砂型铸造工序

原创 老哥 汽车CAE仿真知识库 6月30日

铸造成型方法主要包括两种：砂型铸造和特种铸造。

砂型铸造是实际生产中应用最广的一种铸造方法。其主要工序包括8个：模样制造、造型、造芯、合型、熔炼、浇注、落砂清理和检验，如图1所示。

图1 砂型铸造工艺过程

接下来将分别进行简单介绍。

一、模样制造

造型时需要模样和芯盒。

模样用来形成铸件外部轮廓；芯盒用来制造砂芯，形成铸件的内部轮廓。产量少时一般用木材制作模样和芯盒，产量大时用金属或塑料。

设计制造模样和芯盒时，需考虑以下5个问题：

1、分型面的选择：分型面是两半铸型相互接触的表面，其选择要恰当；

2、拔模斜度的确定：一般木模为1~3°，金属模为0.5~1°；

3、预留收缩量：考虑到铸件冷却凝固过程中的体积收缩，为了保证铸件的尺寸，模样的尺寸应比铸件的尺寸大一个收缩量；

4、预留加工余量：需要机械加工的部分，增加加工余量；

5、圆角处理：为减少铸件出现裂纹，且为了造型造芯方便，常将模样和芯盒的转角处做成圆角。

二、造型

造型是砂型铸造的最基本工序，通常分为手工造型和机器造型。

手工造型：其紧砂和起模工序是手工完成的，操作灵活、成本低，主要用于单件、小批量生产。

机器造型：将紧砂和起模的操纵实现机械化，且常与机械化砂处理、浇注和落砂等组成流水生产线。生产效率高、成本高。但机器造型不能进行三箱造型，同时避免活块。

三、造芯

造芯也分为手工造芯和机器造芯。

手工造芯主要是用芯盒造芯，一般情况下应用最多。机器造芯在大批量生产时使用。

为了提高造芯的强度，造芯时会在砂芯中放入铸铁芯骨或铁丝制成的芯骨；为了提高砂芯的透气能力，在砂芯里应做出通气孔。

四、合型

在造型和造芯结束之后，就开始进行合型。

合型是将砂芯及上、下箱等装配在一起的操作过程。合型时，先检查砂型和砂芯是否完好、干净；然后将砂芯安装在芯座上；确认砂芯位置正确后，盖上上箱，并将上下箱扣紧。

注意，在合型前要对砂型和砂芯进行干燥，目的是为了增加砂型和砂芯的强度、透气性、减少浇注时可能产生的气体。

五、浇注

在金属进行熔炼之后，就开始进行浇注。

浇注是指将熔融金属从浇包注入铸型的操作。需要注意以下两点：

1、浇注温度的高低对铸件的质量影响很大。尽可能做到“高温出炉、低温浇注”，形状简单的铸件取较低的温度，复杂的或薄壁的取较高的浇注温度。

2、浇注速度的影响也很大。实际生产中，薄壁铸件应采取快速浇注，厚壁铸件按慢-快-慢的原则浇注。

浇注时，金属液流入铸型所经过的通道称为浇注系统。一般包括浇口盆、直浇道和内浇道。

六、落砂清理

一般包括落砂、去除浇冒口和表面清理。

落砂：指用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的操作。落砂时铸件的温度不得高于500℃（过早取出会产生表面硬化或发生变形、开裂）。

去除浇冒口：对脆性材料，可采用锤击的方法去除，去除之前可先在浇冒口根部锯槽然后击断；对韧性材料，可用锯割等方式。

表面清理：指进一步清理表面的粘砂。现在多用震动机或喷砂喷丸设备来清理表面。

七、检验及修补

铸件清理后应进行质量检验。

检验的项目主要有：外观、尺寸、金相组织、力学性能、化学成分和内部缺陷。最基本的是外观检验和内部缺陷检验。

常见的铸造缺陷有：

1、孔眼类：如气孔、缩孔、砂眼、渣眼等。

2、表面缺陷：如冷隔（铸件上未完全融合的缝隙，接头处边缘圆滑）、粘砂（铸件表面粘有一层难以除掉的砂粒）和夹砂（铸件表面有一层突起的金属片状物，在金属片和铸件之间夹有一层湿砂）。

3、形状尺寸不合格：如偏芯、浇不足（铸件未浇满，形状不完整）和错箱。

4、裂纹和其他等，如化学成分不合格等。

铸件修补方法主要有：

1、气焊和电焊修补：用于修补裂纹、气孔、缩孔、冷隔、砂眼等。

2、金属喷镀：在缺陷处喷镀一层金属。

3、金属液熔补等。