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1、1.2 造型方法 (1) 整模造型整模造型的木模是一个整体。造型时将木模全部放在同一个砂箱内，如图1-3所示 (2) 分模造型木模由两个半模组成的，造型时分别放在上、下砂箱中，如图14所示。这种两箱分开造型的特点及操作要点： 是将下半模样放在底板上，摆好砂箱，填砂舂实做下型；将下箱翻转180，放上上半模样，撒分型砂，套好上箱，固定直浇口及冒口模样，填砂，舂实，刮平，扎通气孔，做合箍号；拔掉直浇口及冒口模样；开箱，起模，修型，开浇口；烘干或表面烘干（湿型除外）下芯，合箱，浇注。 如图14 （3） 挖砂造型 有些铸件，如手轮等，木模不允许分成两半，整模造型又有一定的困难，则可采用挖砂造型法，如图1
2、-5所示。其特点和操作要点：有的铸件厚度小，形状复杂，不宜做成分开模型（或用零件实物做模样）这时可沿模样最大截面处进行挖砂造型。这种方法每造一次型需挖一次，生产率低，要求具有较高的操作技能。 如图1-5 （4） 假箱造型 假箱造型是在挖砂造型基础上发展起来的一种造型方法，它可免去挖砂操作，如图1-6所示。 假箱造型特点及操作： 当生产数量多时，挖砂造型可以用假箱造型代替，即做一个舂的很紧实，不带浇口的上型，以此做底胎（称假箱） 作为底膜板进行造型。当生产量大时，可以用木材或金属做成一个成型底板，它可以大大提高生产率。 如图1-6 （5） 活块造型 木模上的小凸台结构，在造型后起模时，不能和整体
3、木模同时取出。为此，就要把小凸台做成可以活动的，称为活块。起模时，整体木模取出后，再将留在砂型中的活块取出。如图1-7所示。其特点及操作要点：无论整体模或分开模造型，若模样上有局部凸起部分，妨碍起模，则可做成活块，待模样主体取出后，再将活块取出。但活块厚度不能大于模样主体厚度。 适用于单体，小批生产。 如图1-7（6） 三箱造型 对较复杂的铸件，尤其是两端截面大，中间截面小的铸件，可采用三箱造型。如图1-8所示。 其特点及操作要点：形状复杂的铸件往往不只一个分型面，可用多箱造型。常见三箱造型，一般先做中箱，再在中箱上做上箱，做下箱，然后中下箱一起翻180，再在中箱的另一面上做上箱；再从中箱的两
4、个分型面起模（模样有分型面）。 它适用于两个分型面的铸件，单件小量生产。 如图1-8（7） 刮板造型 对尺寸较大的旋转体铸件，或截面没有变化的管型铸件，当生产数量很小时，可采用刮板造型方法生产造型方法生产。如图1-9所示。 其特点及操作要点： 单件生产，制造外形为旋转面的铸件，急需配件时，不做整体模样，仅做反映一个断面的刮板，旋转（车）刮出砂型，其方法，省木料，省制模工时，投产快，但要求工人技术水平高，铸件局限性很大，仅适用旋转体件。 如图1-9 （8） 机器造型 对于大批量生产的铸件，可采用机器造型工艺方法组织生产。其方法很多，应用较广的为震压式造型法。 （9）漏模造型 对于形状复杂，壁厚而
5、深，用普通方法起模很容易破坏砂型，可用次法。其操作方法是：将模样经漏模漏出，型砂有漏模板挡住，型砂不会损坏。其优点是造型操作技术要求低，模样不易损坏。缺点：制模板费用高。如图1-11所示。 如图1-10（10） 其它造型法 a 地面造型 以车间地面（或地坑）代替砂型的下箱进行造型，其表面为平面的铸件。如图1-12示。 注意：刮平表面，将模样置于其上，用锤轻敲，使模样埋入砂内，再用水平尺校水平，然后充实模样周围的型砂扎气眼，开浇道，和溢流沟，取出模样，修理，放浇口杯，即可浇注。无盖箱。 如图1-11 在地坑中垫上焦碳，并用管子从焦碳处引出到地面上，目的是将浇注时所产生的气体引出地面。砂箱与地面的
6、定位，可采用定位楔。b 脱箱造型（俗称活匣子） 即方法用两箱造型。只是造好型后，摆放整齐，脱去砂型，以便“壅砂”浇注。优点是省砂箱，但砂型强度低，多用于手工。 1.3 造芯方法造芯方法1.3.1 砂芯的用途、要求和分类 1.3.1.1砂芯的用途砂芯是铸型的一个重要组成部分，它的主要用途是：（1）形成铸件的内腔、铸孔；（2）形成铸件的外形。当铸件的某些外形（如凸凹不平妨碍起模时，可用砂芯形成；（3） 加强砂型的局部强度，以防止冲砂。1.3.1.2 对砂芯的要求 由于砂芯在浇注时，除芯头外，全部被液体金属包围，受到液体金属的热、力和化学作用较强烈，故要求：（1） 比砂芯更高的强度、刚性和耐火度；（
7、2） 要求好的退让性，以防止阻碍铸件收缩而产生裂纹或尺寸变化等缺陷（3） 发气量小，以防铸件产生气孔等缺陷。1.3.1.3 砂芯的分类按粘结剂分有：粘土、水玻璃、水泥、油和合脂、热芯盒、冷芯盒等；按尺寸大小分有：小砂芯，体积小于5dm3,中等砂芯，体积为550dm3，大砂芯，体积大于50 dm3；按干湿度分：湿芯、干芯、表面干芯。1.3.2 砂芯的基本结构 （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 用以在砂型中固定砂芯，以保证砂芯在铸型中的位置准确。（3） 芯骨 增加砂芯的强度和刚度，使砂芯在搬用时不断裂；固定砂芯；排出砂芯中的气体1.3.3 手工造芯 手工造芯是用
8、手完成填砂、舂实以至出盒等操作的造芯方法。手工造芯简便易行，不需要复杂的机器设备，灵活性大，适应范围广，但生产率低，劳动强度大。(1) 造芯的一般过程n 造芯前的准备。n 填砂、安放芯骨和舂实。n 做出通气道。n 置于烘干板上脱去芯盒，刷涂料.n 烘干。n 砂芯的检验。(2) 常用手工造芯方法整体芯盒垂直芯盒脱落式芯盒1.3.4 机器造芯 机器造芯利用造芯机全部火部分完成填砂、紧实、出芯以致硬化等操作的造芯方法。其特点生产率高，工人劳动强度低，砂芯精度高，质量好。但生产准备周期长，多用于成批、大量生产。 机器造芯方法按其紧实度，主要有普通机器造芯、射芯机吹芯等几类。射芯是利用压缩空气将芯砂以高
9、速射入芯盒而使芯砂紧实以获得砂芯的方法。射砂紧实示意图 其优点是：填砂和紧实过程同时完成，时间极短，（不超过1s），生产率高；能形成比较复杂的砂芯，紧实度均匀、质量好；在密封状态下，砂耗少；操作简单，劳动强度低。1.4.1一般铸造 一般铸造是指砂型铸造。本课以后主要介绍砂型铸造工艺。1.4.2 特种铸造 广义讲，除了一般砂型铸造之外的各种铸造。特种铸造是在砂型铸造基础上发展起来的一种先进的铸造方法。同砂型铸造相比，特种铸造有两个特点：1.4 铸造的分类 改进了铸造的制造材料和生产工艺方法； 改善了金属液冷却凝固时受力状态。 所以特种铸造是一种采用与一般铸造不同的特殊工艺装备，不使用型砂（或少用
10、型砂），使金属液冷凝成型的铸造方法。 目前，广泛应用于生产的特种铸造方法有以下几种：n熔模铸造 即是一种以易熔材料制成的模型，为基础而发展起来的铸造工艺方法。首先将易熔材料做成零件模型，然后再用造型材料将其包围住，经过硬化处理后，再加热将模型熔化掉，从而可获得铸型（型腔）。如图1-13所示 如图1-13 金属型铸造 是将金属液体浇入金属制成的铸型内，冷却凝固后获得的铸件。如铸造铝活塞等。 压力铸造（压铸） 是在高压下快速将液体金属压入金属型中，并在压力的作用下凝固，从而获得铸件的一种工艺方法，如图1-14 。产品质量好：尺寸精度达67级，甚至4级；生产效率高：平均每天可压铸600700次，铸型
11、寿命可达几十万次；经济效果优良：不需机加工或少量。 如图1-14离心铸造 将金属液浇入高速旋转的铸型中，使金属液在离心力的作用下，填充到整个铸型内，经冷却凝固成型的工艺方法。如图1-15，并分两种（立式及卧式）低压铸造 它是介于一般砂型重力铸造与压力铸造之间的一种铸造方法。如图1-16。通常低压铸造的工艺流程为:准备合金液、模具等、密封泪祸、扒渣、装配、固定模具、通气升液、平稳冲型、增压凝固、卸压、卸模、取出铸件。4低压铸造工艺特点 低压铸造由于其浇注方式和凝固状态的特殊性.从而决定了其工艺的显著特点。与普通铸造方法和压力铸造方法相比.具有如下特点。与普通铸造相比具有特点n由于低压铸造可以采用
12、金属型、砂型、石墨型、熔模壳型等.因此其综合了各种铸造方法的优势。n低压铸造不仅适用于有色金属而且适用于黑色金属.因此.适用范围广；n 由于底注式充型.而且充型速度可以通过进气压力进行调节.因此充型非常平稳。n 金属液在气体压力作用下凝固.补缩非常充分；n采用自下而上浇注和压力下凝固，大大简化了浇冒系统，金属液利用率达90%以上。n壳型铸造 它是用树脂砂制成薄壳状铸型达到铸造铸件的目的。n其它特种铸造n 如泥型铸造、石墨型铸造、陶瓷型铸造、实型铸造、磁性铸造等。n 复习题n什么是铸造？简述原因。n铸造是怎样分类的？n造型方法有几种砂型铸造的组成及其工艺过程。n简述铸造的实用性及其广泛的？简述其
13、特点。1.5铸型（芯）的烘干、合箱与浇注铸型（芯）的烘干、合箱与浇注n1.5.1 烘干的作用 由于砂型和砂芯是由混合料做成，其中含有水分和粘结剂，普通砂型和砂芯需要经过烘干（喷刷涂料前后的一次和二次烘干），以出去其水分，提高其强度和透气性，减少发气量，使铸件不易产生气孔、砂眼、粘砂和夹砂等缺陷，从而保证铸件质量;还能改变粘结剂的性质和状态，从而使砂型具有足够的强度1.5.2 烘干原理 砂型和砂芯是多孔性物体，其水分的去除大致可分为两步进行？： 表面水分蒸发 砂型（芯）单位表面水分蒸发速度与饱和水蒸汽压力和炉气中水蒸汽压力的差成正比。因此，炉温高，炉气中水蒸汽少，则蒸发速度快。 内部水分迁移（扩
14、散） 设法使型砂或砂芯内部的水分沿着毛细血管向外表层扩散，使内部水分去除。水分迁移速度（水汽流密度）可表示为： i = k0 (u - t ) 式中 热湿度传导系数； i水气流密度； K水汽扩散系数； 0砂型的密度； u湿度梯度； t温度梯度。 砂型在烘干炉内加热过程中，其内部湿度梯度与温度梯度方向相反。温度梯度使水分由内向外迁移，而温度梯度却迫使水分向内迁移。因此，为了达到快速干燥的目的，必须分阶段合理地控制烘干过程，努力做到砂型内外湿度梯度大而温度梯度小1.5.3 烘干过程：分成三个阶段进行控制第一阶段：升温预热阶段。此阶段要求砂型（芯）内温度和湿度差小，保证能快速热透。 这是因为湿砂比干
15、砂导热性好，为了很快地把热量从外表面传递到内层，必须使砂型或砂芯尽量保持原有的湿度。所以，开始时必须慢速升温，以免砂型（芯）中的温度梯度过大使水分向内部迁移和受高温而很快蒸发；另外，应保持含有水汽的炉气不排出，以减少砂型（芯）表层水分的蒸发；烟道门应尽量全部关闭，燃烧室也不进行剧烈的燃烧。第二阶段：高温加热、水分大量蒸发阶段。此阶段炉温应尽量迅速上升，达到规定的温度，并进行保温。为了使砂型或砂芯内部的水分能够迅速地排出，必须使含有水分的炉气排出炉外，要把排气烟道闸门全部打开。第三阶段：炉内冷却阶段。这个时期，砂型或砂芯不仅得到冷却，而且由于本身的蓄热而继续排出残余的水分，得到彻底干燥。要停止燃
16、烧和半开烟道闸门，使炉内温度慢慢地降到出炉温度。1.5.4 烘干方法 （1）表面烘干 方法有：喷灯火焰表面烘干：喷灯火焰表面烘干：适用于砂型（芯）局部修理后的烘干和上涂料后的二次烘干。特点是温度高而集中，烘干速度快。 移动式焦碳炉或煤气炉表面烘干：移动式焦碳炉或煤气炉表面烘干： 它们多用于地坑造型表面烘干。远红外线辐射表面烘干远红外线辐射表面烘干：其波长因与大多数被加热物质的震动波长相同而被吸收，从而引起被加热物质的电子共振和分子共振，直接转变为热能。其特点是穿透能力强，热源稳定，装置结构简单，热效率高，生产率高，车间卫生条件好。 （2）整体烘干 一般大型和较重要的砂型和砂芯都要进行整体烘干。
17、一般在周期作业或连续作业的烘干炉中进行。1.5.5 合箱 合箱就是把砂型和砂芯按要求组合在一起成为铸型的过程。如果合箱质量不高，铸件的形状、尺寸和表面质量得不到保证；偏芯、错箱、气孔、砂眼、等原因而使铸件报废。其步骤组成：（1）全面检查、清扫外形和砂芯，特别注意砂芯的烘干程度。（2） 依次装入砂芯，保证铸件壁厚和各处间隙。（3） 在分型面上放石棉绳，以保证合箱后分型面密合，避免液体金属从分型面间隙流出。（4） 固紧铸型，放好浇口杯、冒口圈。1.5.6 浇注(1) 待浇注时间的控制 合箱后，长时间停留待浇注，会引起铸型风干，降低强度，且增加了砂芯返潮的可能性。因此，合箱后到浇注前的待浇注时间愈短
18、愈好，待浇注时间由造型与造芯材料的性质、铸型大小、空气湿度以及造型条件来决定。铸铁件的允许待浇注时间如表所示。n表12 铸件允许待浇注时间湿 型表 干 型干 型小铸型中铸型砂箱中中铸型地坑中大铸型中铸型大铸型24h4 6h1012h 1218h 1824h 2426h(2) 浇注工艺n控制浇注温度、浇注速度，严格遵守浇注操作规程。 浇注温度对铸件质量有较大影响：n浇注温度过高：金属液态收缩值大，易产生缩孔，金属含气量增加而出现气孔，对铸钢件来说，还易产生热裂、粘砂等；n浇注温度过低，金属流动性差，易产生浇不足、冷隔等缺陷。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。可查有关手册。 生产中为了控制浇注温度，保证铸件质量，对个阶段的降温规律进行了大量的实测工作，如表13所示。表13 出钢时钢水包中钢水温度的降低为了减少包内降温，应从如下几方面着手：l 包一定要烘干，使用浇包时，希望包的温度不低于650C850C。l 尽量避免倒包。l 尽量减少金属液在包中的停留时间和缩短运输距离。l 浇包加盖，减少金属液辐射热损失。l 为了监控包内的温度，应加强测温。尽量减少出炉温度和浇注温度之间的温度差。
