以免影响铸件准确度，并避免浇注时被液体金属冲偏。合箱时应注意使上砂箱保持水平下降，并应对准合箱线，防止错箱。合箱后最好用纸或木片盖住浇口，以免砂子或杂物落入浇口中。 五、合金的浇注 把液体合金浇入铸型的过程称为浇注。浇注是铸造生产中的一个重要环节。浇注工艺是否合理，不仅影响铸件质量，还涉及工人的安全。 1(浇注工具 18 《金工实习》铸造教案 浇注常用工具有浇包(图4-11)、挡渣钩等。浇注前应根据铸件大小、批量选择合适的浇包，并对浇包和挡渣钩等工具进行烘干，以免降低金属液温度及引起液体金属的飞溅。 2(浇注工艺 (1)浇注温度 浇注温度过高，铁液在铸型中收缩量增大，易产生缩孔、裂纹及粘砂等缺陷;温度过低则铁液流动性差，又容易出现浇不足、冷隔和气孔等缺陷。合适的浇注温度应根据合金种类和铸件的大小、形状及壁厚来确定。对形状复杂的薄壁灰铸铁件，浇注温度为1400?左右;对形状较简单的厚壁灰铸铁件，浇 注温度 为1300?左右即可;而铝合金的浇注温度一般在700?左右。 -11 浇包 图4 (2)浇注速度 浇注速度太慢，铁液冷却快，易产生浇不足、冷隔以及夹渣等缺陷;浇注速度太快，则会使铸型中的气体来不及排出而产生气孔，同时易造成冲砂、抬箱和跑火等缺陷。铝合金液浇注时勿断流，以防铝液氧化。 (3)浇注的操作 浇注前应估算好每个铸型需要的金属液量，安排好浇注路线，浇注时应注意挡渣。浇注过程中应保持外浇口始终充满，这样可防止熔渣和气体进入铸型。 浇注结束后，应将浇包中剩余的金属液倾倒到指定地点。 (4)浇注时应注意事项 ? 浇注是高温操作，必须注意安全，必须穿着白帆布工作服和工作皮鞋; ? 浇注前，必须清理浇注时行起的通道，预防意外跌撞; ? 必须烘干烘透浇包，检查砂型是否紧固; ? 浇包中金属液不能盛装太满，吊包液面应低于包口100mm左右，抬包和端包液面应低于包口60mm左右。 六、机器造型 手工造型生产率低，铸件表面质量差，要求工人技术水平高，劳动强度大，因此在批量生产中，一般均采用机器造型。 机器造型是把造型过程中的主要操作----紧砂与起模实现机械化。根据紧砂和起模方式不同，有气动微震压实造型、射压造型、高压造型、抛砂造型。 《金工实习》铸造教案 19 气动微震压实造型机是采用振击(频率150,500次/分，振幅25—80mm)——压实——微振(频率700,1000次,分，振幅5,l0mm)紧实型砂的。这种造型机噪音较小，型砂紧实度均匀，生产率高。气动微震压实造型机紧砂原理见图4-12。 图4-11 震实造型机的工作原理 a)填砂 b)震击紧砂 c)辅助压实 d)起模 20 《金工实习》铸造教案 第五节 铸造工艺设计 铸造工艺设计包括选择及确定铸型分型面、砂型结构及铸造工艺参数等内容。 一、分型面 分型面是指上、下砂型的接合面，其表示方法如图5-1所示。短线表示分型面的位置，箭头和“上”、“下”两字表示上型和下型的位置。分型面的确定原则如下: ?分型面应选择在模样的最大截面处，以便于取模，挖砂造型时尤其要注意图 5-la)。 ( ?应尽量减少分型面数目，成批量生产时应避免采用三箱造型。 ?应使铸件中重要的机加工面朝下或垂直于分型面，便于保证铸件的质量。因 为，浇注时液体金属中的渣子、气泡总是浮在上面，铸件的上表面缺陷较多，铸件的下表面和侧面质量较好(图5-1b)。 《金工实习》铸造教案 21 图5-1 分型面的确定原则示意图 ?应使铸件全部或大部分在同一砂型内，以减少错箱、飞边和毛刺，提高铸件的精度(图5-1c)。 二、型芯 型芯一般由芯体和芯头两部分组成。芯体的形状应与所形成的铸件相应部分的形状一致。芯头是型芯的外伸部分，落入铸型的芯座内，起定位和支承型芯的 hl作用。芯头的形状取决于型芯的型式，芯头必须有足够的高度)或长度(()及合适的斜度(图5-2)，才能使型芯方便、准确和牢固地固定在铸型中，以免型芯在浇注时飘浮、偏斜和移动。 图5-2 型芯的形式 三、铸造工艺参数 影响铸件、模样的形状，与尺寸的某些工艺数据称为铸造工艺参数，主要有下列几项: (1)加工余量 指铸件上预先增加在机械加工时切去的金属层厚度。加工余量值与铸件大小、合金种类及造型方法等有关。单件小批量生产的小铸铁件的加工余量为4.5,5.5mm;小型有色金属铸件加工余量为3mm;灰铸铁件的加工余量值可参阅JB2854—80。 (2)最小铸出的孔和槽 对过小的孔、槽，由于铸造困难，一般不予铸出。不铸出孔、槽的最大尺寸与合金种类、生产条件有关。单件小批生产的小铸铁件上 22 《金工实习》铸造教案 直径小于30mm的孔一般不铸出。 (3)拔模斜度 指平行于起模方向的模样壁的斜度。其值与模样高度有关，模样矮时(?100mm)为3º左右，模样高时(101,160mm)为0.5?,,?。 (4)铸件收缩率 铸件冷凝后体积要收缩，各部分尺寸均小于模样尺寸，为保证铸件尺寸要求，在模样(芯盒)上加一个收缩尺寸。它等于收缩率乘以铸件名义尺寸。收缩率的经验值见表5-1。 四、模样的结构特点 模样是直接用于形成铸型(或型;芯)的实体模型，—般用木料制作。模样的形状与尺寸由零件图尺寸及有关的铸造工艺参数来确定(图5-4c)。模样的结构类型(整模、分模和活块等)由分型面的位置决定。模样的形状、尺寸与铸件结构相一致，不同的是:模样的每个尺寸都比铸件相应尺寸大一个金属的收缩量(铸件尺寸×铸件收缩率);采用型芯铸孔时，为在砂型内形成芯座以支承型芯芯头，模样上对应于孔的部位，则出现与型芯相适应的凸出部分，也叫芯头(见图5-4c)。 图5-4 滑动轴承零件图与铸造工艺图 表5-1 砂型铸造时部分合金收缩率的经验值 铸造收缩率 合金种类 自由收缩 受阻收缩 灰 中小型铸件 1.0 0.9 铸 中大型铸件 0.9 0.8 铁 特大型铸件 0.8 0.7 球墨铸铁 1.0 0.8 《金工实习》铸造教案 23 碳钢和低合金钢 1.6,2.0 1.3,1.7 锡青铜 1.4 1.2 无锡青铜 2.0,2.2 1.6,1.8 硅黄铜 1.7,1.8 1.6,1.7 铝硅合金 1.0,1.2 0.8,1.0 第六节 铸件常见缺陷的分析 在实际生产中，常需对铸件缺陷进行分析，其目的是找出产生缺陷的原因，以便采取措施加以防止。对于铸件设计人员来说，了解铸件缺陷及产生原因，有助于正确地设计铸件结构，并结合铸造生产时的实际条件，恰如其分地拟定技术要求。 铸件的缺陷很多，常见的铸件缺陷名称、特征及产生的主要原因见表6-1。分析铸件缺陷及其产生原因是很复杂的，有时可见到在同一个铸件上出现多种不同 ，或同一原因在生产条件不同时会引起多种缺陷。 原因引起的缺陷 具有缺陷的铸件是否定为废品，必须按铸件的用途和要求以及缺陷产生的部位和严重程度来决定。一般情况下，铸件有轻微缺陷，可以直接使用;铸件有中等缺陷，可允许修补后使用;铸件有严重缺陷，则只能报废。 表6-1 常见的铸件缺陷及产生原因 缺陷名称 特 征 产生的主要原因 型砂含水过多，透气性差;起模和 修型时刷水过多;砂芯烘干不良或砂 在铸件内部或表面有芯 大小不等的光滑孔洞 通气孔堵塞;浇注温度过低或浇注速 度 太快等。 铸件结构不合理，如壁厚相差过 大 缩孔多分布在铸大，造成局部金属积聚;浇注系统和 件厚断面处，形状不冒 规则，孔内粗糙。 口的位置不对，或冒口过小;浇注温度 太高，或金属化学成分不合格，收缩过 大。 型砂和芯砂的强度不够;砂型和砂 在铸件内部或表芯的紧实度不够;合箱时铸型局部损面有充塞砂粒的孔坏 眼。 浇注系统不合理，冲坏了铸型。 24 《金工实习》铸造教案 铸件表面粗糙， 型砂和芯砂的耐火性不够;浇注温 粘有砂粒。 度太高;未刷涂料或涂料太薄。 模样的上半模和下半模未对‎‎好;合 铸件在分型面有错移 箱时，上、下砂箱未对准。 铸件的结构不合理，壁厚相差太 铸件开裂，开裂大;砂型和砂芯的退让性差;落砂过 处金属表面氧化。 早。 缺陷名称 特 征 产生的主要原因 浇注温度太低;浇注速度太慢或 铸件上有未完浇 全融合的缝隙或洼注过程曾有中断;浇注系统位置开设坑，其交接处是圆滑不 的。 当或浇道太小。 浇注时金属量不够;浇注时液体 金 铸件不完整 属从分型面流出;铸件太薄;浇注温度 太低;浇注速度太慢。 铸工实习安全技术守则 1.实习时应穿好工作服，冬天不得穿大衣、风衣和带长围巾，夏天不得赤脚、赤臂。 2.按照实习内容，检查和准备好自用设备和工具。 3.造型中，要保证分型面平整、吻合，同时要有足够气孔排气，以防气爆伤人。 4.造型中，清除散砂应用吹风器(皮老虎)，不得用嘴吹，同时要注意吹风的方向上有无人，以防将砂粒吹入他人眼中。不准把吹风器当玩具开玩笑。 5.要文明实习，每天实习完毕，将造型工具清点好，摆放在工具箱内，并清理好现场。 6.不得擅自动用设备及电源开关。 《金工实习》铸造教案 25 第七节 铸工概论 (金工教师用) 一、铸造的辉煌历史 在材料成形工艺发展过程中，铸造是历史上最悠久的一种工艺，在我国已有六千多年历史了。从殷商时期就有灿烂的青铜器铸造技术。河南安阳出土的商代祭器司母戊鼎，重达八百多千克，长、高都超过1m，四周饰有精美的蟠龙纹及饕餮(古代传说中的一种野兽)。北京明代永乐青铜大钟重达46.5t，钟高6.75m，钟唇厚22cm，外径3.3m，钟体内遍铸经文22.7万字，击钟时尾音长达2分钟以上，传距20km。外形和内腔如此复杂、重量如此巨大、质量要求如此高的青铜大钟，若不采用铸造方法和具有精湛的铸造技术，是难以用其他任何方法制造的。 如图7-1所示三通铸件，难以用机加工的方法成批制造，当采用了型芯形成三通的内腔后，三通铸件的大批量生产问题便迎刃而解了。 图7-1 型芯形成内型的三通铸件示意图 1-铸件 2-型芯 铸造生产是机械制造业中一项重要的毛坯制造工艺过程，其质量和产量以及精度等直接影响到机械产品的质量、产量和成本。铸造生产的现代化程度，反映了机械工业的水平，反映了清洁生产和节能省材的工艺水准。 26 《金工实习》铸造教案 二、铸造的分类 机器造型 砂型铸造 两箱整模造型、两箱分模造型、 手工造型 挖砂(假箱)造型、活块造型、 起模 三箱造型、刮板造型、地坑造型 铸造 熔模铸造 金属型铸造 特种铸造 离心铸造 压力铸造 低压铸造 第八节 特种铸造 随着科学技术的发展和生产水平的提高，对铸件质量、劳动生产效率、劳动条件和生产成本有了进一步的要求，因而铸造方法有了长足的发展。所谓特种铸造，是指有别于砂型铸造方法的其他铸造工艺。目前特种铸造方法已发展到几十种，常用的有熔模铸造、金属型铸造、离心铸造、压力铸造、低压铸造、陶瓷型铸造，另外还有实型铸造、磁型铸造、石墨型铸造、反压铸造、连续铸造和挤压铸造等。 特种铸造能获得如此迅速的发展，主要是由于这些方法一般都能提高铸件的尺寸精度和表面质量，或提高铸件的物理及力学性能;此外，大多能提高金属的利用率(工艺出品率)，减少原砂消耗量;有些方法更适宜于高熔点、低流动性、易氧化合金铸件的铸造;有的能明显改善劳动条件，并便于实现机械化和自动化生产而提高生产率。 一、压力铸造 压力铸造是在高压作用下将金属液以较高的速度压入高精度的型腔内，力求在压力下快速凝固，以获得优质铸件的高效率铸造方法。它的基本特点是高压(5-150MPa)和高速(5-100m/s)。 压力铸造的基本设备是压铸机。压铸机可分为热室压铸机和冷室压铸机两大类，冷室压铸机又可分为立式和卧式等类型，但它们的工作原理基本相似。图8-1为卧式冷室压铸机，用高压油驱动，合型力大，充型速度快，生产率高，应用较广泛。 《金工实习》铸造教案 27 图8-1 卧式冷室压铸机 压铸型是压力铸造生产铸件的模具，主要由活动半型和固定半型两个大部分组成。固定半型固定在压铸机的定型座板上，由浇道将压铸机压室与型腔连通。活动半型随压铸机的动型座板移动，完成开合型动作。完整的压铸型组成中包括型体部分、导向装置、抽芯机构、顶出铸件机构、浇注系统、排气和冷却系统等部分。压铸工艺过程见图8-2。 图8-2压铸工艺过程示意图 压铸工艺的优点是压铸件具有“三高”: 铸件精度高 (1T11,ITl3， )、强度与硬度高, (比砂型铸件Ra3.2,0.8,mb 高20,一40,)、生产率高(50,150件,h)。 缺点是存在无法克服的皮下气孔，且塑性差;设备投资大，应用范围较窄(适于低熔点的合金和较小的、薄壁且均匀的铸件。适宜的壁厚:锌合金1,4mm，铝合金1.5,5mm，铜合金2,5mm)。 二、实型铸造 实型铸造是使用泡沫聚苯乙烯塑料制造模样(包括浇注系统)，在浇注时，迅速将模样燃烧气化直到消失掉，金属液充填了原来模样的位置，冷却凝固后而成铸件的铸造方法。其工艺过程如图8-3所示。 28 《金工实习》铸造教案 (a)泡沫塑料模样 (b)造型 (c)浇注 (d)铸件 图8-3 实型铸造工艺过程 三、离心铸造 图8-4为S?816半自动离心 铸造机。离心铸造指将液态合金液 浇人高速旋转(250,1500r,min)的 铸型中，使其在离心力作用下填充 铸型和结晶的铸造方法。两种方式 的离心铸造见图8-5。 用离心浇注生产中空圆筒形铸 件质量较好，且不需要型芯，没有 浇冒口，所以可简化工艺，出品率 高，且具有较高的劳动生产效率。 图8-4 S?816半自动离心铸造机 (a)绕垂直轴旋转 (b)绕水平轴旋转 -5 离心铸造示意图 图8 四、低压铸造 低压铸造是使液体金属在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种方法。由于所用的压力较低，所以叫做低压铸造。低压铸造介于重力铸造和压力铸造之间的一种铸造方法。浇注时压力和速度可人为控制，故可适用于各种不同的铸型;充型压力及时间易于控制，所以充型平稳;铸件在压力下结晶，自上而下定向凝固，所以铸件致密，力学性能好，金属利用率高，铸件合格率高。图8-6为J45低压铸造机。 《金工实习》铸造教案 29 图8-6 J45低压铸造机 其工艺过程(见图8-7)是:在密封的坩埚(或密封罐)中，通入干燥的压缩空气，金属液2在气体压力的作用下，沿升液管4上升，通过浇口5平稳地进入型腔8，并保持坩埚内液面上的气体压力，一直到铸件完全凝固为止。然后解除液面上的气体压力，使开液管中未凝固的金属液流坩埚，再由气缸12开型并推出铸件。 低压铸造独特的优点表现在以下几个方面: 1. 液体金属充型比较平稳; 2. 铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利; 3. 铸件组织致密，机械性能高; 4.提高了金属液的工艺收缩率，一般情况下不需要冒口，使金属液的收缩率大大提高，收缩率一般可达90,。 此外，劳动条件好;设备简单，易实现机械化和自动化，也是低压铸造的突出优点。 图8-7 低压铸造的工艺示意图 五、熔模铸造 用易熔材料(蜡或塑料等)制成精确的可熔性模型，并涂以若干层耐火涂料，经干燥、硬化成整体型壳，加热型壳熔失模型，经高温焙烧而成耐火型壳，在型壳 30 《金工实习》铸造教案 中浇注铸件。铸件尺寸精度高，表面粗糙度低;适用于各种铸造合金、各种生产批量;生产工序繁多，生产周期长，铸件不能太大。熔模铸造的工艺过程如图8-8。 图8-8 熔模铸造工艺过程示意图 a)母模 b)压型 c)络蜡 d)铸造蜡模 e)单个蜡模 f)组合蜡模 g)结壳熔出蜡模 h)填砂、浇注 六、垂直分型无箱射压造型 在造型、下芯、合型及浇注过程中，铸型的分型面呈垂直状态(垂直于地面)的无箱射压造型法称为垂直分型无箱射压造型，其工艺特点见图8-9。它主要适用于中小铸件的大批量生产。垂直分型无箱射压造型工艺的优点是: ?采用射砂填砂又经高压压实，砂型硬度高且均匀，铸件尺寸精确，表面粗糙度低。 ?无需砂箱，从而节约了有关砂箱的一切费用。 ?一块砂型两面成形，既节约型砂，生产效率又高。 ?可使造型、浇注、冷却、落砂等设备组成简单的直线流水线，占地省。 其主要缺点是: ?下芯不如水平分型时方便，下芯时间不允许超过7,8秒，否则将严重降低造型机的生产效率。 ?模板、芯盒及下芯框等工装费用高。 《金工实习》铸造教案 31 图8-9 DISA垂直分型无箱射压造型机工艺过程 1-射砂板 2-压实模板 3-反压模板 a)正反压模板组成这型室，射砂; b)正压模板实型砂; c)反压模板退出，完成起模?; d)正压模板将砂型推出，合型; e)正压模板退回，完成起模?; f)反压模板复位，关闭造型室。 七、金属型铸造 用铸铁、碳钢或低合金钢等金属材料制成铸型，铸型可反复使用。金属型铸造是将液态金属在重力作用下浇入金属铸型内，获得铸件的方法。图8-10所示。金属型散热快、铸件组织致密，力学性能好，精度和表面质量较好，液态金属耗用量少，劳动条件好。适用于大批生产有色合金铸件。其主要缺点是:制造成本高、制 造周期长、导热性好，降低了金属液的流动性。因而不宜浇注过薄、过于复杂的铸件。无退让性，冷却收缩时产生内应力将会造成铸件的开裂。型腔在高温下易损坏，因而不宜铸造高熔点合金。 图8-10 铸造铝活塞的金属型 1-型腔 2-销孔型芯 3-左半型4-左侧型芯 5-中间型芯 6-右侧型芯 7-右半型 8-销孔型芯 9-底板 八、多触头高压造型 高压造型的压实比压大于0.7MIPa，砂型紧实度高，铸件尺寸精度较高，铸件表面粗糙度低，铸件致密性好，与脱箱或无箱射压造型相比，高压造型辅机多，砂箱数量大，造价高，需造型流水线配套。比较适用于像汽车制造这类生产批量大、质量要求高的现代化生产，我国各大汽车制造厂已有这类生产线的引进。 多触头由许多可单独动作的触头组成，可分为主动伸缩的主动式触头和浮动式触头。使用较多的是弹簧复位浮动式多触头，如图8-11所示。当压实活塞1向上推动时，触头4将型砂从余砂框3压人砂箱2，而自身在多触头箱体5的相互连 32 《金工实习》铸造教案 通的油腔内浮动，以适应不同形状的模样，使整个型砂得到均匀的紧实度。 多触头高压造型通常也配备气动微振装置，以便增加工作适应能力。 图8-11 多触头高压造型工作原理 (a)原始位置 (b)压实位置 1-压实活塞 2—砂箱 3—余砂框 4—高压触头 5-多触头箱体 九、真空密封造型 真空密封造型主要用于生产汽油机缸体、缸盖及铁路机车配件等。真空密封造型是一种全新的物理造型方法，其基本原理是在特制的砂箱内，填入无水无粘结剂的干石英砂，用塑料薄膜将砂箱密封后抽成真空，借助铸型内外的压力差(约40kPa)使型砂紧实和成形。真空密封造型又称真空薄膜造型、减压造型、负压造型或V法，适用于生产薄壁、面积大、形状不太复杂的扁平铸件。该法的优点是: ?铸件尺寸精确，能浇出2,3mm的薄壁部分。 ?铸件缺陷少，废品率可控制到1.5,以下。 ?砂型成本低、损耗少，回用率在95,以上。 ?噪声小、粉尘少，工作环境比较好，劳动强度低。 缺点是:对形状复杂、比较高的铸件覆膜成形困难，工艺装备较复杂，造型生产率比较低。真空密封造型过程(见图8-12)如下: ?通过抽气箱抽气，将预先加热好的塑料薄膜吸贴到模样表面上。 ?放置砂箱，充填型砂，微振紧实。 ?刮平，覆背膜，抽真空，使砂型保持一定的真空度。 ?在负压状态下起模、下芯、合型浇注。铸件凝固后恢复常压，型砂自行溃散，取出铸件。 《金工实习》铸造教案 33 图8-12 真空密封造型过程示意图 (a)模板 (b)加热薄膜 (c)覆膜、抽真空 (d)放砂箱 (e)填砂 (f)紧实 (g)起模 (h)合型浇注 (i)落砂 1-模板 2-抽气箱 3-发热元件 4-塑料薄膜 5-砂箱 6-型砂 7-背膜 8-型腔 9-铸件 第九节 铸造工艺图的绘制 一、铸造工艺图 铸造工艺图是铸造生产所特有的一种图纸。它是根据零件的结构特点、技术要求、生产批量及生产条件等，将各种工艺符号直接描绘在零件图上，表示出浇注位置、分型面、分模面、机械加工余量、拔模斜度、铸造圆角、型芯、芯头及芯座、收缩率、浇冒口系统、内外冷铁等铸造工艺参数。它是铸造过程最基本和最重要的工艺文件之一，它是制造模样、工艺设备的准备、造型造芯、合箱浇注、落砂清理及对铸件进行技术检验等的工艺指导文件。同时也是绘制模样图、铸型装配图、铸件图和编制铸造工艺卡片的依据。 内容有所增减，但至少应包括如下内容，根据生产批量的不同，铸造工艺图的 并可利用红兰两色加以标注。 二、浇注位置 浇注时，铸件在铸型中所处的位置称为浇注位置，即在浇注时，铸件在铸型中是处于垂直、水平或倾斜的位置。浇注位置选择正确与否，对铸件、造型方法都有重要的影响。浇注位置的选择主要考虑以下三个原则: ? 铸件上重要的加工面、受力面和基准面，在浇注时应尽量朝下; ? 铸件的薄壁部位应朝下。由于薄壁部位冷却较快，为保证金属液能充满型腔的薄壁部位，将它置于下方; ? 铸件易产生缩孔的厚实部分，以便于设置冒口应朝上。 34 《金工实习》铸造教案 三、分型面 分型面可以是平面、斜面或曲面，为方便造型，分型面最好采用平面。分型面设在铸件的最大水平截面处，这样很方便起模。为简化工艺，保证铸件质量，分型面应尽量少，最好是一个。分型面的符号和线条用红色上下箭头表示，并标明“上、下”或“上、中、下”等。 为起模方便或其它原因，在一个模样上分开的切面称为分模面，分模面可以是平面、斜面和曲面，有时也会与分型面重叠。分模面的符号用“?<”表示，在实际生产中的工艺图上分模面也用红色线条标明。 四、机械加工余量和铸孔 铸件的机械加工余量是指铸件在加工过程中被切除的厚度。凡零件图上标有要加工的表面粗糙度符号之处，在铸造工艺图上均需放加工余量。铸件尺寸愈大，相应的加工余量也愈大;浇注时处于顶面的加工余量要比侧面的大,底面相比最小。加工余量一般在3,10mm范围选取。 铸件上不加工的孔、槽及异形孔如方孔等，原则上尽量铸出。不铸出的孔、槽在工艺图上打叉或填黑。 五、拔模斜度 为了保证模样能顺利取出，凡垂直于分型面的模样壁上均应做出斜度称为拔模斜度，一般为1º,3?。当在垂直于分型面的铸件不加工的表面上已设计有的斜度称为结构斜度，则不需再考虑拔模斜度。 六、铸造圆角 凡铸件上两壁相交处均应做出圆角称为铸造圆角，以增强该处砂型的强度，并有利于防止铸件产生裂纹。 七、型芯、芯头及芯座 铸孔一般用型芯成形。只有当铸孔的直径与高度之比大于或等于1，且孔与分型面垂直时，这种浅孔就不必用型芯成形，可直接在模样上挖成内壁斜度(3º,10?)较大的孔，造型时形成自带型芯(或称砂垛、砂台)。悬吊在上砂型的自带型芯常称为吊砂。 为了保证型芯安装稳定，芯头设计在芯盒上。为了让型芯正确安置在砂型中，需要型芯座，而芯座设计在模样上。芯头与芯座均应设计出较大的斜度(5º,10?)，以利造芯、造型与合箱，两者之间还应留出间隙，即留侧间隙与顶间隙，中小砂型中的间隙值约为0,1.5mm，若垂直芯头的下芯头与下芯座应接触，其间隙为零。 ##砂型中若有多个型芯时，应按下芯的顺序将型芯编号，如用“1、2”等标注。各芯头的边界用兰色线条表示。 八、铸造收缩率 铸件凝固后连续冷却到室温的过程中，会产生尺寸缩小，待冷至室温时，铸件 《金工实习》铸造教案 35 的尺寸将小于模样的尺寸。为了得到合格尺寸的铸件，在制造模样时，应使模样尺寸大于铸件尺寸。这一放大值即为铸件的收缩量，一般用百分率表示，故称为铸造收缩率。一般灰口铸铁的收缩率为0.7%,1.0%，铸钢为1.5%,2.0%，有色合金为1.0%,1.5%。收缩率一般标注在铸造工艺图的右上角。 注:根据铸工车间内已有的一张铸件装配图中的轴承零件，按以上各工艺参数的要求，在黑板上画出零件图并定性地绘出铸造工艺图。 九、铸造工艺图的绘制 铸造工艺图是表示分型面、型芯结构尺寸、浇冒口系统和各项工艺参数的图形。 单件小批量生产时，铸造工艺图是用红、蓝色线条按JB2435—78规定的符号和文字画在零件图上。单件小批量生产情况下，铸造工艺图可作为制造模样、铸型和检验铸件的依据，图5-4a、b所示为滑动轴承的零件图和铸造工艺图。图中分型面、活块、加工余量、拔模斜度和浇冒口系统等用红线画出、不铸出的孔用红线打叉，线收缩率用红字注在零件图右下方。芯头边界和型芯剖面符号用蓝线画出。 十、模样图的绘制 根据上述零件的铸造工艺图以及铸造收缩率，在黑板上定性地绘出木模图。生产中常用已考虑了收缩率的专用“缩尺”来绘制，以减少烦杂的尺寸换算。 在木模图上也有称为“芯头”的部位，主要是起模后在砂型中形成型芯座的作用，以便型芯在型腔中处于准确定位与固定之用。 十一、铸型装配图的绘制 利用车间的一张装配图重点加以说明。 1.浇注系统 浇注系统的类型很多根据合金种类和铸件结构不同，按照内浇道在铸件上的开设位置，最常用的为顶注式。另外，根据铸型结构的需要，还有底注式和侧注式浇注系统等。 顶注式浇注系统的优点是易于充满型腔，型腔中金属的温度自下而上递增,因而补缩作用好;简单易做;节省金属。但它对铸型冲击较大，有可能造成冲砂、飞溅和加剧金属的氧化。所以这类浇注系统多用于重量小，高度低和形状简单的铸件。浇注系统在图中用红色线条表示。 内浇道的方位直接影响铸件质量，因此内浇道的开设应注意: ? 内浇道的方向 不要正对砂型壁和型芯，以防铸件产生冲砂及粘砂缺陷; ? 内浇道的位置 ? 对于壁厚相差较大的铸件，其内浇道应开设在厚壁处，且内浇道的截面多为高梯形，使金属液不断经过内浇道，以补充厚壁处铸件收缩的需要，可防止铸件 36 《金工实习》铸造教案 产生缩孔。对于壁厚差别不大的铸件，其内浇道可开在薄壁处，且内浇道的截面为扁梯形、三角形或月牙形，使铸件各部分均匀冷却，可减少铸件形成裂纹的倾向，且在清理内浇道时，也不会将铸件损伤。 ? 内浇道应避免开在铸件的重要表面上，特别是重要的加工面上，因浇道附近高温金属液流过的时间较长，在铸件的这些部位易出现气孔、缩孔等缺陷。当设计铸件时，如铸件的某处内部质量要求较高，不允许设置浇口，则应在技术要求中标明。 ? 内浇道的数目:对于大平面或薄壁复杂铸件，如平板、盖、罩壳及箱体等，为使金属液迅速充满型腔、避免产生浇不足等缺陷，应多开几道内浇道。 2.冒口与冷铁(在现有铸型装配图上未作表示，但应加以说明) ? 冒口的作用:铸型中的冒口储存着高温金属液，其作用是对铸件凝固时产生的体积收缩进行补缩，消除铸件的缩孔，使缩孔进入冒口之中，待铸件冷凝后，将冒口除去，则可获得无缩孔的致密铸件。由于冒口与型腔相通，它还有起到观察、排气和集渣的作用。冒口在图中用红色线条表示。 ? 冷铁的作用:冷铁是加大铸件厚壁处的冷凝速度和提高铸件表面的硬度和耐磨性。 冷铁分为两类: ? 外冷铁:用钢或铸铁做成与铸件被激冷处形状相同的冷铁，埋入砂型中，代替局部砂型，浇注时与铸件表面接触而起激冷作用。外冷铁表面涂有耐火涂料，以防止其与铸件熔合。 ? 内冷铁:它插在砂型型腔中，浇注后与铸件熔合为一体。内冷铁的激冷作用比外冷铁大。为了保证内冷铁与铸件熔合良好，应要求内冷铁的材质与铸件相同，并要严格控制其尺寸大小和去除其表面的锈、油污和水分等。内冷铁一般用于不重要的实心厚壁件，如哑铃等。 内、外冷铁在图中均用涂黑来表示。 冒口与冷铁配合作用可有效防止铸件产生缩孔，即远离冒口的冷铁部位的金属液先凝固，其次是靠近冒口的金属液凝固，最后是冒口的金属液凝固，这种防止铸件产生缩孔的工艺措施称为顺序凝固原则。 十二、铸件图的绘制 砂型经合箱浇注冷凝后，将浇、冒口除掉，并对铸件进行落砂清理等工作，最后就是铸件成品。 铸件图就是检验铸件是否符合质量要求的依据。 十三、模样、型腔、铸件和零件之间的尺寸与空间的关系 在铸造生产中，用模样制得型腔，将金属液浇入型腔冷却凝固后获得铸件，铸件经切削加工最后成为零件。因此，模样、型腔、铸件和零件四者之间在形状和尺寸上有着必然的联系。搞清它们之间的相互关系对了解铸造工艺过程和读懂铸造工 《金工实习》铸造教案 37 艺图有重要的意义。 模样、型腔、铸件和零件之间的关系 名称 模 样 型 腔 铸 件 零 件 特征 大小 大 大 小 最小 大于铸件一比零件多一尺寸 与模样基本相同 小于铸件 个收缩率 个加工余量 包括型芯包括零件中符合零件 形状 头、活块、外型与铸件凹凸相反 小孔洞等不铸出‎‎尺寸和公差要 芯等形状 的加工部分 求 凹凸 凸 凹 凸 凸 (与零件相比) 空实 实心 空心 实心 实心 (与零件相比) 十四、铸造技术的发展趋势 随着科学技术的进步和国民经济的发展，对铸造提出优质、低耗、高效、少污染的要求。铸造技术向以下几个方面发展。 ? 机械化、自动化技术的发展。随着汽车工业等大批大量制造的要求，各种新的造型方法(如高压造型、射压造型、气冲造型等)和制芯方法进一步开发和推广。 ? 特种铸造工艺的发展。随着现代工业对铸件的比强度、比刚度的要求增加，以及无切削加工的发展，特种铸造工艺向大型铸件方向发展。铸造柔性加工系统逐步推广，逐步适应多品种少批量的产品升级换代需求。复合铸造技术(如挤压铸造和熔模真空吸铸)和一些全新的工艺方法(如砂型铸造工艺、超级合金等离子滴铸工艺)逐步进入应用。 ? 特殊性能合金进入应用。球墨铸铁、合金钢、铝合金、钛合金等高比强度、比刚度的材料逐步进入应用。新型铸造功能材料，如铸造复合材料、阻尼材料和具有特殊磁学、电学、热学性能和耐辐射材料进入铸造成形领域。 ? 微电子技术进入使用。铸造生产的各个环节已开始使用微电子技术，如铸造工艺及模具的CAD及CAM，凝固过程数值模拟，铸造过程自动检测、监测与控制，铸造工程MIS，各种数据库及专家系统、机器人的应用等。 38 《金工实习》铸造教案