第4章铸造成型.PDFVIP

《机械制造工程训练》（第二版） 第 4 章 铸 造 成 型 4.1 概 述 铸造是指熔炼金属，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。用铸造方法得到的金属件称为铸件。 铸造的方法很多，主要有砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造以及熔模铸造等， 其中以砂型铸造应用最广泛。 砂型铸造的典型工艺过程包括模样和芯盒的制作、型砂和芯砂配制、造型制芯、合箱、 熔炼金属、浇注、落砂、清理及检验。图 4 －1 是套筒铸件的铸造生产工艺过程。 图4-1 套筒砂型铸造工艺过程示意图 铸造的优点是可以铸出各种大小规格或形状复杂的铸件，且成本低，材料来源广，所以 铸造是机械制造中生产零件或毛坯的主要方法之一。在机器设备中，铸件所占的比重较大， 如机床、内燃机等机械中，铸件的重量约占机器总重量的 75 ％以上。 49 第 4 章 铸造成型 4.2 砂型铸造工艺 4.2.1 型砂的制备 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4-2所示。 1—砂粒； 2—空隙； 3—附加物； 4—粘土膜 图4-2 型砂结构示意图 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： ① 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，否则将会使铸件产生气孔、浇不足等缺陷。 ② 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。 ③ 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 SiO2 含量越多，型砂颗粒越大，耐火性越好。 ④ 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。 50 《机械制造工程训练》（第二版） ⑤ 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让性。 51 第 4 章 铸造成型 4.2.2 制模样和芯盒 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10～30万次，塑料的最多几万次，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： ① 分型面的选择。分型面是上下砂型的分界面（见图 4-1），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。 ② 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0.5~4°的 拔模斜度。 ③ 加工余量。铸件需要加工的表面，均需留出适当的加工余量。 ④ 收缩量。铸件冷却时要收缩，模样的尺寸应考虑收缩的影响。通常铸铁件要加大 1 ％；铸钢件加大1．5