压力铸造工艺过程

范文一：压力铸造工艺过程

压力铸造工艺过程压铸模锻工艺简介压铸模锻工艺是一种在专用的压铸模锻机上完成的工艺。它的基本工艺过程是：金属液先低速或高速铸造充型进模具的型腔内，模具有活动的型腔面，它随着金属液的冷却过程加压锻造，既消除毛坯的缩孔缩松缺陷，也使毛坯的内部组织达到锻态的破碎晶粒。毛坯的综合机械性能得到显著的提高。另外，该工艺生产出来的毛坯，外表面光洁度达到7级（Ra1.6），如冷挤压工艺或机加工出来的表面一样，有金属光泽。所以，我们将压铸模锻工艺称为“极限成形工艺”，比“无切削、少余量成形工艺”更进了一步。压铸模锻工艺还有一个优势特点是，除了能生产传统的铸造材料外，它还能用变形合金、锻压合金，生产出结构很复杂的零件。这些合金牌号包括：硬铝超硬铝合金、锻铝合金，如LY11、LY12、6061、6063、LYC、LD等）。这些材料的抗拉强度，比普通铸造合金高近一倍，对于铝合金汽车轮毂、车架等希望用更高强度耐冲击材料生产的部件，有更积极的意义。

一、压铸简介压力铸造简称压铸，是一种将熔融合金液倒入压室内，以高速充填钢制模具的型腔，并使合金液在压力下凝固而形成铸件的铸造方法。压铸区别于其它铸造方法的主要特点是高压和高速。①金属液是在压力下填充型腔的，并在更高的压力下结晶凝固，常见的压力为15—100MPa。②金属液以高速充填型腔，通常在10—50米/秒，有的还可超过80米/秒，（通过内浇口导入型腔的线速度—内浇口速度），因此金属液的充型时间极短，约0.01—0.2秒（须视铸件的大小而不同）内即可填满型腔。压铸机、压铸合金与压铸模具是压铸生产的三大要素，缺一不可。所谓压铸工艺就是将这三大要素有机地加以综合运用，使能稳定地有节奏地和高效地生产出外观、内在质量好的、尺寸符合图样或协议规定要求的合格铸件，甚至优质铸件。 1、压铸机（1）压铸机的分类压铸机按压室的受热条件可分为热压室与冷压室两大类。而按压室和模具安放位置的不同，冷室压铸机又可分为立式、卧式和全立式三种形式的压铸机。热室压铸机立式冷室卧室全立式（2）压铸机的主要参数 a合型力（锁模力）（千牛）KN b压射力（千牛）——KN c动、定型板间的最大开距—mm d动、定型板间的最小开距—mm e动型板的行程————mm f大杠内间距（水平×垂直）—mm g大杠直径——mm h顶出力——KN i顶出行程———mm j压射位置（中心、偏心）—mm k一次金属浇入量（Zn、Al、Cu）——Kg l压室内径（Ф）——mm m空循环周期——s n铸件在分型面上的各种比压条件下的投影面积注：还应有动型板、定型板的安装尺寸图等。 2、压铸合金压铸件所采用的合金主要是有色合金，至于黑色金属（钢、铁等）由于模具材料等问题，目前较少使用。而有色合金压铸件中又以铝合金使用较广泛，锌合金次之。下面简单介绍一下压铸有色金属的情况。（1）、压铸有色合金的分类受阻收缩混合收缩自由收缩铅合金 -----0.2-0.3% 0.3-0.4% 0.4-0.5% 低熔点合金锡合金锌合金--------0.3-0.4% 0.4-0.6% 0.6-0.8% 铝硅系--0.3-0.5% 0.5-0.7% 0.7-0.9% 压铸有色合金铝合金铝铜系铝镁系---0.5-0.7% 0.7-0.9% 0.9-1.1% 高熔点合金铝锌系镁合金----------0.5-0.7% 0.7-0.9% 0.9-1.1% 铜合金（2）、各类压铸合金推荐的浇铸温度合金种类铸件平均壁厚≤3mm 铸件平均壁厚>3mm 结构简单结构复杂结

构简单结构复杂

铝合金铝硅系 610-650℃ 640-680℃ 600-620℃ 610-650℃

铝铜系 630-660℃ 660-700℃ 600-640℃ 630-660℃

铝镁系 640-680℃ 660-700℃ 640-670℃ 650-690℃

铝锌系 590-620℃ 620-660℃ 580-620℃ 600-650℃

锌合金 420-440℃ 430-450℃ 400-420℃ 420-440℃

镁合金 640-680℃ 660-700℃ 640-670℃ 650-690℃

铜合金普通黄铜 910-930℃ 940-980℃ 900-930℃ 900-950℃

硅黄铜 900-920℃ 930-970℃ 910-940℃ 910-940℃

注：①浇铸温度一般以保温炉的金属液的温度来计量。 ②锌合金的浇铸温度不能超过450℃，以免晶粒粗大。

二、压铸模压铸模是压铸生产三大要素之一，结构正确合理的模具是压铸生产能否顺利进行的先决条件，并在保证铸件质量方面（下机合格率）起着重要的作用。由于压铸工艺的特点，正确选用各工艺参数是获得优质铸件的决定因素，而模具又是能够正确选择和调整各工艺参数的前提，模具设计实质上就是对压铸生产中可能出现的各种因素预计的综合反映。如若模具设计合理，则在实际生产中遇到的问题少，铸件下机合格率高。反之，模具设计不合理，例一铸件设计时动定模的包裹力基本相同，而浇注系统大多在定模，且放在压射后冲头不能送料的灌南压铸机上生产，无法正常生产，铸件一直粘在定模上。尽管定模型腔的光洁度打得很光，因型腔较深，仍出现粘在定模上的现象。所以在模具设计时，必须全面分析铸件的结构，熟悉压铸机的操作过程，要了解压铸机及工艺参数得以调整的可能性，掌握在不同情况下的充填特性，并考虑模具加工的方法、钻眼和固定的形式后，才能设计出切合实际、满足生产要求的模具。刚开始时已讲过，金属液的充型时间极短，金属液的比压和流速很高，这对压铸模来说工作条件极其恶劣，再加上激冷激热的交变应力的冲击作用，都对模具的使用寿命有很大影响。模具的使用寿命通常是指通过精心的设计和制造，在正常使用的条件下，结合良好的维护保养下出现的自然损坏，在不能再修复而报废前，所压铸的模数（包括压铸生产中的废品数）。实际生产中，模具失效主要有三种形式：①热疲劳龟裂损坏失效；②碎裂失效；③溶蚀失效。致使模具失效的因素很多，既有外因（例浇铸温度高低、模具是否经预热、水剂涂料喷涂量的多少、压铸机吨位大小是否匹配、压铸压力过高、内浇口速度过快、冷却水开启未与压铸生产同步、铸件材料的种类及成分Fe的高低、铸件尺寸形状、壁厚大小、涂料类型等等）。也有内因（例模具本身材质的冶金质量、坯料的锻制工艺、模具结构设计的合理性、浇注系统设计的合理性、模具机（电加工）加工时产生的内应力、模具的热处理工艺、包括各种配合精度和光洁度要求等）。模具若出现早期失效，则需找出是哪些内因或外因，以便今后改进。 ① 模具热疲劳龟裂失效压铸生产时，模具反复受激冷激热的作用，成型表面与其内部产生变形，相互牵扯而出现反复循环的热应力，导致组织结构二损伤和丧失韧性，引发微裂纹的出现，并继续扩展，一旦裂纹扩大，还有熔融的金属液挤入，加上反复的机械应力都使裂纹加速扩展。为此，一方面压铸起始时模具必须充分预热。

另外，在压铸生产过程中模具必须保持在一定的工作温度范围中，以免出现早期龟裂失效。同时，要确保模具投产前和制造中的内因不发生问题。因实际生产中，多数的模具失效是热疲劳龟裂失效。 ② 碎裂失效在压射力的作用下，模具会在最薄弱处萌生裂纹，尤其是模具成型面上的划线痕迹或电加工痕迹未被打磨光，或是成型的清角处均会最先出现细微裂纹，当晶界存在脆性相或晶粒粗大时，即容易断裂。而脆性断裂时裂纹的扩展很快，这对模具的碎裂失效是很危险的因素。为此，一方面凡模具面上的划痕、电加工痕迹等必须打磨光，即使它在浇注系统部位，也必须打光。另外要求所使用的模具材料的强度高、塑性好、冲击韧性和断裂韧性均好。③熔融失效前面已讲过，常用的压铸合金有锌合金、铝合金、镁合金和铜合金，也有纯铝压铸的，Zn、Al、Mg是较活泼的金属元素，它们与模具材料有较好的亲和力，特别是Al易咬模。当模具硬度较高时，则抗蚀性较好，而成型表面若有软点，则对抗蚀性不利。但在实际生产中，溶蚀仅是模具的局部地方，例内浇口直接冲刷的部位（型芯、型腔）易出现溶蚀现象，以及硬度偏软处易出现铝合金的粘模。

压铸生产中常遇模具存在的问题注意点： 1、浇注系统、排溢系统例（1）对于冷室卧式压铸机上模具直浇道的要求： ① 压室内径尺寸应根据所需的比压与压室充满度来选定，同时，浇口套的内径偏差应比压室内径的偏差适当放大几丝，从而可避免因浇口套与压室内径不同轴而造成冲头卡死或磨损严重的问题，且浇口套的壁厚不能太薄。浇口套的长度一般应小于压射冲头的送出引程，以便涂料从压室中脱出。 ② 压室与浇口套的内孔，在热处理后应精磨，再沿轴线方向进行研磨，其表面粗糙≤Ra0.2μm。 ③ 分流器与形成涂料的凹腔，其凹入深度等于横浇道深度，其直径配浇口套内径，沿脱模方向有5°斜度。当采用涂导入式直浇道时，因缩短了压室有效长度的容积，可提高压室的充满度。

（2）对于模具横浇道的要求 ① 冷卧式模具横浇道的入口处一般应位于压室上部内径2/3以上部位，以免压室中金属液在重力作用下过早进入横浇道，提前开始凝固。 ② 横浇道的截面积从直浇道起至内浇口应逐渐减小，为出现截面扩大，则金属液流经时会出现负压，易吸入分型面上的气体，增加金属液流动中的涡流裹气。一般出口处截面比进口处小10-30%。 ③ 横浇道应有一定的长度和深度。保持一定长度的目的是起稳流和导向的作用。若深度不够，则金属液降温快，深度过深，则因冷凝过慢，既影响生产率又增加回炉料用量。 ④ 横浇道的截面积应大于内浇口的截面积，以保证金属液入型的速度。主横浇道的截面积应大于各分支横浇道的截面积。 ⑤ 横浇道的底部两侧应做成圆角，以免出现早期裂纹，二侧面可做出5°左右的斜度。横浇道部位的表面粗糙度≤Ra0.4μm。

（3）内浇口 ① 金属液入型后不应立即封闭分型面，溢流槽和排气槽不宜正面冲击型芯。金属液入型后的流向尽可能沿铸入的肋筋和散热片，由厚壁处想薄壁处填充等。 ② 选择内浇口位置时，尽可能使金属液流程最短。采用多股内浇口时，要防止入型后几股金属液汇合、相互冲击，从而产生涡流包气和氧化夹杂等缺陷。 ③ 薄壁件的内浇口厚件要适当小些，以保证必要的填充速度，内浇口的设置应便于切除，且不使铸件本体有缺损（吃肉）。 (4)

溢流槽 ① 溢流槽要便于从铸件上去除，并尽量不损伤铸件本体。 ② 溢流槽上开设排气槽时，需注意溢流口的位置，避免过早阻塞排气槽，使排气槽不起作用。 ③ 不应在同一个溢流槽上开设几个溢流口或开设一个很宽很厚的溢流口，以免金属液中的冷液、渣、气、涂料等从溢流槽中返回型腔，造成铸件缺陷。

2、铸造圆角（包括转角）铸件图上往往注明未注圆角R2等要求，我们在开制模具时切忌忽视这些未注明圆角的作用，决不可做成清角或过小的圆角。铸造圆角可使金属液填充顺畅，使腔内气体顺序排出，并可减少应力集中，延长模具使用寿命。（铸件也不易在该处出现裂纹或因填充不顺而出现各种缺陷）。例标准油盘模上清角处较多，相对来说，目前兄弟油盘模开的最好，重机油盘的也较多。

3、脱模斜度在脱模方向严禁有人为造成的侧凹（往往是试模时铸件粘在模内，用不正确的方法处理时，例钻、硬凿等使局部凹入）。

4、表面粗糙度成型部位、浇注系统均应按要求认真打光，应顺着脱模方向打光。由于金属液由压室进入浇注系统并填满型腔的整个过程仅0.01-0.2秒的时间。为了减少金属液流动的阻力，尽可能使压力损失少，都需要流过表面的光洁度高。同时，浇注系统部位的受热和受冲蚀的条件较恶劣，光洁度越差则模具该处越易损伤。

5、模具成型部位的硬度铝合金：HRC46°左右铜：HRC38°左右加工时，模具应尽量留有修复的余量，做尺寸的上限，避免焊接。压铸模具组装的技术要求：

1、模具分型面与模板平面平行度的要求。

2、导柱、导套与模板垂直度的要求。

3、分型面上动、定模镶块平面与动定模套板高出0.1-0.05mm。

4、推板、复位杆与分型面平齐，一般推杆凹入0.1mm或根据用户要求。

5、模具上所有活动部位活动可靠，无呆滞现象pin无串动。

6、滑块定位可靠，型芯抽出时与铸件保持距离，滑块与块合模后配合部位2/3以上。

7、浇道粗糙度光滑，无缝。

8、合模时镶块分型面局部间隙

9、冷却水道畅通，进出口标志。

10、成型表面粗糙度Rs=0.04，无微伤。

范文二：砂型铸造的工艺过程

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砂型铸造所用铸型一般由外砂型和型芯组合而成。为了提高铸件的表面质量，常在砂型和型芯表面刷一层涂料。涂料的主要成分是耐火度高、高温化学稳定性好的粉状材料和粘结剂，另外还加有便于施涂的载体(水或其他溶剂)和各种附加物。[编辑本段]原料及工艺砂型制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。最常用的铸造砂是硅质砂。硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。为使制成的砂型和型芯具有一定的强度，在搬运、合型及浇注液态金属时不致变形或损坏，一般要在铸造中加入型砂粘结剂，将松散的砂粒粘结起来成为型砂。应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。

粘土湿砂型以粘土和适量的水为型砂的主要粘结剂，制成砂型后直接在湿态下合型和浇注。湿型铸造历史悠久，应用较广。湿型砂的强度取决于粘土和水按一定比例混合而成的粘土浆。型砂一经混好即具有一定的强度，经舂实制成砂型后，即可满足合型和浇注的要求。因此型砂中的粘土量和水分是十分重要的工艺因素。

粘土湿砂型铸造的优点是:?粘土的资源丰富、价格便宜。?使用过的粘土湿砂经适当的砂处理后，绝大部分均可回收再用。?制造铸型的周期短、工效高。?混好的型砂可使用的时间长。?砂型舂实以后仍可容受少量变形而不致破坏，对拔模和下芯都非常有利。缺点是:?混砂时要将粘稠的粘土浆涂布在砂粒表面上，需要使用有搓揉作用的高功率混砂设备，否则不可能得到质量良好的型砂。?由于型砂混好后即具有相当高的强度,造型时型砂不易流动，难以舂实,手工造型时既费力又需一定的技巧，用机器造型时则设备复杂而庞大。?铸型的刚度不高，铸件的尺寸精度较差。?铸件易于产生冲砂、夹砂、气孔等缺陷。 20世纪初铸造业开始采用辗轮式混砂机混砂，使粘土湿型砂的质量大为改善。新型大功率混砂机可使混砂工作达到高效率、高质量。以震实为主的震击压实式造型机的出现，又显著提高了铸型的紧实度和均匀性。随着对铸件尺寸精度和表面质量要求的提高，又出现了以压实为主的高压造型机。用高压造型机制造粘土湿砂型，不但可使铸件尺寸精度提高，表面质量改善，而且使紧实铸型的动作简化、周期缩短，使造型、合型全工序实现高速化和自动化。气体冲击加压的新型造型机，利用粘土浆的触变性,可由瞬时施以0.5兆帕的压力而得到非常紧密的铸型。这些进展是粘土湿砂型铸造能适应现代工业要求的重要条件。因而这种传统的工艺方法一直被用来生产大量优质铸件。

粘土干砂型制造这种砂型用的型砂湿态水分略高于湿型用的型砂。砂型制好以后，型腔表面要涂以耐火涂料，再置于烘炉中烘干，待其冷却后即可合型和浇注。烘干粘土砂型需很长时间，要耗用大量燃料，而且砂型在烘干过程中易产生变形，使铸件精度受到影响。粘土干砂型一般用于制造铸钢件和较大的铸铁件。自化学硬化砂得到广泛采用后，干砂型已趋于淘汰。 ?气雾硬化:混砂时加入粘结剂和其他辅加物，先不加硬化剂。造型或制芯后，吹入气态硬化剂或吹入在气态载体中雾化了的液态硬化剂，使其弥散于砂型或型芯中，导致砂型硬化。气雾硬化法主要用于制芯，有时也用于制造小型砂型。

?加热硬化:混砂时加入粘结剂和常温下不起作用的潜硬化剂。制成砂型或型芯后，将其加热，这时潜硬化剂和粘结剂中的某些成分发生反应，生成能使粘结剂硬化的有效硬化剂，从而使砂型或型芯硬化。加热硬化法除用于制造小型薄壳砂型外，主要用于制芯。化学硬化砂型铸造工艺的特点是:?化学硬化砂型的强度比粘土砂型高得多，而且制成砂型

后在硬化到具有相当高的强度后脱膜，不需要修型。因而，铸型能较准确地反映模样的尺寸和轮廓形状，在以后的工艺过程中也不易变形。制得的铸件尺寸精度较高。?由于所用粘结剂和硬化剂的粘度都不高，很易与砂粒混匀，混砂设备结构轻巧、功率小而生产率高，砂处理工作部分可简化。?混好的型砂在硬化之前有很好的流动性，造型时型砂很易舂实，因而不需要庞大而复杂的造型机。?用化学硬化砂造型时,可根据生产要求选用模样材料,如木、塑料和金属。?化学硬化砂中粘结剂的含量比粘土砂低得多,其中又不存在粉末状辅料,如采用粒度相同的原砂，砂粒之间的间隙要比粘土砂大得多。为避免铸造时金属渗入砂粒之间，砂型或型芯表面应涂以质量优良的涂料。?用水玻璃作粘结剂的化学硬化砂成本低、使用中工作环境无气味。但这种铸型浇注金属以后型砂不易溃散;用过的旧砂不能直接回收使用，须经再生处理，而水玻璃砂的再生又比较困难。?用树脂作粘结剂的化学硬化砂成本较高,但浇注以后铸件易于和型砂分离,铸件清理的工作量减少，而且用过的大部分砂子可再生回收使用。

油砂芯用干性油或半干性油作粘结剂的芯砂所制作的型芯，应用较广。油类的粘度低，混好的芯砂流动性好，制芯时很易紧实。但刚制成的型芯强度很低，一般都要用仿形的托芯板承接，然后在200,300?的烘炉内烘数小时，借空气将油氧化而使其硬化。这种造芯方法的缺点是:型芯在脱模、搬运及烘烤过程中容易变形，导致铸件尺寸精度降低;烘烤时间长，耗能多。

树脂砂芯用树脂砂制造的各种型芯。型芯在芯盒内硬化后再将其取出，能保证型芯的形状和尺寸的正确。根据硬化方法不同，树脂砂芯的制造一般分为热芯盒制芯和冷芯盒制芯两种方法。?热芯盒法制芯:50年代末期出现。通常以呋喃树脂为芯砂粘结剂，其中还加入潜硬化剂(如氯化铵)。制芯时，使芯盒保持在200,300?，芯砂射入芯盒中后，氯化铵在较高的温度下与树脂中的游离甲醛反应生成酸，从而使型芯很快硬化。建立脱模强度约需10,100秒钟。用热芯盒法制芯,型芯的尺寸精度比较高，但工艺装置复杂而昂贵，能耗多，排出有刺激性的气体，工人的劳动条件也很差。?冷芯盒法制芯:60年代末出现。用尿烷树脂作为芯砂粘结剂。用此法制芯时,芯盒不加热,向其中吹入胺蒸汽几秒钟就可使型芯硬化。这种方法在能源、环境、生产效率等方面均优于热芯盒法。70年代中期又出现吹二氧化硫硬化的呋喃树脂冷芯盒法。其硬化机理完全不同于尿烷冷芯盒法，但工艺方面的特点，如硬化快、型芯强度高等，则与尿烷冷芯盒法大致相同。

范文三：砂型铸造的工艺过程

砂型铸造的工艺过程

院系:高职学院

班级:模具二班

姓名: 杨耿

学号:101312217

砂型铸造的工艺过程

摘要:采用普通砂型铸造工艺，制备出高铬铸铁增强ZG45 钢基表层复合材料，通过对结合界面的显微组织分析以及硬度测定，发现复合层与钢基体之间为冶金结合，组织中无气孔和

夹渣等缺陷。运用动力学理论，分析了该复合材料界面形成的机理。

关键词:砂型铸造钢基表层复合材料动力学界面分析

钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。

入型砂粘结剂，将松散的砂粒粘结起来成为型砂。应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。

20世纪初铸造业开始采用辗轮式混砂机混砂，使粘土湿型砂的质量大为改善。新型大功率混砂机可使混砂工作达到高效率、高质量。以震实为主的震击压实式造型机的出现，又显著提高了铸型的紧实度和均匀性。随着对铸件尺寸精度和表面质量要求的提高，又出现了以压实为主的高压造型机。用高压造型机制造粘土湿砂型，不但可使铸件尺寸精度提高，表面质量改善，而且使紧实铸型的动作简化、周期缩短，使造型、合型全工序实现高速化和自动化。气体冲击加压的新型造型机，利用粘土浆的触变性,可由瞬时施以0.5兆帕的压力而得到非常紧密的铸型。这些进展是粘土湿砂型铸造能适应现代工业要求的重要条件。因而这种

传统的工艺方法一直被用来生产大量优质铸件。

化学硬化砂型这种砂型所用的型砂称为化学硬化砂。其粘结剂一般都是在硬化剂作用下能发生分子聚合进而成为立体结构的物质，常用的有各种合成树脂和追玻璃。化学硬化基本上有3种方式。

? 自硬:粘结剂和硬化剂都在混砂时加入。制成砂型或型芯后，粘结剂在硬化剂的作用下发生反应而导致砂型或型芯自行硬化。自硬法主要用于造型，但也用于制造较大的型芯或生产批量不大的型芯。

? 气雾硬化:混砂时加入粘结剂和其他辅加物，先不加硬化剂。造型或制芯后，吹入气态硬化剂或吹入在气态载体中雾化了的液态硬化剂，使其弥散于砂型或型芯中，导致砂型硬化。气雾硬化法主要用于制芯，有时也用于制造小型砂型。

? 加热硬化:混砂时加入粘结剂和常温下不起作用的潜硬化剂。制成砂型或型芯后，将其加热，这时潜硬化剂和粘结剂中的某些成分发生反应，生成能使粘结剂硬化的有效硬化剂，从而使砂型或型芯硬化。加热硬化法除用于制造小型薄壳砂型外，主要用于制芯。

化学硬化砂型铸造工艺的特点是:?化学硬化砂型的强度比粘土砂型高得多，而且制成砂型后在硬化到具有相当高的强度后脱膜，不需要修型。因而，铸型能较准确地反映模样的尺寸和轮廓形状，在以后的工艺过程中也不易变形。制得的铸件尺寸精度较高。?由于所用粘结剂和硬化剂的粘度都不高，很易与砂粒混匀，混砂设备结构轻巧、功率小而生产率高，

砂处理工作部分可简化。?混好的型砂在硬化之前有很好的流动性，造型时型砂很易舂实，因而不需要庞大而复杂的造型机。?用化学硬化砂造型时,可根据生产要求选用模样材料,如木、塑料和金属。?化学硬化砂中粘结剂的含量比粘土砂低得多,其中又不存在粉末状辅料,如采用粒度相同的原砂，砂粒之间的间隙要比粘土砂大得多。为避免铸造时金属渗入砂粒之间，砂型或型芯表面应涂以质量优良的涂料。?用水玻璃作粘结剂的化学硬化砂成本低、使用中工作环境无气味。但这种铸型浇注金属以后型砂不易溃散;用过的旧砂不能直接回收使用，须经再生处理，而水玻璃砂的再生又比较困难。?用树脂作粘结剂的化学硬化砂成本较高,但浇注以后铸件易于和型砂分离,铸件清理的工作量减少，而且用过的大部分砂子可再生回收使用。

型芯为了保证铸件的质量，砂型铸造中所用的型芯一般为干态型芯。根据型芯所用的粘结剂不同，型芯分为粘土砂芯、油砂芯和树脂砂芯几种。

粘土砂芯用粘土砂制造的简单的型芯。

10,100秒钟。用热芯盒法制芯,型芯的尺寸精度比较高，但工艺装置复杂而昂贵，能耗多，排出有刺激性的气体，工人的劳动条件也很差。?冷芯盒法制芯:60年代末出现。用尿烷树脂作为芯砂粘结剂。用此法制芯时,芯盒不加热,向其中吹入胺蒸汽几秒钟就可使型芯硬化。这种方法在能源、环境、生产效率等方面均优于热芯盒法。70年代中期又出现吹二氧化硫硬化的呋喃树脂冷芯盒法。其硬化机理完全不同于尿烷冷芯盒法，但工艺方面的特点，如硬化快、型芯强度高等，则与尿烷冷芯盒法大致相同。

在复合材料的制备与研究中，界面控制与制备工艺问题一直是复合材料制备领域研究的重大技术问题。PPMMCS材料的界面主要有三种类型:I类是平整界面，增强体与基体互不反应，亦互不溶解，界面两侧靠机械铆合及范德瓦尔斯键的物理结合，这是一种很弱的界面结合方式，如.Cu—A12Q3纤维。II类界面为犬牙交错的溶解扩散界面，增强体与基体不反应但相互溶解。III类界面则有界面反应物，属化学反应结合，如硼纤维增强Ti能生成TiB2化合物层。经过对复合材料界面处进行剪切试验发现，II类和III 类界面的基体与增强体在界面处有较强的结合力，有利于提高材料的耐磨性能。因此，工程上需要第II 类或第III 类界面，但由于钢的熔点高、凝固快、流动性差等特点，形成钢基复合材料的难度较大。本文采用一种新型添加剂，制得了高铬铸铁增强ZG45 基表面复合材料，并运用动力学知识，分析了复合材料结合界面组织的形成机理。

1铸渗材料及工艺

1.1 铸渗材料:基体为ZG45 ( c:0.42~0.52， Mu:0.05~0.80， Si:0.20~0.45， P<0.02，><0.02 )="" 合金化材料为100~154um="">

其他)。

1.2 一定质量的高碳铬铁粉末与一定比例(8%~10.5%)的添加剂混合成膏状，铸型内铺敷，膏块厚度为4mm。

1.3 铸型条件:普通水玻璃石英砂干型、无负压;试样尺寸:80mm50mm60mm;浇注温度:16000C~16500C.

高温钢液浇入铸型后，合金颗粒被浸润、熔化、凝固结晶，形成表面复合层。将铸造表面复合材料样品，加热至9500C 保温2h空冷。线切割取得表面复合材料试样，用金相显微镜、光学显微镜和扫描电镜对表层结合界面进行组织分析，并运用动力学理论，分析界面形成的机理。

2表面复合材料界面组织分析

铸件表面复合层表面平整，内在品质良好，合金粉末熔化充分，并有一定程度的扩散，形成了致密的合金化组织。图1是复合层与钢基体结合界面的光学显微镜照片。可以看出，从复合层表面向钢基体，铸件的金相组织是逐渐过渡的，即分为复合层—————过渡层—————基体几种不同的区域。

图1中，钢基体与复合层之间的过渡层有两条带，通过显微硬度的测试和界面处元素浓度的能谱分析，发现靠近复合层的黑色条带为珠光体带(Hv403)，在此带中没有共晶碳化物组织出现，起到过渡作用;靠近基体的白色条带为铁素体带(Hv282)，经过9500C2h 正火处理后，此带消失。

参考Fe-Cr-C 三元相图中含Cr18%截面图析，作者认为界面上之所以出现铁素体带和索氏体带，是因为当铬铁粉膏块表面与高温钢水接触后迅速熔化，由于铬与碳的亲和力大，铬夺走了钢水中的碳原子，使得接触面上钢水发生严重贫碳，凝固时先结晶出高温铁素体，部分铁素体与钢液发生包晶反应得到奥氏体。由于界面上凝固得很快，使得未来得及发生包晶反应的铁素体保留到室温，形成铁素体带。同时，铬属于扩大奥氏体区域的元素，生成的奥氏体溶入一定量的合金元素，室温下转变为索氏体带。界面上的这一铁素体带有利于减少凝固过程中由于热应力和相变应力以及机械应力带来的剥落和裂纹倾向。

图2 为铸态及正火态下的表层复合材料的表面层、过渡结合区至基体的洛氏硬度变化曲线。硬度曲线表明合金化表面层至基体硬度是连续变化的，并呈下降趋势。表面层(距表面1.5mm内)硬度最高，原因在于靠近型壁的合金颗粒几乎是原位熔化与钢液混合，因而在表层及次表层形成由大量合金碳化物M7C3 组成的复合层区域。从表面复合至过渡区结合界面，硬度下降十分缓慢，在过渡区结合界面处硬度急剧降低，原因在于，在近界面处合金元素含量高，而在界面处合金元素迅速下降，见图3。

从金相组织以及界面处材料洛氏硬度分布可知，复合层与基体的结合是冶金结合。

3表面复合材料界面形成机理

增强材料因其物理和化学特性均与液态金属不同，势必对材料凝固过程中的传热、传质和传动过程产生明显的影响，致使复合层的凝固过程及其组织都与基体金属有较大差异。

复合材料的铸渗层以及结合界面的形成过程，主要是ZG45 钢液向高碳铬铁合金颗粒的浸渗、合金颗粒的熔化及随后与渗入钢水的混合和元素扩散及最终的凝固结晶过程，其中钢水向合金颗粒的浸渗过程是决定形成界面的关键。如图4所示，钢水浇入前，在添加剂的作用下，合金颗粒被牢牢地联结在一起;钢水浇入后，靠近钢水的添加剂迅速熔化并以液体形式存在于合金颗粒之间，对表面产生净化作用，最终形成渣液而溢出。而且高温钢液的浇入，导致复合层部分合金颗粒的熔化，致使合金元素的重组，从而由界面到铸型处形成了Cr,C 等元素的浓度剃度，如图3)。

离型壁较远的部分合金颗粒，边熔化边向ZG45 钢液漂移一定距离，凝固结晶形成一定宽度的过渡区。从过渡区向外，因受合金颗粒及型壁的激冷作用，渗入钢水的温度下降、粘度增加、流动能力降低，致使合金颗粒的熔化及随后与渗入钢水的混合及元素间相互扩散的能力越来越弱，尤其是靠近型壁的合金颗粒几乎是原位熔化与钢液混合，最终形成由里到外具有较大差异的铸渗复合层组织。

4结论

4.1采用普通砂型铸造工艺，成功制备出了高铬铸铁增强ZG45钢基表层复合材料;

4.2铸渗层与钢基体之间为冶金结合;

4.3复合材料的硬度由表面至钢基体逐渐降低，结合界面起到降低应力、传递载荷的作用;

4.4 复合材料结合界面的形成主要是钢水向合金颗粒的浸渗、合金颗粒的熔化及随后与渗入钢水的混合及元素扩散及最终的凝固过程。

参考文献:

[1]熊惟皓，胡镇华。金属陶瓷相界面的研究(J)材料导

[2]李斗星等。界面精细结构育界面反应产物结构(J)。金属学报，

[3]洋瑞成等。颗粒的复合材料中硬质相(WC)与钢基体的交互作用及其影响(J)，金属热处理

[4]中国机械工程学会铸造专业分会编。铸造手册(第二卷)[M]。北京:机械工业出版社

范文四：铸造工艺过程（可编辑）

铸造工艺过程

铸造工艺过程第一章造型

第二章造芯第三章铸型芯的烘干合箱与浇注第四章铸件的落砂与清理第

铸件质量检验与缺陷修补二砂型的结构与种类 1砂型的结构 2砂型的五章

种类包括湿型干型表干型和各种化学硬化砂型 1湿型湿砂型或潮型湿型是造好的砂型不经烘干直接浇入高温金属液体主要优点

生产灵活性大生产率高生产周期短便于组织流水生产易于实现生产过程的机械化和自动化材料成本低节省了烘干设备燃料电力及车间生产面积延长了砂箱使用寿命容易落砂等主要缺点采用湿型铸造也容易使铸件产生一些铸造缺陷例如夹砂结疤鼠尾粘砂气孔砂眼胀砂等应用范围主要用于机械化流水生产和手工造型 500Kg以下的铸件 2干型在合型和浇注前将整个砂型送入烘干窑中烘干主要优点砂型烘干后显著提高了砂型的强度透气性降低发气量使铸件减少气孔砂眼粘砂夹砂等缺陷采用涂料后铸件的表面质量亦会得到改善主要缺点干型铸造需要烘干设备增加燃料消耗增加吊车作业次数延长生产周期缩短砂箱使用寿命使铸件的成本增加生产率降低干型落砂比较困难还会产生大量灰尘难于实现机械化和自动化应用范围粘土干型主要用于铸件表面质量要求高或结构特别复杂的单件或小批生产及大型重型铸件 3表面烘干型在浇注前对型腔表层用适当方法烘干一定深度工艺规范仅将砂型表面层烘干烘干的深度一般为5–20?或将砂型砂芯自然干燥24–48h后再合型浇注基本特点表面层强度高湿度小因而浇注质量较大的铸件时

不易产生气孔粘砂夹砂冲砂等缺陷技术要求要采用粗砂型砂水分要严

格控制而且在造型制芯合型浇注等方面应严格按照工

艺规程操作才能稳定生产 4化学硬化砂

型自硬砂型铸型靠型砂自身的化学反应而硬化主要优点强度高节省能源效率

高主要缺点成本高易产生粘砂等缺陷砂子回用困难为减少自硬砂型用量可

化学硬化砂型的粘结剂采用覆砂铸型即用普通型砂作背砂用化学硬化砂作面砂

水玻璃树脂水泥等三砂型铸造的工艺流程第二节手工造型一手工造型的特

点及应用手工造型----指用手工完成紧砂起模修整及合箱等主要操作的造型过

程优点操作灵活模样等工艺装备可简单

不需要复杂的专用造型机等设备适用面广缺点要求

工人有很高的技术水平劳动强度大生产率低铸件质量

不易稳定二手工造型方法 1两箱分开模造型 a铸件图 b模样

c造下型 d造上型 e铸型 2整体造型 1一般整体造型 a木模样 b造下砂型 c造上砂型 d铸型 2挖砂造型挖砂造型 a木模样 b造下砂型 c在下砂型上割分型面 d造上砂型

e开箱起模 f合型 3假箱造型 a端盖模样放在假箱上 b在

假箱上造下砂型

1端盖模样 2假箱 3活块和型芯造型

活块造型 a活块模用销钉定位 b活块模用燕尾槽定位

c造型时拔销钉 d起出主体模样后取活块模

砂芯造型示意图 a铸件 b模样 c砂芯 d铸型 4

活砂造型抽砂造型 a铁砧模样 b造活砂部位 c造

上砂型 d起模 1活砂 2抽砂托板 3定位标记

5多箱造型 a铸件 b模样 c造下砂型 d造中砂型 e造上砂型

f起模 g铸型 6组芯造型

两箱砂芯造型 a模样 b铸

型 7实物造型实物造

型过程示意图 a槽轮零件 b造下砂型修活砂块

c造上砂型 d移活砂块并起模 e铸型 8刮板造型轮形铸件的刮板造型 a轮形铸件 b刮制上下砂

d刮制上砂型 e铸型型的刮板 c刮制下砂型

1刮板支架 2刮板 3地桩底座 9抽心模造型抽心模样示意图 a铸件 b抽心模样 18模块起模次序 10劈箱造型劈箱造型 a劈为两半的模样 b装配左侧中砂型 c组

装砂芯 d装配右侧中砂型 e装配上砂型后成为铸

型 11脱箱造型活箱造型可拆式砂箱简图 1定位销 2锁

紧用搭钩 12叠箱造型 13模板造型手工造型用的木质模板 1模样 2底板 3铁

片镶角 467定位锥 5浇道模样 8冒口模样

14漏模造型暖气片铸

件的漏模造型 a暖气片铸件简图 b散热片漏模起

模 15地坑造型软硬床结构示意图 a固定式制芯骨的软砂床

b硬砂床 c加固硬砂床 1排气管 2草袋

3炉渣 4钢轨 5填充砂

6地坑 7铁棍 8面砂 9型腔 10砂坑 11刮板

第三节普通机器造型及微震压实低中压造型一机器造型的优点特点及分类 1

机器造型的优点生产率高劳动条件好铸件质量高为

铸造生产的机械化自动化打下基础对工人操作技术要求不高机器造

型的缺点设备和工装费用高生产准备时间长只能用两箱造型 2机器造型的特点要使用模板使用标准或专用砂箱尽量采用单一砂砂型只能有一个分型面一般为流水线生产浇注速度快对浇注系统要求高 3机器造型方法分类砂型表面单位面积所受的压力称为压实比压根据比压大小可分为高压造型-----比压?0689MPa 中压造型-----比压在0407MPa 低压造型-----比压在01304MPa 二普通机器造型 1型砂紧实及其要求在紧实力的作用下型砂体积变小过程称为紧实单位体积内型砂质量或型砂表面硬度称为紧实度铸造工艺对砂型有如下要求 1砂型芯应有足够强度能经受搬运翻转过程的振动和铁液的冲刷而不会被破坏 2紧实后砂型应容易起模起模后能够保持型腔尺寸精确砂型不会发生损坏和脱落现象 3砂型应有透气性避免铸件产生气孔等缺陷 2粘土砂紧实方法及特点 1压实紧实 2震击紧实 3抛砂紧实 4射砂紧实三微震压实低中压造型微震压实造型是在型砂受压实的同时模板砂箱和型砂作高频率1013Hz普通震击造型频率1133Hz小振幅38mm普通震击造型3080mm的震动紧实造型方法微震压实造型的工艺特性与优点在相同压力下能获得更高的紧实度气动微震有四种实砂方式工作适应性强预震压震预震压实压震压实震击噪音小劳动条件好生产率高120箱h铸件质量好机器使用可靠维修方便价格低第四节水平分型高压造型一高压造型概述高压造型优缺点优点铸件质量高由于铸件质量高可减少机加工余量成本低降低劳动强度改善劳动条件提高生产率适应性强能制造复杂较大的铸件二水平分型高压造型工艺过程 1水平分型有箱高压造型 2水平分型脱箱高压造型三水平分型高压造型的工艺问题 1比压的选择

比压是高压造型的一个重要参数选用较高比压增加砂型的紧实度和硬度能获得高精度的铸件比压过低铸型紧实度低且不均匀降低铸件质量甚至无法正常造型比压过高并不能使铸型紧实度和硬度增加却使铸型透气性降低落砂性变坏使砂型及工装回弹量增高难于起模使铸件产生夹砂粘砂气孔裂纹及铸件表面出现激

冷层等缺陷且比压过高要求机器的强度刚度大使其结构庞大选择比压考虑的因素 1砂箱尺寸砂箱越高大比压越大 2铸造合金种类高熔点合金比压大 3型砂性能粘土含量高透气性好用高比压 4铸件结构铸件模样高复杂吃砂量小选用高比压 5压头形式采用成型压头或用微震可选用

6造型设备的能力设备能力低刚性差用低比压 2紧砂方式的选低比压

择微震同时压实效果好 3起模真空现象及防止高紧实度砂型透气性差在拔模的瞬间模样表面和型砂间会出现一定的真空度砂胎或自带型芯部分的型砂在拔模真空力和模样与砂型间摩擦力的作用下被损坏防止措施降低起模的初始速度在模板上均匀设置通气塞采用正压起模提高型砂透气性和采用有利型砂透气性的措施 4反弹性变形及防止防止比压不应选择过高增加模板砂箱的刚度用高膨润土低水分的型砂必要时加少量糊精等 5出气孔与排气槽四垂直分型无箱高压造型垂直无箱造型方法特点第五节造型方法新发展一气冲造型气流冲击造型简称气冲造型是一种新的造型方法其原理是利用气流冲击使预填在砂箱内的型砂在极短的时间内完成冲击紧实过程优点 1能获得均匀的紧实度砂型硬度高铸件精度高 2造型机结构简单噪音小对基础要求不高 3型砂充填性好模板利用率高 4型砂很少有横向移动模样磨损小 5既能用高压造型型砂也可用普通机器造型型砂 6生产率高劳动条件好缺点仍有一定的噪音要求砂箱或芯盒强度刚度高箱背表面层砂型不整齐且紧实度低需刮去510mm 二真空密封造型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真空密封造型原理真空密封造型是在特制砂箱内充填无水无粘结剂的型砂用薄而富有弹性的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 使型砂紧实和成形优点 1 铸件尺寸精确能浇出2,3mm薄壁部分 2 铸件缺陷少废品率可控制到15以下 3 砂型成本低损耗少回用率在95以上 4 环境好噪声小粉尘少劳动强度低缺点是对形状复杂较高的铸件覆膜成形

困难工艺装备复杂造型生产率比较低三消失模造型消失模铸造EPC为美国1958年专利1962年开始应用又称实型铸造和气化模铸造其原理是用泡沫聚苯乙烯塑料模样包括浇冒口代替普通模样造好型后不取出模样就浇入金属液在灼热液态金属的热作用下泡沫塑料气化燃烧而消失金属液取代了原来泡沫塑料模所占的空间位置冷却凝固后即可获得所需要的铸件四冷冻造型又称低温硬化造型法其过程是采用普通石英砂作为骨架材料加入少量水必要时加少量粘土按普通造型方法制好铸型后送入冷冻室中用液态氮或二氧化碳作为制冷剂使铸型冷冻借助于包覆在砂粒表面的冷冻水分而实现砂粒的结合使铸型具有很高的强度及硬度浇注时铸型温度升高水分蒸发铸型逐步解冻稍加振动立即溃散可方便地取出铸件与其他造型方法相比冷冻造型法具有以下特点 1 型砂中除少量的水及粘土外无其他辅助材料铸件的清理落砂方便设备简单 2 粉尘及有害气体少环境污染小 3 铸型强度高硬度大透气性好铸件表面粗糙度低缺陷少采用这种造型方法生产球墨铸铁件可实现无冒口铸造不会产生白口组织第二章砂芯制备一概述 1砂芯的用途 1形成铸件的内腔铸孔 2形成铸件的外形 3组芯造型 4加强砂型的局部强度 2对砂芯的要求比砂型有更高的强度刚度和耐火度更高的透气性好的退让性和溃散性吸湿性和发起性要小 2机器造芯 1普通震实造芯 2普通射芯是将型砂或芯砂悬浮在压缩空气中以高速射入砂箱或芯盒中完成填砂和紧实工作芯盒或砂箱中的气体从射头的排气孔中排出优点是填砂和紧实同时完成生产率高能形成比较复杂的砂芯紧实度均匀砂芯质量高砂耗少操作简单便于自动化等广泛用于大批量生产 3热芯盒造芯以呋喃树脂为主要粘结剂的芯砂用热芯盒射芯机射入温度为200280?的芯盒中使之硬化成芯热芯盒射芯机由供砂装置射砂机构工作台及夹紧机构立柱机座加热板及控制系统组成依次完成加砂芯盒夹紧射砂加热硬化取芯等工序优点 1硬化快生产率高2砂芯强度高3砂芯尺寸精确表面光洁 4浇注后溃散性好5工艺简单便于自动化缺点 1需用专用设备及结构复杂的芯

盒投资大能量消耗大 2释放出甲醛等刺激性气体3铸件中易出现针孔 4若局部紧实度不足会产生粘砂 4冷芯盒射芯即射砂后通入气体如三乙胺SO2或CO2等气体使砂芯硬化不用加热能耗小 5壳芯法利用壳芯机将制备好的酚醛树脂覆膜砂加入加热的芯盒内保持一定的结壳时间使靠近芯盒壁的树脂受热熔融而粘结成一薄层砂壳将芯盒内未熔融的芯砂倒回芯盒中的树脂砂继续受热固化形成强度很高的薄壳砂芯第三章铸型芯的烘干合箱及浇注第一节砂型与砂芯的烘干一烘干的作用型芯由混合料做成含有水粘结剂等对要求高的需烘干去除水分提高强度和透气性减少发气量防止缺陷同时还能提高型芯的强度二烘干原理及过程 1烘干原理 1表面水分蒸发 2内部水分迁移干燥速度取决于表层水分蒸发速度和内部水分扩散速度而扩散速度决定于型内外的温度梯度和湿度梯度湿度梯度使水分向外迁移而温度梯度使水分向内迁移故烘干时应使湿度梯度大而温度梯度小 2烘干过程 1升温预热阶段要求型内温度和湿度梯度小能快速热透因此要缓慢升温且含有水汽的炉气不排出减少表面水分的蒸发 2高温加热水分大量蒸发阶段炉温应迅速上升达到规定炉温并保温使含有水分的炉气排出 3炉内冷却阶段型芯冷却依靠本身的蓄热继续排出水分彻底干燥三烘干方法 1表面烘干 2整体烘干第二节合箱一合箱的步骤合箱就是把型和芯按要求组合在一起成为铸型的过程 1全面检查清扫修理和精整外形及所有砂芯 2按下芯顺序下芯严格检查铸件壁厚砂芯固定芯头排气等 3仔细清除型内散砂和下芯质量后在分型面上沿型腔外围放上合箱泥条 4合箱后放上压铁等紧固铸型放好浇口杯冒口套二芯撑的使用作用增加砂芯的支撑点和支撑面积防止芯砂在铸型中相对位置的改变控制铸件壁厚对芯撑的要求 1有足够的强度和足够大的支撑面积浇注时能保证砂芯稳固并不压坏型或芯的表面 2铸件凝固前芯撑不被金属完全熔化而失效有足够的强度 3铸件凝固后芯撑表面应与铸件很好的焊和成一整体保证铸件不渗漏使用时应注意 1芯撑应有合适的结构形状和尺寸并有足够的数量 2芯撑的安放位置

应保证砂芯的稳固和铸件的壁厚和几何形状尽量放在铸件的非加工或不重要的面上 3芯撑表面应干净保证无油污水珠和锈痕 4芯撑材料应与铸件材料相同或接近 5对在压力下工作的铸件一般不用芯撑第三节浇注一浇注前的准备工作铸型合箱紧固后浇注前应做好下述浇注准备工作 1 了解浇注合金的种类牌号待浇注铸型的数量和估算所需金属液的重量 2 检查浇包的修理质量烘干预热情况及其运输与倾转机构的灵活性和可靠性 3 熟悉各种铸型在车间所处的位置以确定浇注次序 4 检查浇口冒口圈的安放及铸型的紧固情况 5 清理浇注场地保证浇注安全二铸型合箱后允许待浇注时间三浇注工艺为了获得合格铸件必须控制浇注温度浇注速度严格遵守浇注操作规程 1浇注温度浇注温度对铸件质量影响很大因此应根据合金种类铸件结构和铸型特点确定合理的浇注温度范围金属液由炉中浇入浇包时温度都会降低为了减少包内降温应从如下几方面着手 a 修好的包定要充分烘干浇注前须预热(使用浇包的温度应不低于650850? b 尽量避免倒包减少金属液在包中的停留时间和缩短运输距离 c 浇包壁可采用高效保温材料金属液出炉后在包内液面加保温集渣覆盖剂 d 加强测温严格监控金属液在包内的降温情况和浇注温度 2 浇注操作要点 A 浇注之前需除去浇包中金属液面上的熔渣 B 依规定的浇注速度和时间范围进行浇注浇注时应避免金属液流的飞溅和中断开始慢浇且不能直冲直浇口(以免冲毁砂型中间慢浇规定的浇注速度以充满浇注系统浇口杯中应始终保持一定数量的金属液以防渣气进入铸型快充满时应慢浇以防滥出和减小抬箱力 C 有冒口的涛型(浇注后期应按工艺规范进行点注和补注浇注后应注意引燃从铸型排出的气体 D 浇注后待铸件凝固完毕要及时卸除压铁和箱卡以减少铸件收缩阻力避免裂纹第四章铸件的落砂与清理铸件凝固冷却列一定温度后把铸件从砂箱中取出去掉铸件表面及内腔中的型砂和芯砂的工艺过程称为落砂落砂通常分为人工落砂和机械落砂两种一人工落砂在非机械化铸工车间一般是在浇注场地人工就地落砂人工用大锤钢钎或者风锤敲

击砂箱和捅落型砂不得用锤子直接敲击砂箱中部和铸件本体免得损坏砂箱和铸件就地落砂劳动条件差生产率低用于单件小批生产的非机械化铸工车间二机械落砂在机械化生产线上(通常采用机械化落砂机械落砂是把铸件放在震动落砂机上进行震动使砂子下落对于无粕档砂箱的菠砂可将砂箱和铸件一同吊至震动落砂机上进行若在流水线上浇注可利用气动推杆将砂箱和铸件一同推到落砂栅格上对于有箱档砂箱中的铸件落砂通常是将上箱吊起取出铸件然后将上下箱吊至震动落砂机上进行范砂机械落砂效率高但机械易损坏维修调整困难而且噪音大三清除砂芯的方法采用手工清砂时劳动强度大灰尘多卫生条件差生产中常采用下述有效的清砂除芯方法 1 水力清砂除芯水力清除砂芯是利用高压水的高速射流来切割冲刷铸件上残留的定砂与粘砂的一种有效方法水力清砂除芯法无粉尘改善了劳动条件生产率高缺点是需要庞大的沉淀池和湿砂干燥设备在清理铸钢件芯砂时在高压水射流中加入砂子可提高清砂效果可部分地用来清理铸件表面的粘砂称为水砂清砂法 2 水爆清砂除芯浇注后的铸件待冷却到适当温度(从铸型中取出立即浸入水中水急剧汽化膨胀达到一定压力后便产生爆炸使砂芯爆裂而脱离铸件这种方法叫水爆清砂除芯法水爆清砂设备主要是水爆池和吊车设备简单这种方法不仅可以防止硅尘危害提高清砂效果而且可以节省能耗和免除工人强体力劳动二铸件的清理一浇冒口的切除中小型铸铁件可以用锤打掉浇冒口铸钢件一般用氧气切割或电弧切割来去掉浇冒口不能用气割法切除浇冒口的铸钢件和大部分铝镁合金铸件是用车床圆盘锯及带锯等进行机械切割以去除浇冒口二铸件的表面清理铸件的表面清理包括去除铸件内外表面的粘砂分型面和芯头处的披缝毛刺浇冒口痕迹等其方法有 1 手工清理 2 滚筒表面清理 3 喷抛九表面清理第五章铸件质量检验与缺陷修补一铸件缺陷的检验方法一外观缺陷的检验检查时用肉眼或借助放大镜及尖嘴锤等工具观察寻找暴露在铸件外表的缺陷如裂纹表面气孔和缩孔粘砂等缺陷利用卡钳直尺千分尺样板和工作平台等来检验铸件尺寸是否符

合图纸要求和尺寸偏差是否在允差范围内借助各种称量工具来检验铸件重量是

否在允许的偏差范围内二表面缺陷检验 1 荧光探伤法 2 着色法三内

部缺陷检验 1 射线检验 2 超声波检验 3 压力试验二铸件缺陷的修补 1

用腻子和环氧树脂修补 2焊接修补 3浸渗修补第二篇铸造工艺及工装设计

铸造工艺设计概念第二章铸造工艺方案的确定第三章砂芯设计及铸第一章

造工艺设计参数第四章浇注系统设计第五章冒口冷铁及铸筋二比例法

这种方法就是使冒口的根部直径大于铸件被补缩处热节圆直径或壁厚再以冒口

根部直径来确定其它尺寸 D cd 图4-34 热节圆直径 a 壁厚均匀 b 壁

面相交表4-6 普通顶冒口尺寸关系制动臂 100 2025 D 2530 D 1520 1520 1113 D 1315 D 1315 d 1618 d 5 E型制动臂 100 2025 D 2530 D 03H 03H 11D1 1315 D 1518 d 1620 d 5 D型 100 100 1315 D 1418 D D D 5 C型瓦盖 3035 2025 D 2025 d 1 d 50 B型车轮齿轮联轴器 3540 3035 1820 D 2025 D 1516 D 1416 d 1620 d 5 A型应用实例冒口延伸度 H h D2 D1 D H0d 类型三铸钢件工艺出品率的校核表4-7 碳钢和低合金钢铸件的工艺成

品率 5763 5662 5561 5258 5157 5056 20 2050 50 100 特别重要的小铸件

5967 5865 5763 5462 5360 5258 20 2050 50 100 一般重要的小铸件 I 半

球型暗冒口明冒口工艺出品率大部分铸件壁厚

mm 铸件重量kg 名称组别 6167 1000 外形或内表面加工的圆筒活

塞 VII 5963 6165 5660 5862 1000 1000 齿圈 VI 5560 5862 5963 5458 5559 100 100500 500 齿轮 V 6169 5967 5765 5765 563 5361 50 50100 100 5000

特别重要的重型铸件 6270 6068 6668 5866 5664 5462 50 50100 100 5000 一

般重要的重型铸件 IV 6068 5866 5664 5563 5361 5159 50 50100 100 5005000

特别重要的大铸件 6270 6068 5866 5765 5563 5361 50 50100 100 5005000 一

般重要的大铸件 III 5967 5865 5563 5462 5360 5058 30 3060 60 100150 特

别重要的中等铸件 6169 5967 5765 5664 5462 5260 30 3060 60 100150 一

般重要的中等铸件 II 半球型暗冒口明冒口工艺出品率大部分铸件壁厚

mm 铸件重量kg 名称组别第三节铸铁件冒口的设计与计算一球墨铸铁件的冒口设计球墨铸铁冒口设计法可分为通用传统冒口设计和实用冒口设计法通用冒口设计遵循定向凝固原则依靠冒口的金属液柱重力补偿凝固收缩冒口和冒口颈迟于铸件凝固铸件进入共晶膨胀期会把多余的铁水挤回冒口实用冒口设计遵循的原则是让冒口和冒口颈先于铸件凝固利用全部或部分的共晶膨胀量在铸件内部建立压力实现自补缩使铸件不出现缩孔缩松缺陷实用冒口的工艺出品率高铸件质量好更实用实用冒可分为直接实用冒口和控制压力冒口 1(直接实用冒口又称压力冒口原理利用冒口来补缩铸件的液态收缩而当液态收缩终止或共晶膨胀开始时冒口颈即行凝固用途适用于高强度铸型如干型自硬型等生产的模数为04825cm的铸件 1冒口和冒口颈冒口有效体积是指高于铸件最高点的那一部分的冒口体积只有这部分金属液才能对铸件起补缩作用图4-36 铸铁的εt浇曲线 ε液态体收缩率 t浇浇注温度 1CE 43 2CE 36 冒口有效体积依铸件液态收缩体积而定一般比铸件所需补缩的铁液量大共晶成分的铸铁冒口有效体积取铸件体积的5 碳当量低的铸件冒口有效体积取铸件体积的6 冒口颈模数M颈的确定式中 M颈冒口颈模数cm M件设置冒口部位的铸件模数cm t浇浇注温度? c 铁液比热容c与铁液温度有关在 1150,1350?范围内c为835,963

J kg?? l 铸铁结晶潜热为193,247×103Jkg 设置冒口部位应满足的条件当冒口颈凝固时该部分的石墨化膨胀量能抵偿所有更厚部分液态体收缩量直到比它厚部分开始体积膨胀为止近似地确定冒口颈的模数M颈图4-37 M件和M颈的关系图 2用浇注系统代替直接实用冒口对于湿型铸造铸件模数M件,048的薄壁小型球铁件可用浇注系统代替冒口图4-38 浇注系统当冒口阴影部分 1浇口盆 2直浇道 3横浇道

4内浇道冒口颈 5铸件如图4-38中超过铸件最高点水平面的浇口盆和直浇道部分实质上就是冒口 2(控制压力冒口又称释压冒口特点利用部分共晶膨胀量来补偿铸件的凝固收缩用途适用于砂型铸造模数为048,25cm的球铁件浇注结束冒口补给铸件的液态收缩在共晶膨胀初期冒口颈畅通使铸件内部的铁液回填冒口以释放压力应用合理的冒口颈尺寸或一定的暗冒口容积控制回填程度使铸件内建立适中的内压来克服凝固收缩从而获得既无缩孔缩松又能避免

图4-39 控制压力冒口示意图 a浇注结束 b液态收缩 c胀大变形的铸件

膨胀回填 1冒口和冒口颈冒口以暗侧冒口为宜安放在铸件厚大部位附近冒口模数M冒与铸件厚大部分的模数M件及冶金质量有关冒口的有效补缩容积位于铸件最高点以上冒口颈的模数按下式确定 M颈 067M冒 ? 冒口模数M冒选定图4-40 M冒和M件的关系图 1冶金质量差 2冶金质量好图4-41 需要补缩金属液量和铸件模数的关系 VT设置冒口部位铸件或热节体积 VC铸件需补缩体积 2冒口的补缩距离指由凝固部位向冒口输送回填铁液的距离图4-42 铁液输送距离和冶金质量及铸件模数的关系 1冶金质量好 2冶金质量中等 3冶金质量很差与铁水的冶金质量和铸件的模数密切相关 3(无冒口铸造的应用条件用途适用于刚性大的砂型模数大于25cm的球铁件实现无冒口铸造须满足的工艺条件 1冶金质量好 2铸件平均模数M件 25cm 3砂型强度刚度高且型紧固牢靠无变形和抬型 4低温浇注 5采用扁薄内浇道分散引入金属液 6设置出气孔且均布二灰铸铁件的冒口设计灰铸铁凝固特点以层状,糊状方式凝固共晶膨胀压力小石墨片尖端伸向铁液生长自补能力好铸件形成缩孔缩松的倾向小一般低牌号灰铸铁因碳硅含量高石墨化比较充分时不需设置冒口只需安放排气冒口即可高牌号灰铸铁当其产生石墨化体积膨胀量不足以补偿凝固收缩时则应设置冒口但所需冒口体积较小表4-8 常用冒口的形式和参数 DR 1220 T HR 1215 DR H 03HR 浇道通过冒口时 d 03305 T 浇道不通过冒口时 d 05066 T DR 1225 T HR 1225 DR a 0809 T b

0608 T DR 1225 T HR 1225 DR d 0809 T h 03035 DR 注1 T为铸件的厚度或热节圆直径 2 明冒口高度HR可根据砂箱高度适当调整 3 随明顶冒口直径DR增大冒口颈处的角度取小值三可锻铸铁件的冒口设计可锻铸铁无石墨化膨胀凝固收缩大须用冒口补缩为增强冒口的补缩作用常

-43 可锻铸铁件带暗冒口的浇注系统 1直浇道用带暗冒口的浇注系统图4

2暗冒口 3冒口颈 4铸件 5横浇道 6内浇道图4-44 确定可锻铸铁件补缩冒口尺寸图 V冒口体积 D冒口直径 f冒口颈截面积 m铸件质量 M铸件模数三铸钢件浇注系统的特点熔点高易氧化和流动性差收缩大易产生缩孔缩松热裂变形等缺陷应按有利于补缩的方案设置浇注系统应配合使用冷铁收缩肋拉肋宜采用不封闭的浇注系统其形状结构要简单浇注系统截面积应较大使钢水充型快而平稳中小铸件多采用底注式浇注系统高大件则宜采用阶梯式浇注系统铸钢件常采用漏包底注包浇注漏包浇注时浇注系统的计算步骤 1 确定浇注时间表3-10 铸钢件浇注时间计算公式中的K值 12 09 075 简单形状 08 06 05 复杂形状 1,10t 500kg 50kg 浇注质量表3-11 钢液在铸型中的上升速度 4 7 10 6 9 12 8 12 15 10 20 25 上升速度v 不小于mms-1 实体一般复杂实体一般复杂实体一般复杂简单复杂 -- 铸件的结构特点 55,160 35,55 15,35 5,15 ?5 铸件质量t 2 确定包孔直径表3-12 钢液流量qm值 150 120 90 72 55 42 29 20 10 钢液流量kgs-1 80 70 60 55 50 45 40 35 30 包孔直径dmm 式中 S孔包孔截面积 cm2

qm钢液流量kgs m孔包孔的消耗系数取089 r钢液密度为00071kgcm3 g重力加速度980cms H钢液在包中的高度cm 按钢液流量qm值及钢液液面高度H可求出包孔直径d孔 3 确定浇注系统各组元截面积使用底注包浇注时应采用开放式浇注系统要满足S直?S横?S内的条件各组元截面积比例关系?S孔?S直?S横?S内

,1 18,20 18,28 2 当使用耐火砖管时可采用S直,S横,S 内表

3-13 根据注孔直径确定浇道尺寸单位mm 1 1 1 1 1 2 2 1 1 1 2 2 2 3 4

2 2 3 3 4 5 6 8 40 40 40 60 60 60 80 80 60 60 60 80 80 80 100 100 60 60

60 80 80 80 100 100 35 40 45 50 55 60 70 80 内浇道数量个 100 80 60 40 内浇道最小直径直浇道在横浇道对称位置时横浇道最小直径直浇道不在横浇道对称位置时横浇道最小直径直浇道的最小直径注孔直径四铜合金铸件浇注系统特点锡青铜及磷青铜长套筒铸件可使用顶铸式雨淋浇道短小圆筒圆盘及轴瓦类铸件可采用压边浇道复杂件可采用带过滤网或集渣包的浇注系统铝青铜铝铁青铜锰黄铜铝黄铜采用底注开放式并设有滤网或集渣包浇道位置应有利于冒口补缩或使浇道通过冒口注入五铝合金铸件浇注系统特点要求铝合金的浇注系统充型平稳无涡流充型时间短挡渣能力强并有利于补缩高度,10?不重要的小铸件可采用顶注式一般都采用底注开放式或垂直缝隙式浇注系统铝合金的特点是导热率大流动过程中降温快易氧化吸气且氧化膜的密度与铝液相近若混入铝液中就难以上浮凝固收缩大易产生缩孔缩松第五章冒口冷铁及铸筋第一节冒口的种类及补缩原理冒口是在铸型内专门设置的储存金属液的空腔用以补偿铸件成形过程中可能产生的收缩所需的金属液起到防止缩孔缩松排气和集渣的作用一冒口的种类 1冒口的种类常用冒口种类图4-15 常用冒口种类 a铸钢件冒口 b铸铁件冒口 1明顶冒口 2大气压力顶冒口

3侧冒口 4铸件 5压边冒口顶冒口位于铸件的最高部位不仅有利于排气浮渣也有利于重力补缩厚大的铸钢件多用用这种冒口补缩侧冒口是由铸件侧面热节处引出的冒口一般采用暗冒口形式它有利于机械化造型顶冒口和侧冒口又有明冒口和暗冒口之分常用冒口的特点明冒口造型方便并能通过它观察到型腔内金属液面上升情况便于在冒口顶面撒发热剂和保温剂对于厚大铸件还能进行捣动冒口液面和补浇等操作加强补缩作用明冒口不受砂箱高度限制必要时可利用冒口圈来保证所要求的高度其缺点是补缩效率比暗冒口

低暗冒口要求砂箱高于冒口使砂箱体积增大但它比较灵活可以靠近铸件热节点开设大型铸件尤其是铸钢件多采用明冒口而中小型可锻铸铁球墨铸铁件的冒口以暗冒口为主暗冒口尤其适用于机器造型 2冒口形状冒口的形状应使其容量足够大而其相对的散热面积最小即有足够大的模数有一定的金

图4-16 常用冒口形状属液压头以达到延长其凝固时间提高补缩效果的目的

a 球形 b 球顶圆柱形 c 圆柱形带斜度 d 腰圆柱形明 e 腰圆柱形暗生产中常用圆柱形球顶圆柱形腰圆柱形及整圈冒口齿圈轮形类铸件常采用腰圆柱形冒口筒套类件及轮毂部位多采用整圈接长冒口冒口的运用图4-17 钢锭纵剖面形状对缩孔深度的影响示意图 h1h2h3分别表示缩孔的深度二常用冒口补缩原理一基本条件 3冒口和铸件被补缩部位间须存在补缩通道 1冒口凝固时间须大于或等于被补缩部分凝固时间 2有足够的金属液补充铸件收缩所需金属液二冒口的位置冒口安放的位置是否合理直接影响铸件的质量以及冒口的补缩效率冒口位置不合理不但不能消除缩孔和缩松还可能引起其它缺陷确定冒口位置的基本原则 1冒口应就近放在铸件热节的上方和侧面 2冒口应尽量设在铸件最高最厚的部位图4-18 不同高度冒口的隔离 a阶梯型热节 b上下有热节 1顶明冒口 2铸件 3侧暗冒口 4外冷铁 6冒口不应设在铸件重要的受力大的部位 5冒口应尽可能放在铸件加工面上以减少精整工时 4尽量用一个冒口补缩多个热节以提高冒口补缩效率 3避开应力集中点图4-19 一个冒口补缩几个热节 a补缩同一铸件上的三个热节 b补缩多个铸件上的热节

1冒口 2铸件 3浇道三冒口的有效补缩距离 1(冒口有效补缩距离图4-20 板状铸件凝固过程示意图 ab等液相线和等固相线移动情况 c中间区凝固区域放大 d凝固结束后的三个区域 1末端区 2冒口区 3轴线缩松区 2(铸件冒口补缩范围的确定 1碳钢件的补缩距离图4-21 铸钢冒口的补缩距离 a 板形件 b 杆形件图4-22 铸钢件冒口区长度与铸件尺寸的关系图4-23

铸钢件末端区长度与铸件尺寸的关系图4-24 阶梯形铸钢件冒口补缩距离 1冒口 2铸件 2灰铸铁件冒口的补缩距离图4-25 灰铸铁冒口补缩距离和共晶度的关系 3(外冷铁对冒口补缩距离的影响图4-26 外冷铁对冒口补缩距离的影响 a 板件 b 杆件 1冒口 2冷铁 3铸件 4(补贴的应用图

a 发热绝热材料补贴 b 金属材料补贴水平壁补贴颈模数4-27水平补贴

计算 M补 ab2 ab-c M冒最小垂直壁的补贴图4-28 垂直壁的补贴图4-29 补贴厚度与铸件高度及厚度关系碳钢钢套类铸件补贴图4-30 钢套铸件的补缩方案表4-2 杆状铸件补贴值的补偿系数 20 17 15 125 10 补偿系数 111 151 21 31 41 杆的宽厚比图4-31 用滚圆法确定轮缘和轮毂的补贴高合金及低合金钢的补偿系数为 1底注式碳钢及低合金钢板件为125 2顶注式高合金钢板件为125 3底注式高合金钢com 15 轮缘补贴值的确定 d1 105dy d2 105d1 式中dy热节圆直径齿轮铸件补贴示例采用发热保温补贴注意事项 1设计冒口时把发热补贴材料作为金属断面对待 2金属断面须占金属和发热材料总断面的60, 图4-32 齿轮铸件采用的补贴举例第二节铸钢件冒口的设计与计算冒口设计与计算的一般步骤是 1确定冒口的安放位置 2初步确定冒口的数量 3划分每个冒口的补缩区域选择冒口的类型 4计算冒口的具体尺寸冒口尺寸主要指冒口的根部直径或宽度和高度一模数法 1(模数法计算冒口的原理铸钢件冒口冒口颈铸件模数应满足的关系明顶冒口M冒 1112M 暗侧冒口M件M颈M冒 11112 钢液通过冒口浇注 M件M颈M冒 1 1103 12 为保证冒口有足够金属液补充铸件收缩应该满足条件碳钢体收缩率图表式中 V件冒口所能补缩的铸件体积

V冒冒口体积合金的体收缩率具体数值 η冒口的补缩效率 170 103 012 00585 -00354 -053 修正系数ki Al Si Cr Mn Ni W 合金元素表4-4 冒口的补缩效率 1215 1520 1520 3035 3050 1520 圆柱或腰圆柱形冒口球形冒口补浇冒口时浇口通过冒口时发热保温冒口大气压力冒口

η 冒口种类和工艺措施 2(模数法计算冒口的步骤 1计算铸件的模数表4-5 简单几何体和组合体模数计算杆状体板状体计算公式简图类型法兰体环形体空心圆柱体球立方体正圆柱体圆柱体续 M r 十形r 068a T形r 062a L形r 056a 板的相交体杆的相交体实心法兰体 L形体续杆与板

圆柱与圆盘组合体计算公式简图类型续 2计算冒的相交体

口及冒口颈模数 3确定铸钢的体收缩率εV 4确定冒口的形状和尺寸 5冒口数目的确定 6校核冒口最大补缩能力V件 V冒η-εVεV 选择内浇道开设位置和数量应考虑的原则 1 内浇道不应开设在铸件的重要部位 2 内浇道应开设在铸件易打磨的地方 3 尽量在分型面上开设内浇道以方便造型 4 断面应尽量薄以减小吸动区利于挡渣清理 5 金属液流不应正面冲击型壁及型芯的薄弱部位 6 使金属液流快速平稳充型有利于排气和除渣 7 内浇道的开设位置应尽量不阻碍铸件的收缩第二节浇注系统的基本类型及选择一浇注系统按内浇道在铸件上的位置分类一顶注上注式浇注系统以铸件浇注位置为基准内浇道开设在铸件的顶部称为顶注式浇注系统即金属液从铸件顶部注入型腔根据铸件的结构特点还可采用以下几种类型的顶注式浇注系统 1(楔形浇道金属液通过长条楔缝可迅速充满型腔常用于锅盆罩盖类薄壁器皿铸件 2(压边浇道浇道是一条窄而长的缝隙与铸件顶部相连接金属液经压边缝隙流入型腔多用于壁较厚的中小铸铁件及非铁合金铸件 3(雨淋浇道内浇道是由许多均匀分布的圆孔所组成浇注时细流如雨淋主要用于质量要求较高的大中型筒型铸件如气缸套卷扬机等二底注下注式浇注系统内浇道开设在铸件底部即金属液从铸件的底部注入型腔称为底注式浇注系统主要用于高度不大结构不太复杂的铸件和易氧化的合金铸件如铸钢铝镁合金铝青铜及黄铜等铸件根据铸件结构特点还可采用下列底注式浇注系统 1(牛角浇道牛角式内浇道多用于质量要求高的小型轮类铸件 2(反雨淋浇道它适用于易氧化的中小型圆套类铸件三分型面中间注

入式浇注系统金属液经过开在分型面上的横浇道和内浇道进入型腔适用于中等大小高度适中中等壁厚铸件四阶梯式浇注系统阶梯式浇注系统是具有多层内浇道的浇注系统适用于高大且结构复杂收缩量较大或质量要求较高的铸件五垂直缝隙式浇注系统它以片状内浇道与铸件的整个高度相连接的一种特殊浇注系统主要用于重要的铝合金铸件对于重大型铸件特别是重要铸件采用一种形式的浇注系统往往不能满足要求可根据铸件情况同时采用两种或更多形式的复合式浇注系统二浇注系统按各组元截面积比例关系分类浇注系统各组元截面积通常是指直浇道横浇道内浇道和阻流部分即浇注系统截面最小的部分的截面积分别用S直S横S内和S阻表示 1(封闭式浇注系统封闭式浇注系统各组元中截面积最小的是内浇道即内浇道是该系统中的阻流截面各组元截面积的大小关系为 S直 ?S横 ?S内 2(开放式浇注系统这种浇注系统的特点是S直 ?S横 ?S内即在直浇道的下端或在它附近的横浇道上设置阻流截面S阻以保证直浇道能充满 3(半封闭式浇注系统这种浇注系统的特点是?S横 ?S直 ?S内即阻流截面是内浇道横浇道截面积最大直浇道一般是上大下小的锥形浇注时直浇道很快充满而横浇道充满较晚故可降低内浇道的流速使浇注初期充型平稳对铸型的冲击比封闭式的小在横浇道充满后因其中的金属液流速较慢所以挡渣比开放式的好但浇注初期在横浇道充满前挡渣效果较差这种浇注系统在生产中得到广泛使用对于树脂砂型根据树脂砂的特点浇注系统应遵循的原则是快大流量稳防止飞溅和紊流顺金属液流方向有利于气渣排出活无死角封闭底注保证压头第三节铸铁件浇注系统设计与计算铸铁件浇注系统设计与计算包括确定浇注时间确定阻流截面积和各组元之间的比例关系等内容一浇注时间的计算液态金属从开始进入铸型到充满铸型所经历的时间称为浇注时间它是指铸件的适宜浇注时间范围最大浇注时间取决于型砂的抗夹砂能力使铸件不至于产生浇不到冷隔氧化夹渣和变形等最小浇注时间则取决于使型腔中的气体得以排除使

铸件不至于产生气孔不会冲坏铸型和由于过大的冲击引起胀砂和抬型影

响浇注时间的因素有合金的种类浇注温度浇注系统的类型铸件结构和铸型的种

类等浇注时间实际是根据经验图表和经验公式来计算的常用的浇注时间

经验公式如下式中 t浇注时间s GI 浇入型内的金属液总重量kg

δ取其直径δ铸件的平均壁厚mm对于圆形或正方形的铸件

或边长的一半 k系数对灰铸铁取20需快浇时如铁液温度低含硫较高含碳量,33底注或有冷铁等可取17对铸钢可取

1315 表3-2 铸铁件k值的选择 30,40 17,20 10,13 07,10 k值厚壁小件

球铁小件防止缩孔缩松一般铸件防止侵入气孔和呛火大型复杂铸件高应力

及大型球铁件铸件种类或工艺要求表3-3 型内铁液液面允许的最小上升速

度 31100 2130 1120 810 最小上升速度值mms-1 4 410 1140 壁厚 40mm以及

所有水平位置浇注的平板铸件铸件壁厚mm 型内金属液液面上升速度可按下式

计算式中 C铸件最低点到最高点的距离按浇注位置确 ? t计算的

浇注时间 s 如果低于允许的最小液面上升速度时就要强行缩短浇注时间或

调整铸件的浇注位置使上升速度达到或高于最小液面上升速度值二阻流组元

或内浇道截面积的计算及各组元之间的比例关系的确定 1水力学计

算法 1式中 S内内浇道截面积cm G型内金属液的总重量kg m流量系数 t 浇注时间s H0作用于内浇道的金属液

静压头 cm 2式中 Gl 包括浇冒口在内的金属总重量 kg H均平均压头cm 表3-4 浇冒口重量占铸件重量的比例 1020 1015 1000 2025 1520 1520 1001000 2535 2030 2040 100 单件小批生产成批生产大量生产铸

件重量? 1 m值的确定表3-5 铸铁及铸钢的流量系数m值 06 05 048 038 041 030 铸铁铸钢干型 05 042 042 032 035 025 铸铁铸钢湿型小中大铸型

阻力种类 2平均压头H均的确定平均压头H均的计算公式式中 H0内浇道

以上的金属液压头即内浇道至浇口盆液面的高度cm

C浇注时铸件高度 cm P内浇道以上的铸件高度 cm 对于封闭式浇注系统在不同注入位置时公式有以下形式顶注式 P,0则底注式 P,C则中间注入式则式中 L1 自直浇道中心线到铸件最高最远点的水平距离 a保险压力角可参考表3-7确定浇注铸型的最小压头H

表3-7 保险压力角a值单位? 用一个直浇道注入金属液用两个或更小

多的直浇道注入金属液如从铸件两端注入时L1则取铸件平分线至直浇道中心线的距离备注 10 11 10 11 9,10 8,9 7,8 6,7 9,10 9,10 8,9 7,8 7,8 6,7 9,10 9,10 7,8 7,8 6,7 6,7 9,10 8,9 7,8 7,8 6,7 6,7 8,9 8,9 7,8 7,8 6,7 6,7 8,9 7,8 7,8 7,8 6,7 6,7 8,9 7,8 7,8 7,8 6,7 6,7 8,9 7,8 6,7 6,7 6,7 6,7 8,9 7,8 6,7 6,7 5,6 5,6 7,8 6,7 6,7 6,7 5,6 5,6 7,8 6,7 6,7 6,7 5,6 4,5 6,7 6,7 6,7 6,7 5,6 4,5 6,7 5,6 5,6 5,6 4,5 4,5 6,7 5,6 5,6 5,6 4,5 4,5 5,8 8,15 15,20 20,25 25,35 35,45 13 14 12 13 11

12 10 11 按位置具体确定 3,5 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200

2400 2600 2800 3000 4000 L1mm 铸件壁厚 3浇注系统其它各组元的截面积表3-8 各种合金浇注系统组元截面之间比例关系大中型铝合金件小型铝合金件 2,42,31 1,1515,31 中大型无锡青铜及黄铜件复杂的大型无锡青铜及黄铜件 15,2121注 3,10121 复杂的中大型锡青铜件内浇道处不设暗冒口 12,312,21注球墨铸铁薄壁铸件 15,42,41 开放式锡青铜阀体内浇道处设有暗冒口 115,2012 球墨铸铁薄壁小件 0812,151 重型机械铸铁件铸铁件表面干型中小型铸铁件 11412 11511 113,1511,12 半封闭式铸钢件转包浇注铸钢件底包浇注 111,1312,16 111 可锻铸铁件可锻铸铁件横浇道直接联接侧冒口 11115 113 一般球墨铸铁件 11214 大型灰铸铁件中大型灰铸铁件中小型灰铸铁件薄壁灰铸铁件 1152 11214 111115 1106111 封闭式应用范围及说明 F内F横F直类型注直浇道后如设过滤网则网孔截面积S滤的比值

取09 一般内浇道阻流组元的最小截面积为04,05cm 直浇道的直径一般在15,100mm范围内砂型铸造中树脂砂型浇注系统总截面积比粘土砂型大50,左右当采用封闭式浇注系统时浇道截面比例可取S内S横S直,1 125 125 三阶梯式浇注系统截面尺寸的确定 1 最小控制截面S阻的计算 2 分

1 1,2 3内浇道截面积的计算第四节配直浇道的截面积 S阻S直分,

其它合金铸件浇注系统的特点一球墨铸铁件浇注系统的特点碳当量较高流动性比灰铸铁好球化孕育处理铁液温度下降多易氧化产生渣要求铁液迅速平稳充型浇注系统截面积通常比灰铸铁的大多采用半封闭式或开放式浇注系统多采用冒口补缩液态和凝固初期的收缩球铁铸件的浇注系统计算其中流量系数m值对湿型中小件可取03505 G取铸件重量的1214倍各组元截面比例为 S直S入S出S横S薄片S内 ,28 11 105,11 2 1 1 二可锻铸铁浇注系统的特点薄壁中小型可锻铸铁件的铸态为白口铸铁碳当量低熔点比灰铸铁高流动性差收缩大铁液中熔渣较多浇注系统应有利于补缩充型较快且具有较强的挡渣能力常采用带暗冒口的封闭式浇注系统浇注系统截面积一般比灰铸铁的大内浇道宜从铸件厚壁处引入在内浇道与铸件之间设置暗冒口采用滤网阻流浇道离心集渣包等措施增强挡渣效果可锻铸铁件的浇注系统可采用如下经验公式表3-9 S值和 x值与铸件壁厚的关系 55 63 75 x值 235 185 15 k值 815 58 ,5 铸件壁厚mm 3有利于砂芯的固定和排气图5-7 轴承架铸件 4分体铸造将大而复杂件可分成两个以上简单的部件件分别铸造再用焊接或螺栓将其连接成一个整体部件二铸件浇注位置的选择确定浇注位置的主要原则 1(重要加工面应朝下或呈直立状态图5-8 床身浇注位置图5-9 锥齿轮浇注位置 a正确 b不正确图5-10 圆筒浇注位置 2(铸件的大平面应朝下 3(应有利于铸件的补缩 4(应保证铸件有良好金属液导入位置保证铸件能充满图5-11 平板铸件图5-12 车床切削盘浇注位置 a不合理 b c 合理 5(应尽量少用或不

用砂芯图5-13 箱体的浇注位置 6(应使合型浇注和补缩位置相一致三铸型分型面的选择选择分型面的原则 1(应使铸件全部或大部分置于同一半型内图5-15 轮毂分型方案 2(应尽可能减少分型面数目铸件的分型面少铸件精度容易保证且砂箱数目少图5-16 确定分型面数目的实例 3(平直分型面和曲折分型面的选择尽可能选择平直分型面以简化工装结构及其制造加工工序和造型操作图5-17 摇臂铸件的分型面 4(分型面应选取在铸件最大投影面处图5-18 起模方便的分型面图5-19 铸件两种方案第三章砂芯设计及铸造工艺设计参数一型芯的设计型芯应满足以下要求型芯形状尺寸及在铸型中位置应符合铸件要求具有足够的强度和刚度在铸件形成过程中型芯所产生的气体能及时排出型外造芯烘干组合装配和铸件清理等工序操作简便芯盒的结构简单 1(型芯的种类及其应用 1砂芯用硅砂等材料制成的型芯 2金属芯用金属材料制作型芯 3可溶性型芯用水溶性盐类制作的型芯或用水溶性盐类作为粘结剂制作的型芯 2(砂芯分块的基本原则 1保证铸件内腔尺寸精确 2应使操作方便 3应使芯盒捣砂面宽敞砂芯烘干支持面最好为平面图5-21 烘干砂芯的几种方法 a平面烘干板 b 砂胎支撑烘干 c 成形烘干器烘干 3(芯头的设计芯头是指伸出铸件以外不与金属液接触的砂芯部分芯头可分为垂直芯头和水平芯头包括悬臂式芯头图5-22 垂直芯头结构斜度 S间隙 h芯头高度图5-23 水平芯头结构 l芯头长度 S间隙斜度 h下芯座高度 B芯头高度 1芯头的组成包括芯头长度斜度间隙压环防压环和积砂槽等图5-24 典型的芯头结构 a水平芯头 b 垂直芯头 2特殊定位芯头图5-25 特殊定位芯头 ab水平芯头 cd垂直芯头 4(芯骨放入砂芯中用以加强砂芯整体强度并具有一定形状的金属构件称为芯骨 5(芯撑在铸型中支撑砂芯的金属支撑物称为芯撑芯撑形状尺寸依铸件形状结构而定大多由钢板冲焊而成 6(砂芯的排气砂芯在高温金属液作用下短时间内会产生大量气体需在砂芯中做出

通气道以使气体能迅速排出型外二铸造工艺设计参数 1铸造收缩率图5-26 铸钢件结构对铸造收缩率的影响 a自由收缩收缩率为25 b容易收缩收缩率为15 c难于收缩收缩率为10 d十分难于收缩收缩率为05 指铸件从线收缩开始温度冷却至室温的线收缩率 2机械加工余量指为了保证铸件加工面尺寸和零件精度工艺设计时在铸件待加工面上预先增加而在加工时切削掉金属层厚度确定机械加工余量原则一般碳钢铸件的加工余量比灰铸铁件要大机器造型比手工造型生产的铸件加工余量小尺寸较大结构复杂精度不易保证铸件加工余量大些铸件加工面在浇注位置上面时比在下面时加工余量大铸件内孔和槽表面比铸件外表面加工余量大 3铸件尺寸公差图5-27 铸件尺寸公差和机械加工余量 4起模斜度为使造型芯时起模方便在模样芯盒出模方向留出斜度称为起模斜度图5-28 起模斜度的三种形式 a增加铸件厚度法 b增加和减少铸件厚度法 c减少铸件厚度法 5最小铸出孔和槽灰铸铁件成批生产时最小铸孔径1530单件小批量生产时为3050 铸钢件最小铸孔径为3050 6工艺补正量图5-29 工艺补正量示意 7非加工壁厚的负余量在手工造型和造芯时为保证铸件尺寸壁厚准确性和避免铸件超重而对非加工壁厚减少的尺寸量 8分型负数图5-30 模样的分型负数的几种留法 a两半模样都留负数 b上半模样留负数 c下半模样留负数 9反变形量图5-31 反变形量的三种形式 a月牙形R b2f 22f b竹节形 c三角形 10砂芯负数砂芯在湿态时因自重而下沉涂料层较厚及烘干后膨胀变形等原因引起砂芯尺寸增大使铸件壁厚减薄故在制造芯盒时将芯盒尺寸减去一定值此值称为砂芯负数第四章浇注系统设计第一节金属液在浇注系统中的流动合理的浇注系统应满足下列基本要求 1 金属液流动的速度和方向必须保证液态金属在规定的时间内充满型腔 2 保持液态金属平稳流动尽量消除紊流避免卷入气体使金属过分氧化以及冲刷铸型 3 浇注系统应具有良好的挡渣能力 4 使液态金属流入铸型后具有理想的温度分布 5 浇注系统所用的金属消耗

量小且易清理一金属液在砂型浇注系统中流动的特点 ?型壁的透气性和与金属液的润湿条件 ?金属液在流经浇注系统时与其型壁有强烈的机械作用和物理化学作用使其冲蚀铸型吸收气体并产生金属氧化夹杂物 ?一般金属液总含有少量夹杂和气泡在充型过程中还可能析出晶粒及气体所以金属

金属液在液充型时属于多相流动二金属液在浇口杯中的流动三直浇道中的流动直浇道的作用是将来自浇口杯中的金属液引入横浇道并提供足够的压力头以克服各种流动阻力而充型四金属液在横浇道中的流动横浇道是连接直浇道与内浇道的水平通道它的作用除了向内浇道分配金属液外主要是起挡渣作用五金属液在内浇道中的流动内浇道是将金属液直接引入型腔的通道其作用是控制金属液的速度和方向调节铸型各部分的温度和铸件的凝固顺序 4(砂芯的装配在专用夹具内装配砂芯的示意图 1吊环 2调节螺栓 3测高度量具 4砂芯 5下芯夹具 6吊芯钩 7手轮 8定位销 9组芯模具五铸型的装配铸型装配的主要任务是按顺序将砂芯安装固定在砂型内清理通气孔道并检验型腔的主要尺寸最后合型 1(砂芯的安装放入砂型中的砂芯应该稳固不能因砂芯本身重量或金属液对其冲击或浮力的作用而使砂芯发生偏移歪斜砂芯一般依靠其芯头在型中固定当芯头仍不能固定砂芯时可用芯撑辅助支撑砂芯一般依靠其芯头在型中固定当芯头仍不能固定砂芯时可用芯撑辅助支撑 2(砂芯的通气和补正在合型时应使各砂芯的通气道相互贯通并使通气道与型外大气连通以便使型芯内的气体顺利而迅速排出型外当砂芯已固定在砂型内在合盖箱以前还要将砂芯吊环处用芯砂补好并烘干 3(型腔尺寸的检验铸造生产过程中型腔尺寸的检验除了砂芯砂型需要分别检验外在铸型装配时还要对装配后型腔的主要尺寸进行检验六铸型的紧固砂型合型后装配成铸型浇注前一定要将上下砂型紧固否则由于浇注时金属液压力和砂芯浮力作用可能将上砂型抬起出现金属液泄漏现象 1(抬型力的计算在浇注过程中金属液作用于型腔顶面的垂直压力称为抬型

力抬型力包括金属液压力作用于上型的抬型力和砂芯所受浮力而产生的抬型力两部分抬型力计算 F抬 kF型 F芯式中 F型 ρgS型h F芯 gV芯ρ-ρ芯 2(铸型的紧固方法砂箱造型铸型的紧固方法

a压铁 b成型压铁 c锁箱卡子 d卡子打斜铁锁紧 e斜铁打入柱栓 f用螺

大型铸件地面造型压铁架设方法栓紧固

1压铁梁 2压铁 3上砂型砂箱 4垫铁 5垫板芯撑第一章铸造工艺设计概述铸造生产工艺过程型芯材料配置工艺装备准备铸型制造合箱合金熔炼浇注落砂和清理等生产全过程铸造工艺设计过程根据铸件要求编制其铸造生产工艺等技术文件过程铸造工艺文件包括图形文字和表格等形式它是铸造生产的指导性文件也是技术准备和生产管理的依据一工艺设计的依据一生产任务和要求 1产品零件图纸 2零件的技术要求 3产品数量和交货期二车间条件 1车间设备 2原材料的应用情况和供应情况 3车间生产工人的技术水平和生产经验 4制造模具等工艺装备车间的加工能力二设计的内容 1铸造工艺图铸造工艺图是铸造生产所特有的一种图纸它规定了铸件形状和尺寸铸件的生产方法和主要工艺过程铸造工艺图是铸造工艺设计最根本的指导性文件是设计和编制其它技术文件的基本依据在单件小批量生产条件下铸造工艺图是直接指导施工的文件应表示的内容浇注位置及分型面机加工余量拔模斜度收缩率注明模样的反变形量分型负数工艺补正量浇注系统冒口内外冷铁铸筋砂芯形状数量芯头大小等表5-1 铸造工艺符号及表示方法用红色线画叉不铸出孔和槽用红色线表示分型分模线用蓝色线表示并标注斜度和间隙数值有两个以上型芯时用数字12等标注芯头斜度与芯头间隙用红色线表示在任一端画,符号分模线用红色线表示在加工符号附近标注加工余量数值凡带斜度的加工余量应标注斜度机械加工余量用红色线表示并用红色写出上中下字样分型线工艺符号和表示方法名称工艺符号和表示方法名称 2铸造工艺卡铸造工艺卡是以表格形式扼要

说明铸造工艺要求及参数 3铸件图铸件图是根据铸造工艺图绘制的反映生产成铸件应有的形状和尺寸 4铸型装配图铸型装配图是依据铸造工艺图绘制的表明铸件在砂型中的位置砂芯的数量安放位置浇冒口冷铁砂箱结构等三设计的程序对零件图纸进行审查和进行铸造工艺性分析选择造型方法确定铸造工艺方案绘制铸造工艺图填写铸造工艺卡必要时绘制铸型装配图和铸造工艺装备图纸第二章铸造工艺方案的确定铸造工艺方案设计的内容有铸造工艺方法选择浇注位置及分型面选择砂芯设计等一零件结构的铸造工艺性指零件的结构应符合铸造生产的要求易于保证铸件的质量简化铸造工艺过程和降低成本 1(从避免缺陷方面审查铸件结构铸件结构方面主要有铸件壁厚铸件壁的联结过渡铸造圆角等 1铸件应有合适的壁表5-2 砂型铸造时铸件最小允许壁厚 4 3 锌合金 10 8 6 5 4 4 镁合金 10 8 8 7 6 6 无锡青铜 8 8 7 6 5 3 锡青铜 8 8 7 7 6 6 黄铜 810 68 56 45 3 3 铝合金 600800 400600 200400 100200 50100 ,50 铸件轮廓尺寸? 合金种类 1416 1214 1012 810 48 34 球墨铸铁 1620 1216 1012 810 68 56 孕育铸铁HT300以上 1012 810 68 56 45 34 灰铸铁 2025 1620 1216 1012 810 不锈钢耐热钢 25 20 16 12 10 89 高锰钢 25 20 16 12 910 89 低合金钢 20 1618 14 11 9 8 碳素铸钢 ,2000 12502000 8001250 400800 200400 ,200 铸件轮廓尺寸? 合金种类表5-5 压力铸造时铸件的最小壁厚 3035 2530 2025 ,400 2025 1218 1016 25100 2530

1825 1620 100400 1520 0812 0710 ,25 铜合金铝合金镁合金锌合金压铸件面积 cm2 铜合金铝合金镁合金锌合金压铸件面积cm2 2铸件的内外壁厚度有所不同图5-1 铸件内部壁厚相对减薄的实例 a不合理 b合理 3铸件壁的联结应当逐渐过渡壁厚应均匀图5-2 均匀壁厚避免形成大热节 a不合理 b合理 4合适的铸造圆角 5防止铸件出现变形和裂纹图5-3 防止变形的铸件结构 a不合理 b合理图5-4 防止收缩受阻而产生裂纹 a不合理 b 弯曲辐条以松弛应力 c 带孔辅板防止断裂 d 单数辐条生产的应力比对称辐

条的小 2(从简化铸造工艺方面改进零件结构 1改进妨碍起模的凸台凸缘和肋板结构图5-5 改进妨碍起模的铸件结构 a不合理 b合理图5-6 外壁内凹的框形件 a不合理 b合理 2尽量取消铸件外表侧凹无盖箱和有盖箱地坑造型示意图

b有盖箱地坑造型压板加压模底板加压 1压板 2辅助框 a无盖箱地坑造型

3砂箱 4模样 5模底板震击紧实原理 1工作台 2活塞 3气缸机座 4进气孔 5排气孔抛砂机工作原理示意图 1带式输送机 2弧板

3叶片 4转子射砂紧实过程包括加砂射砂排气紧实三个工序特点射砂紧实能同时完成快速填砂和预紧实的双重作用其生产率高劳动条件好工作噪声小紧实度较均匀射砂机构示意图 1射砂筒 2射腔 3射砂孔 4排气塞 5砂斗 6加砂闸板 7射砂阀 8贮气包 9射砂头 10射砂板 11芯盒 12工作台微震压实原理图

垂直分型无箱射压造型的造型原理 1反压板 2射砂机构 3造型室 4压实板 5浇注台 6浇包在造型下芯合型及浇注过程中铸型的分型面呈垂直状

型无箱造型它主要适用于大批大量的中态垂直于地面的无箱造型法称为垂直分

小型铸件的生产 1用射压方法紧实砂型砂型紧实度高而且均匀 2铸型由两个型块间型腔组成分型面是垂直的 3连续造出型块互相推合形成一个很长型列 4浇注系统设在垂直分型面上 5一个型块即相当一个铸型造型生产率很高二砂芯结构砂芯结构

1吊环 2芯骨 3焦炭 4通气孔 5砂芯主体 6芯头砂芯由砂芯主体芯头芯骨及排气系统组成 1砂芯主体用以形成铸件的内腔孔眼和外廓的凸凹部分 2芯头用来固定和定位 3(芯骨砂芯中放入芯骨不仅可提高其整体强调和刚度而且便于吊运和下芯对芯骨的要求是要有足够的强度和刚度避免防碍铸件的收缩中大砂芯的芯骨要设吊运装置如吊环吊环的位置应在砂芯的重心上芯骨应根据砂芯的结构形状和工作条件设计制造芯骨结构

a框架式焊接芯骨 bcd铸铁插齿式芯骨

1芯骨齿 2吊环 3框架骨架 4(砂芯通气在浇注过程中为使砂芯中的气体能顺利而迅速地从芯头排出砂芯中必须留有通气孔道型芯的通气方式 a 扎通气孔 b 挖通气孔 c 埋蜡线 d 放焦炭或炉渣三砂芯制备 1手工造芯

1芯盒造芯芯盒造芯过程示意手工造芯可分为用芯盒造芯和用刮板造芯两类

图 a 固定芯盒填砂刮平 b 扎通气孔从两侧取开芯盒二刮板制芯水平刮板造芯示意图 a在底板上刮制中空砂芯 b在芯盒内刮制中空砂芯 1刮板 2砂芯 3模样芯盒 4底板 5轴 1当圆柱体类砂芯的尺寸较大为节省制造芯盒的材料和工时可用刮板造芯用钢管作芯骨车板造芯示意图 1管子芯骨 2草绳 3砂芯 4刮板架 5刮板图2-25 移动刮板造芯 a刮弯形砂芯 b刮直砂芯

1砂芯 2轨道 3刮板 2对于截面形状为圆形或多边形且截面形状无变化的砂芯可用移动刮板导向刮板来刮制其半片砂芯

芯机工作原理示意图 a原始位置 b芯盒合拢吹砂斗上升c翻转吹砂加热结壳 d回转摇摆倒出余砂硬化 e芯盒分开顶芯取芯四砂芯的修整检验联结和装配 1(砂芯的修整 2(砂芯的检验即是检查砂芯是否烘干是否开裂损坏通气孔是否堵塞及尺寸是否合格即对分块制造并烘干后的砂芯在装配联结前用刮刀或砂轮修磨各联结面分芯面使其平整 3(砂芯的联结即对分割成若干块制造并经烘干的砂芯联结成一体第一章造型第一节概述一砂型铸造的特点砂型铸造以铸造用型砂为主要原材料制成铸型且液态金属完全靠重力充满整个铸型型腔形成铸件的方法称为砂型铸造铸件的形状和尺寸由铸型型腔来形成铸型包括外型砂型形成铸件的外轮廓形状和尺寸型芯砂芯形成铸件的内腔形状和尺寸制造砂型简称为造型制造砂芯简称为造芯将砂芯装配在砂型内组成铸型的过程称为配型一砂型铸造的特点砂型铸造分类普通粘土砂造型

化学造型法物理造型法砂型铸造特点缺点

劳动条件差铸件质量欠佳铸型只能使用一次生产

效率低优点不受零件形状大小复杂程度及合金种类的限制原材料来源广生产准备周期短成本低砂型铸

脱箱造型 a造下砂型 b造上砂型 c提起上砂型 d取出模板造应用最广泛

e合好上砂型 f脱箱并套箱

范文五：金属铸造工艺过程、及实际应用

金属铸造工艺过程、及实际应用

班级:0918301 学号：1091830111 姓名：游泳

一、简介

金属铸造（metal casting）是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛胚因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间．铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一。

二、分类

金属铸造种类造型方法习惯上分为：

① 普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。

② 特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。金属铸造工艺通常包括：

① 铸型（使液态金属成为固态铸件的容器）准备，铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型，铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素；

② 铸造金属的熔化与浇注，铸造金属（铸造合金）主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金； ③ 铸件处理和检验，铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。

三、工艺过程

铸造生产时，首先要根据铸件的结构特征、技术要求、生产批量、生产条件等因素，确定铸造工艺方案。其主要内容包括浇注位置、分型面、铸造工艺参数（机械加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率、芯头等）的确定，然后用规定的工艺符号或文字绘制成铸造工艺图。铸造工艺图是指导铸造生产的技术文件，也是验收铸件的主要依据。

一、浇注位置的确定

浇注时铸件在铸型中所处的位置称为浇注位置。铸件的浇注位置对铸件的质量、尺寸精度、造型工艺的难易程度都有很大的影响。通常按下列基本原则确定浇注位置。

(1) 铸件的重要工作面或主要加工面朝下或位于侧面。浇注时金属液中的气体、熔渣及铸型中的砂粒会上浮，有可能使铸件的上部出现气孔、夹渣、砂眼等缺陷，而铸件下部出现缺陷的可能性小，组织较致密。如图所示机床床身的浇注位置，应将导轨面朝下，以保证该重要工作面的质量。如图所示的卷扬筒，其圆周面的质量要求较高，采用立浇方案，可使圆周面处于侧面，保证质量均匀一致。

(2)铸件的大平面朝下或倾斜浇注。由于浇注时炽热的金属液对铸型的上部有强烈的热辐射，引起顶面型砂膨胀拱起甚至开裂，使大平面出现夹砂、砂眼等缺陷。大平面朝下或采用倾斜浇注的方法可避免大平面产生铸造缺陷。下图为平板铸件的浇注位置。

大平面朝下

（3）铸件的薄壁朝下、侧立或倾斜。为防止铸件的薄壁部位产生冷隔、浇不到缺陷，应将面积较大的薄壁置于铸件的下部，或使其处于侧壁或倾斜位置。

（4）铸件的厚大部分应放在顶部或在分型面的侧面。主要目的是便于在厚处安放冒口进行补缩,如图阀体的冒口补缩和图卷扬筒的重要面位于侧面所示。

二、分型面的选择

【分型面】是铸型组元间的接合面。为便于起模，一般分型面选择在铸件的最大截面处。分型面的选定应保证起模方便、简化铸造工艺、保证铸件的质量。确定分型面应遵循如下原则。

（1）分型面应选择在模样最大截面处，以便于起模。如图所示。

分型面选在最大直径处

（2）尽量减少分型面。分型面少则容易保证铸件的精度，并可简化造型工艺。对机器造型来说，一般只能有一个分型面，下图所示的绳轮铸件，大批量生产时，为便于机器造型，可按a分型方案，采用环状型芯，将二个分型面减少为一个分型面。当然在单件生产时，采用手工造型时，为减少工装的制造，采用b方案，三箱造型，二个分型面也是合理的。

（3）尽量使分型面平直。

（4）尽量使铸件的全部或大部分位于同一砂箱中。铸件处于同一砂箱中，既便于合型，又可避免错型，以保证铸件的精度。

（5）尽量使型芯位于下箱，并注意减低砂箱的高度。这样可简化造型工艺、方便下芯和合型、便于起模和修型。如图缩示机床立柱的分型方案，采用Ⅱ方案比较合理，可使型腔和型芯大部分处于下箱中，便于起模、下芯、合型。

三、工艺参数的选定

（1）机械加工余量和公差

【机械加工余量】是指铸件加工面上预留的、准备切除的金属层厚度。加工余量取决于铸件的精度等级，与铸件材料、铸造方法、生产批量、铸件尺寸、浇注位置等因素有关。铸件的尺寸公差 CT，其精度等级从高到低有1、2、3.．．．．．16共16个等级；加工余量等级MA，从精到粗可分为A、B、C、D、E、F、G、H、J共9个级别。下表为砂型铸

造常用铸造合金单件和小批生产时公差等级及与之配套的加工余量等级。

铸件的公差等级和加工余量等级确定后，加工余量数值可根据 GB/T11350-1989选取；公差的数值可按 GB6414—86 选取。

为简化铸造工艺，铸件上的小孔和槽可以不铸出，而采用机械加工。一般铸铁件上直径

（2）起模斜度

【起模斜度】为使模样（或型芯）易从铸型（或芯盒）中取出，在模样（或芯盒）上与起模方向平行的壁的斜度称为起模斜度，可用角度 α 或宽度 a表示，提倡使用宽度a。模样的起模斜度可采用增加壁厚、加减壁厚、减小壁厚三种取法，如图所示。对于需要机械加工的壁必须采用增加壁厚法。

起模斜度需要增减的数值可按有关标准选取，采用粘土砂造型时的起模斜度可按 JB/T5105—1991确定。一般木模的斜度 α =0.3°~3°，a=0.6~3.0mm；金属模的斜度α=0.2°~2°，a=0.4~2.4mm。模样越高，斜度越小。当铸件上的孔高度与直径之比小于1（H/D

起模斜度的取法

(a) 增加铸件厚度（b）加减铸件厚度 (c)减小铸件厚度

（壁厚12mm）

（3）收缩率

为补偿铸件在冷却过程中产生的收缩，使冷却后的铸件符合图样的要求，需要放大模样的尺寸，放大量取决于铸件的尺寸和该合金的线收缩率。一般中小型灰铸铁件的线收缩率约取 1%；非铁金属的铸造收缩率约取1.5%；铸钢件的铸造收缩率约取2%。

（4）铸造圆角

【铸造圆角】模样壁与壁的连接和转角处要做成圆弧过渡，称为铸造圆角。铸造圆角可减少或避免砂型尖角损坏，防止产生粘砂、缩孔、裂纹。但铸件分型面的转角处不能有圆角。铸造内圆角的大小可按相邻两壁平均壁厚的 1/3~1/5选取，外圆角的半径取内圆角的一半。

（5）芯头

【芯头】是指砂芯的外伸部分，用来定位和支承砂芯。如图所示。芯头有垂直和水平芯头两种。芯座是指铸型中专为放置芯头的空腔。芯头和芯座尺寸主要有芯头长度 L（高度H）、芯头斜度 α 、芯头与芯座装配隙s等，其数值与型芯的长度（高度）和直径有关，应查阅