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研究报告

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砂型铸造实验结果报告

一、实验概述

1.实验目的

(1)本实验旨在通过砂型铸造工艺，制备具有一定复杂形状和尺寸的金属铸件，以加深对砂型铸造原理、工艺流程以及影响因素的理解。实验过程中，将重点研究不同砂型材料、金属熔体以及浇注系统的选择对铸件质量的影响，从而优化铸造工艺参数，提高铸件尺寸精度和表面质量。

(2)通过实验，我们将验证砂型铸造过程中各种因素如砂型硬度、浇注温度、冷却速度等对铸件质量的具体影响。此外，实验还将分析铸件内部缺陷的产生原因，如缩孔、缩松、气孔等，并探讨如何通过调整工艺参数来减少这些缺陷。

(3)实验成果将有助于我们掌握砂型铸造的基本操作技能，培养实际工程应用能力。通过对比实验结果与理论计算，我们可以进一步理解铸造理论在实际生产中的应用，为今后从事铸造工艺设计、质量控制等相关工作奠定基础。同时，实验过程中遇到的问题和解决方法也将为今后的研究提供有益的借鉴。

2.实验方法

(1)实验采用砂型铸造方法，首先使用砂型材料制备砂型。砂型制备过程包括砂箱的组装、砂料的混制、砂型的紧实和烘干。砂箱采用金属框架结构，确保砂型的尺寸精度。砂料选用硅砂，并根据铸件形状和尺寸要求进行配比。砂型紧实采用振动台进行，以去除砂型中的空气，提高其强度。

(2)金属熔炼采用中频感应炉，熔炼过程中严格控制熔体温度，确保金属成分均匀。熔炼完成后，将熔体倒入预热至适当温度的砂型中，进行浇注。浇注过程中，通过浇注系统控制熔体的流动，避免产生浇不足、冷隔等缺陷。浇注完成后，将砂型置于砂箱中，进行冷却。

(3)铸件冷却至室温后，进行铸件清理。清理过程中，采用人工敲击和机械振动等方法去除砂型，并清理铸件表面的砂粒、氧化皮等杂质。清理后的铸件进行尺寸测量，记录尺寸偏差。最后，对铸件进行无损检测，如X射线探伤、超声波探伤等，以评估铸件内部质量。

3.实验设备

(1)实验主要设备包括砂型铸造机、中频感应炉、振动台、砂箱、砂型材料、金属熔体等。砂型铸造机用于砂型的组装和紧实，确保砂型的尺寸精度和强度。中频感应炉是熔炼金属的主要设备，能够快速熔化金属并保持温度稳定。振动台用于砂型的紧实，去除砂型中的空气，提高其密实度。

(2)实验辅助设备包括砂箱组装工具、浇注系统、冷却水系统、加热设备、切割设备、无损检测设备等。砂箱组装工具包括砂箱、夹具、螺栓等，用于砂箱的组装。浇注系统包括浇道、冒口等，用于金属熔体的流动和填充。冷却水系统用于砂型的冷却，保证铸件质量。加热设备用于预热砂型和金属熔体，提高铸造效率。

(3)实验还配备了尺寸测量仪器、金相显微镜、X射线探伤机等检测设备。尺寸测量仪器用于测量铸件的尺寸，评估尺寸偏差。金相显微镜用于观察铸件的金相组织，分析铸件内部质量。X射线探伤机用于检测铸件内部缺陷，如缩孔、缩松、气孔等，确保铸件质量符合要求。此外，实验过程中还使用了安全防护设备，如防护眼镜、防护手套等，确保实验人员的安全。

二、实验材料

1.砂型材料

(1)砂型材料是砂型铸造工艺中不可或缺的组成部分，其性能直接影响铸件的尺寸精度和表面质量。常用的砂型材料主要有硅砂、粘土砂、树脂砂等。硅砂具有良好的耐热性和导热性，是制备砂型的主要材料。粘土砂则具有良好的可塑性和粘结性能，适用于形状复杂和尺寸精度要求较高的铸件。树脂砂则具有高强度和尺寸稳定性，常用于精密铸造。

(2)砂型材料的制备过程中，需要将砂料与粘结剂、润滑剂等添加剂混合均匀。粘结剂通常为粘土、树脂或水玻璃等，其作用是提高砂型的强度和稳定性。润滑剂则用于减少砂型与金属熔体之间的摩擦，降低浇注过程中的阻力。根据铸件的具体要求，选择合适的砂型材料及其添加剂，以确保铸件质量。

(3)砂型材料的性能会随着使用次数的增加而逐渐下降，因此需要定期更换砂型材料。更换砂型材料时，应关注砂料的粒度、粘结剂含量、水分含量等指标，以确保砂型的性能满足铸造要求。此外，为了提高砂型材料的性能，还可以通过表面处理、热处理等方法对砂型材料进行改性，以适应不同类型的铸件生产。

2.金属熔体

(1)金属熔体是砂型铸造过程中的核心材料，其质量直接影响铸件的质量。在实验中，常用的金属熔体包括铸铁、铸钢、铝合金等。铸铁熔体具有良好的铸造性能，适用于生产各种形状和尺寸的铸件。铸钢熔体则具有较高的强度和耐磨性，适用于制造重要机械部件。铝合金熔体则具有较低的密度和良好的耐腐蚀性，广泛应用于航空、汽车等领域。

(2)金属熔体的熔炼是实验的关键步骤，通常采用中频感应炉进行熔炼。熔炼过程中，需要严格控制熔体温度，确保金属成分均匀。熔炼完成后，应对熔体进行精炼处理，去除其中的杂质和气体，提高熔体的纯净度。精炼方法包括加入脱氧剂、使用电磁搅拌、吹入惰性气体等。

(3)在金属熔体的浇注过程中，需要根