机械工程实践教程 教学课件 ppt 作者 沙杰 第1章　铸 造 成 形

1、JXSJ1,主编,第1章 铸 造 成 形,1.1 型砂配制及基础知识 1.2 整体模造型 1.3 分模造型及造芯 1.4 其他手工造型方法 1.5 特种铸造方法 1.6 合金的熔炼、浇注及废品分析,1.1 型砂配制及基础知识,1.1.1 铸造成形基础知识 1.1.2 造型材料 1.1.3 型砂配制,1.1.1 铸造成形基础知识,1.铸造及其特点 2.砂型铸造的生产过程 3.铸型的组成 4.模样与芯盒,1.铸造及其特点,(1)砂型铸造 用型砂制造铸型并生产铸件的方法称为砂型铸造。 (2)特种铸造 特种铸造是与砂型铸造不同的其他铸造方法，如熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、连续铸造、磁型铸造等。,2.砂型铸造的生产过程,砂型铸造的主要工序包括：根据零件的形状和尺寸，设计制造模样和芯盒；配制型砂和芯砂；用模样制造砂型，用芯盒制造型芯；将型芯装入砂型并合型；熔化金属，并将熔化的液态金属浇入铸型；冷却凝固后开型落砂，经表面清理、质量检验得到铸件。,3.铸型的组成,图1-1 砂型铸造套筒铸件的生产过程,3.铸型的组成,图1-2 铸型的组成,4.模样与芯盒,(1)加工余量 加工余量

2、是为保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸件设计时预先增加的金属层厚度，该厚度在铸件机械加工成零件的过程中去除。 (2)铸造收缩率 铸件浇注后，在凝固冷却过程中，会产生尺寸收缩，其中以固态收缩阶段产生的尺寸缩小对铸件的形状和尺寸精度影响最大，此时的收缩率又称线收缩率。 (3)起模斜度 当零件本身没有足够的结构斜度，为保证造型时容易起模，避免损坏砂型，应在铸件设计时给出铸件的起模斜度。 (4)铸造圆角 模样上壁与壁的连接处应采用圆角过渡，以改善铸件质量，防止应力集中和起模时毁坏砂型。 (5)芯头和芯座 为便于安放和固定型芯，在模样和芯盒上应分别做出芯座和芯头。,图1-3 压盖的零件图、铸造工艺图、模样和芯盒图 a)零件图 b)铸造工艺图 c)模样图 d)芯盒图,4.模样与芯盒,1.1.2 造型材料,1.型(芯)砂的组成 2.型砂应具备的主要性能 3.型(芯)砂的种类及应用,1.型(芯)砂的组成,(1)原砂 原砂是骨干材料，占型砂总质量的82%99%，原砂有山砂、河砂和海砂，主要成分是SiO2，其含量越高，耐火性越好。 (2)粘结剂 粘结剂起粘结砂粒的作用，以粘结薄膜形式包覆砂粒，使型砂具有必

3、要的强度和韧性。 (3)附加物 附加物是为了改善型砂所需要的性能，或为了抑制型砂不希望有的性能而加入的物质。,2.型砂应具备的主要性能,(1)强度 型砂必须具备一定的强度以承受各种外力的作用。 (2)透气性 紧实的型砂能让气体通过而逸出的能力称为透气性。 (3)可塑性 可塑性是指型砂在外力作用下变形，去除外力后仍保持所获得形状的能力。 (4)耐火度 耐火度是指型砂承受高温热作用的能力。 (5)退让性 铸件在凝固和冷却过程中产生收缩时，型砂能被压缩、退让的性能称为退让性。 (6)流动性 型砂在外力或本身质量的作用下，沿模样和砂粒之间相对移动的能力称为流动性。,3.型(芯)砂的种类及应用,(1)粘土砂 粘土砂由原砂(应用最广泛的是硅砂)、粘土(或膨润土)、水及附加物(煤粉、木屑等)按一定比例配制而成，是迄今为止铸造生产中应用最广泛的型砂。 (2)水玻璃砂 水玻璃砂是用水玻璃作粘结剂配制成的型砂，它是除粘土砂外使用最广泛的一种型砂。 (3)油砂和合脂砂 虽然粘土砂和水玻璃砂也可用来制造型芯，但对于结构形状复杂、要求高的型芯，则难以满足要求。 (4)树脂砂 树脂砂是以树脂作为粘结剂而配制成的型

4、砂。,图1-4 粘土砂的结构示意图 1砂粒 2粘结剂 3空隙 4附加物,3.型(芯)砂的种类及应用,1.1.3 型砂配制,图1-5 碾轮式混砂机 1主轴 2、4刮板 3、5碾轮 6卸料门 7防护罩 8气动拉杆,1.1.3 型砂配制,图1-6 手感法检验型砂,1.2 整体模造型,1.2.1 手工造型基础知识 1.2.2 整模造型方法 1.2.3 建立浇注系统 1.2.4 造型基本操作,1.2.1 手工造型基础知识,1.手工造型的主要工序流程 2.工装与工具,1.手工造型的主要工序流程,图1-7 手工造型的主要工序流程,2.工装与工具,图1-8 常用的手工造型工具 a)砂箱 b)底板 c)砂冲 d)通气针 e)起模针 f)浇口棒 g)手风箱 h)墁刀 i)秋叶 j)砂勾 k)半圆 l)刮砂板,2.工装与工具,图1-9 整模造型的工艺过程 a)填砂、舂砂、造下砂型 b)刮平、翻箱 c)翻转下砂型、造上砂型、 扎排气孔 d)开箱、起模、开浇道 e)合箱 f)带浇道的铸件 1砂箱 2模样 3砂冲 4型板 5刮砂板 6浇口棒 7气孔针,1.2.2 整模造型方法,整模造型的模样是一个整体，其特点是造

5、型的模样全部放在一个砂箱(下箱)内，分型面为平面。,1.2.3 建立浇注系统,1.对浇注系统的基本要求 2.浇注系统的组成 3.浇注系统的类型 4.冒口、冷铁,1.对浇注系统的基本要求,1)引导金属液平稳、连续的充型，防止卷入、吸收气体和使金属过度氧化。 2)充型过程中金属液流动的方向和速度可以控制，保证铸件轮廓清晰、完整，避免因充型速度过高而冲刷型壁或型芯及充型时间不适合造成的夹砂、冷隔、皱皮等缺陷。 3)具有良好的挡渣、溢渣能力，净化进入型腔的金属液。 4)浇注系统的结构应当简单、可靠，金属液消耗少，并容易清理。,2.浇注系统的组成,(1)外浇口 外浇口又称浇口杯，可单独制作或直接在铸型中形成，用于承接浇包流下的液态金属，减少液态金属的冲击，使金属液平稳地流入浇道，并起挡渣和防止气体卷入的作用。 (2)直浇道 直浇道是浇注系统中的垂直通道，其形状一般是一个有锥度的圆柱体。 (3)横浇道 横浇道是连接直浇道和内浇道的水平通道，截面形状多为梯形。 (4)内浇道 内浇道是引导金属液进入型腔的通道，内浇道的截面形状一般为扁梯形、三角形或月牙形，其作用是控制液体金属流入型腔的速度和方向，并调

6、节铸型各部分的温度分布。,2.浇注系统的组成,图1-10 浇注系统的组成 a)带盆形外浇口的浇注系统 b)带漏斗形外浇口的浇注系统 1外浇口 2直浇道 3横浇道 4内浇道 5冒口,3.浇注系统的类型,(1)顶注式浇口 顶注式浇口开设在铸件顶部，其金属消耗少，补缩作用好，但容易冲坏砂型和产生飞溅，挡渣作用也差。 (2)底注式浇口 底注式浇口开设在铸件底部，浇注时液体金属流动平稳，不易冲砂和飞溅，但补缩作用较差，不易浇满薄壁铸件。 (3)中间注入式浇口 中间注入式浇口是介于顶注式和底注式之间的一种浇口，开设方便、应用广泛。 (4)阶梯式浇口 阶梯式浇口由于内浇道从铸件底部、中部、顶部分层开设，因而兼有顶注式和底注式浇口的优点，主要用于高大铸件的浇注。,图1-11 常见浇注系统的形式 a)顶注式浇口 b)底注式浇口 c)中间注入式浇口 d)阶梯式浇口 1出气口 2外浇口 3直浇道 4铸件 5内浇道 6横浇道 7冒口 8分配直浇道,3.浇注系统的类型,4.冒口、冷铁,(1)冒口 对于大铸件或收缩率大的合金铸件,凝固时收缩大,如不采取措施,在最后凝固的地方(一般是铸件的厚壁部分),会形成缩孔或缩

7、松。 (2) 冷铁 冷铁是为增大铸件厚大部位冷却速度而安放在铸型内的金属块。,图1-12 冒口 a)明顶冒口 b)暗顶冒口 c)明侧冒口 d)暗侧冒口 1铸件 2冒口,4.冒口、冷铁,图1-13 冷铁 a)外冷铁 b)内冷铁 1冷铁 2铸件 3长圆柱形冷铁 4钉子 5型腔 6型砂,4.冒口、冷铁,1.2.4 造型基本操作,1.安放模样 2.填砂与舂砂 3.扎通气孔 4.撒分型砂 5.开外浇口 6.划合型线 7.起模 8.修型 9.合型,1.安放模样,1)将模样擦净，以免造型时型砂粘在模样上，起模时损坏型腔。 2)注意模样的起模斜度方向，使之便于起模。 3)使铸件加工面特别是重要的加工面，尽量朝下或处于垂直位置。 4)要留出浇口位置；模样边沿及浇口外侧需与砂箱内壁有30100mm的距离，称为吃砂量，其值视模样大小而定，如图1-14所示。 5)下砂箱翻转后应放在底板上。,2.填砂与舂砂,图1-15 舂砂应按一定路线进行,2.填砂与舂砂,图1-16 型砂各处紧实度应不同,3.扎通气孔,图1-17 通气孔分布要均匀，深度适中,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

8、分型砂)，以防上、下砂箱粘在一起开不了箱。,5.开外浇口,外浇口应挖成60的锥形，大端直径为6080mm(视铸件大小而定)。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。,6.划合型线,图1-18 划合型线,7.起模,上砂型搬开后，开始起模操作。起模的操作步骤如下：起模前要用水笔蘸水，刷在木模周围的型砂上，以防止起模时损坏砂型型腔。,8.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。,9.合型,(1)铸型的检验和装配 检验和装配时应检查铸型的各部分是否有损坏的地方。 (2)铸型的紧固 装配好的铸型需要用螺栓或卡子紧固砂箱，或在砂箱上放置压铁，以防抬箱、跑火。,1.3 分模造型及造芯,1.3.1 分模造型 1.3.2 造芯,1.3.1 分模造型,(1)造下砂型 先将底板和模样清理干净，将下半模放在底板上，套上下砂箱，先填面砂，后填背砂，舂紧型砂，并刮平，如图1-19a所示。 (2)造上砂型 翻转下型，修平分型面，放上砂箱，在下模上装配好上半模，撒分型砂，并将上模上的分

9、型砂吹掉，放上浇口棒，填砂、紧实，刮平，扎气孔，做合型号，如图1-19b所示。 (3)开箱起模 拔出浇(冒)口棒，挖好外浇口，搬开上砂型，并翻转、放平，分别从上、下型中将上、下模起出，修型，开浇口，如图1-19c所示。 (4)放型芯 将预先做好的圆柱体型芯安放在下砂型中，如图1-19d所示。 (5)合型 将上砂型端平，看准合型线，缓缓落下，将上下砂型合在一起，并用卡子将上下砂箱紧固在一起，如图1-19e所示。 (6)浇注、冷凝、落砂之后得到带浇口的套筒铸件，如图1-19f所示。,1.3.1 分模造型,图1-19 分模造型的工艺过程 a)用下半模造下砂型 b)造上砂型 c)起模 d)放型芯 e)合型 f)带浇口的套筒铸件,1.3.2 造芯,1.对型芯的要求 2.造芯工艺特点 3.造芯方法,1.对型芯的要求,(1)低的吸湿性和发气性 型芯处于高温金属液的包围之中，本身的温度会急剧升高，水分剧烈蒸发，有机物燃烧、分解、挥发会产生大量气体。 (2)良好的透气性 型芯受高温金属液的作用会产生大量气体，这些气体若不能顺利地排放出来，就会侵入金属液内部而使铸件产生气孔。 (3)好的退让性 当铸件冷却时，将产生尺寸变小、体积收缩的现象。 (4)高的耐火性 在浇注过程中，型芯较长时间地被高温金属液灼烤，表面被烧结而使铸件产生粘砂。,2.造芯工艺特点,(1)安放芯骨 为提高型芯的强度和刚度，保证型芯在生产过程中不变形、不开裂、不折断，在型芯中要安置与型芯形状相适应的芯骨。 (2)开通气道 型芯在高温金属液的作用下，短时间内会产生大量的气体。 (3)刷涂料 刷涂料的作用是提高型芯的耐火性，防止铸件内腔粘砂，改善铸件内腔表面的粗糙度。 (4)烘干 型芯烘干后，其强度和透气性都能提高，发气量少，铸件质量较易保证。 (5)型芯的定位与固定 型芯在铸型中主要依靠型芯头进行定位与固定。,图1-20 芯骨,图1-21 型芯通气,图1-22 型芯的结构 a)垂直型芯 b)水平型芯 c)悬臂芯 d)吊芯,3.造芯方法,(1)整体式芯盒造芯 图1-23所示为整体式芯盒造芯示意图。 (2)分开式芯盒造芯 圆柱形或其他对称形状的型芯，适用于图1-24所示的分开式芯盒造芯。 (3)可拆式芯盒造芯 制备如图1-25所示形状

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