粘土型(芯)砂

粘土砂铸造工艺LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】粘土砂铸造工艺一．概述粘土砂是以粘土（陶土）作粘结剂的型（芯）砂。

粘土砂造型由于其成本低廉，适合于批量大规模生产，所以目前仍然作为铸件生产的最主要方式。

粘土砂旧沙由于在循环使用过程中各组份的热分解，发生物理性能的变化，如未经再生就加以使用，将使型砂质量不稳定。

据统计铸件废品率中30～40%为型砂质量引起，因此型砂质量的控制在粘土砂造型中起十分重要的作用。

随着目前对铸件要求的提高，对型砂质量的要求也越来越高。

二．粘土砂造型中几种与型砂质量有关的常见缺陷。

1.气孔、浇不到、冷隔粘土砂型砂的组成绝大部分为旧砂（85～95%），由于旧砂循环使用过程中经过反复热冲击，一些组分会出现热分解，发生物理性能的变化：a. 粘土在砂型温度高于500度的区域，膨润土晶体结构受到完全破坏，就变成没有湿态粘结力的无效粘土以粉尘状态存在与旧砂中，成为旧砂泥份中的一种；b. 煤粉炭化成为枯化物；c. 不稳定的砂粒（包含杂质）会粉化。

这些衍生物共同成为旧砂的微粉。

微粉含量超过一定的限度，微粉堵塞砂砾空隙就会造成型砂透气性差。

而且无效粘土吸水能力比有效粘土强，从有效粘土中夺取有效水分，因此当无效粘土含量较多时，达到调匀所需的加水量就得增加。

加大了型砂加水量，在某种程度上也就加大了型砂的发气量。

由于发气量增加而透气性减少，浇铸时液体所收的阻力增大，必然导致侵入性气孔、浇不到、冷隔等缺陷的形成。

2.表面光洁度差（包括砂眼、毛刺、夹砂结疤等）大量的无效粘土造成型砂的抗拉强度差、韧性低、透气性差。

增大型砂的脆性，使型砂易塌箱、掉砂，在浇铸时砂粒容易掉落形成砂眼、毛刺、夹渣结疤等缺陷，进而影响铸件质量。

3.粘砂无效粘土（死黏土）部分约占整个砂型重的2～5%，无效粘土的一部分在高温作用下包裹在砂粒表面上，烧结形成一层牢固的膜，不能用水洗掉，成为砂粒的一部分，这层膜又称为惰性膜。

黏土砂型铸造工艺过程及特点按生产工部分类，黏土砂型铸造又可分为造型工部、制芯工部、砂处理工部、熔化工部、清理工部五大部分。

每个工部所采用的工艺、材料、装备、控制方式等都会影响铸件的生产质量。

1.造型工部造型工部是铸造车间及生产的核心工部，典型的黏土砂造型工艺流程如图1-1所示。

图1-1 典型的黏土砂造型工艺流程造型工部的主要生产工序是造型、下芯、合箱、浇注、冷却和落砂。

在铸造生产过程中，由熔化工部、制芯工部和砂处理工部供给造型工部所需的液态金属、砂芯和型砂；造型工部将铸件和旧砂分别运送给清理工部和砂处理工部。

获得高精度和足够紧实度铸型是造型工部的主要任务，也是生产高表面质量和内在质量铸件的前提之一。

目前的实际生产中，除少量手工造型方法外，常用的机器造型有：震压式造型、多触头高压造型、射压造型、静压造型、气冲造型等。

不同的铸件产品、质量要求和生产率，可选择不同的造型方法及装备。

2.制芯工部制芯工部的任务是生产出合格的砂芯。

典型的制芯工部工艺流程如图1-2所示。

图1-2 典型的制芯工部工艺流程由于采用的黏结剂不同，芯砂的性能（流动性、硬化速度、强度、透气性等）都不相同，型芯的制造方法及其所用的设备也不相同。

根据黏结剂的硬化特点，制芯工艺有如下几种：1）型芯在芯盒中成形后，从芯盒中取出，再放进烘炉内烘干。

属于此类制芯工艺的芯砂有黏土砂、油砂、合脂砂等。

2）型芯的成形及加热硬化均在芯盒中完成。

属于这类制芯工艺的有热芯盒及壳芯制芯等。

3）型芯在芯盒里成形并通入气体而硬化。

属于这类制芯工艺的有水玻璃CO2法及气雾冷芯盒法等。

4）在芯盒中成形并在常温下自行硬化到形状稳定。

这类制芯工艺有自硬冷芯盒法、流态自硬砂法等。

在制芯工部中，制芯机是核心设备。

但砂芯的质量除与制芯机装备水平有直接关系外，还与芯砂种类、硬化方式、砂芯的形状结构等有关。

3.砂处理工部砂处理工部的任务是提供造型、制芯工部所需要的合乎一定技术要求的型砂及芯砂。

铸造材料型(芯)砂的种类及应用
型(芯)砂都是由原砂、粘结剂、附加物及水等原材料配制而成的。

按粘结剂的种类可分为以下几种。

1、黏土砂。

A土砂由原砂(应用最广泛的是硅砂)、R 土(或膨润土)、水及附加物(煤粉、木屑等)按一定比例配制而成，A土砂是迄今为止铸造生产中应用最广泛的型砂。

它可用于制造铸铁件、铸钢件及铸造非铁合金的砂型和不重要的型芯。

图1-3所示为9土砂结构示意图。

9土砂根据其功能及使用方式的不同，可分为而砂、背砂等。

2、水玻璃砂。

水玻璃砂是用水玻璃作粘结剂配制成的型砂。

它是除了a土砂以外用得最广泛的一种型砂。

水玻璃砂铸型或型芯无需烘于、硬化速度快、生产周期短、易于实现机械化、工人劳动条件好。

但铸件易粘砂、型(芯)砂退让性差、落砂困难、耐用性更差。

3、油砂和合脂砂。

虽然r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。

因为型芯在浇注后被高温金属液所包围，型芯砂应具有比一般型砂更高的性能要求。

尺寸较小、形状复杂或较重要的型芯，可用油砂或合脂砂制造。

4、树脂砂。

树脂砂是以树脂为粘结剂而配制成的型砂。

用树脂砂造型或造芯，铸件质量好、生产率高、节省能源和工时费用、减少清理上作量、工人劳动强度低、易于实现机械化及自动化、适宜于成批大量生产。

除此以外，还有白硬砂、石灰石砂等。

铸造成形方法及特点概述常见的铸造成形方法分类如图1所示。

铸造成形方法主要分为砂型铸造特种铸造两大类。

砂型铸造一般用硅砂制造铸型和砂芯，而特种铸造较少采用（或基本不用）硅砂型、芯。

消失模铸造，按其工艺特征介于砂型铸造与特种铸造之间，它既有砂型铸造的特点，又有特种铸造的特点。

图1 铸造成形方法分类1.砂型铸造砂型铸造是指以硅砂为原砂、以黏结剂作为黏结材料，将原砂黏结成铸型根据所用黏结剂的不同，砂型又可分为黏土砂型、树脂砂型、水玻璃砂型三大类。

在砂型铸造中，黏土砂型铸造历史悠久，成本低，普通黏土砂型铸造零件的尺寸精度和表面精度较低，它广泛用于铸铁件、各类非铁合金铸件、小型铸钢件。

为了提高铸件的尺寸精度和表面精度，20世纪中期以后，世界上先后出现了化学黏结剂砂型：水玻璃砂型和树脂砂型。

黏土砂采用黏土做黏结剂，它通常由原砂、黏土（即膨润土）、附加物（有煤粉、淀粉等）及水按一定配比组成（又称湿型砂），通过物理加压紧实而获得具有一定形状和紧实度的砂型和砂芯。

树脂砂型、水玻璃砂型，采用树脂及水玻璃等化学黏结剂，辅之固化剂（树脂砂常用磺酸，水玻璃砂常用CO2和有机酯等）调节砂型的硬化速度，形成强度和精度更高的砂型。

2.特种铸造在铸造行业，砂型铸造以外的铸造方法统称为特种铸造。

特种铸造的种类很多，它包括：精密熔模铸造、压力铸造、金属型铸造、离心铸造、反重力铸造（低压铸造、压差铸造）等。

特种铸造大多采用金属铸型，铸型的精度高表面粗糙度低，透气性差，冷却速度快。

因此，与砂型铸造比较，特种铸造的零件的尺寸精度和表面精度更高，但制造成本也更高；特种铸造，大多为精密铸造的范畴。

大量应用的常见特种铸造方法包括熔模精密铸造、压力铸造、金属型铸造、低压铸造四种。

3.消失模铸造笔者认为，消失模铸造是介于砂型铸造与特种铸造之间的铸造方法，它采用无黏结剂的砂粒作为填充，又采用金属模具发泡成形泡沫塑料模样，浇注及生产过程与砂型铸造过程相似，其铸件的精度和表面质量又与特种铸造相似。

砂型铸造的分类砂型铸造是指将熔化后的金属倒入砂型中进行铸造的一种工艺。

按照不同的分类标准，砂型铸造可以分为多种类型，下面就对其进行详细介绍。

一、按照砂型材料分类1. 硅砂铸造硅砂是一种常见的砂型材料，其耐高温、抗压强度高、易于加工等特点，使其成为铸造行业最常用的砂型材料之一。

硅砂铸造适用于各种材料的铸造，如铁、钢、铜、铝等。

2. 石膏砂铸造石膏砂铸造主要用于铸造锌合金、铝合金等低熔点金属。

石膏砂铸造具有成本低、制作简单、铸件表面光滑等优点。

3. 粘土砂铸造粘土砂铸造是一种传统的砂型铸造工艺，在冶金、航空、机械等领域得到广泛应用。

粘土砂铸造可用于铸造各种材料，如铁、钢、铜、铝等。

二、按照铸件形状分类1. 平板砂铸造平板砂铸造用于制造平面或近似平面的铸件，如平板、板状零件等。

平板砂铸造的特点是铸件精度高、表面光滑、尺寸稳定。

2. 壳型砂铸造壳型砂铸造是一种高精度、高质量的铸造工艺，适用于制造形状复杂、尺寸精度高的铸件，如涡轮叶片、航空发动机叶轮等。

3. 砂芯砂铸造砂芯砂铸造是一种通过在砂型中插入砂芯，使铸件中产生内腔或复杂空间结构的铸造工艺。

砂芯砂铸造适用于制造具有内腔或复杂结构的铸件，如汽车发动机缸体、水泵叶轮等。

三、按照铸造方法分类1. 真空砂铸造真空砂铸造是一种在真空环境下进行的铸造工艺。

真空砂铸造可消除气孔、夹杂等缺陷，提高铸件质量和性能。

2. 低压砂铸造低压砂铸造是一种通过在熔融金属上施加一定的压力，使其在砂型中充填的铸造工艺。

低压砂铸造适用于制造高精度、高质量的铸件。

3. 高压砂铸造高压砂铸造是一种将熔融金属通过高压喷射入砂型中进行铸造的工艺。

高压砂铸造具有生产效率高、成本低等优点，适用于大批量铸造。

砂型铸造是一种应用广泛的铸造工艺，其分类也十分多样化。

在实际应用中，铸造厂家可以根据铸件的形状、材料、生产需求等因素选择不同的砂型铸造工艺，以达到最佳的铸造效果。

砂型铸造-湿型铸造1 概述粘土砂型可分为湿型、干砂型和表面烘干砂型。

三者之间的主要差别在于：湿型是造好的砂型不经烘干，直接浇入高温金属液体；干砂型是在合箱和浇注前将整个砂型送入窑中烘干；表面烘干砂型只在浇注前对型腔表层用适当方法烘干一定深度（一般5～10mm，大件20mm以上）。

目前，湿型砂是使用最广泛的、最方便的造型方法，大约占所有砂型使用量的60～70％，但是这种方法还不适合很大或很厚实的铸件。

表面烘干型与干型比，可节省烘炉，节约燃料和电力，缩短生产周期，所以曾在中型和较大型铸铁件的生产中推广过。

通常采用较粗砂粒（使有高的透气性），加入较多粘土和水分，有时还在型砂中加1～2％的木屑（提高抗夹砂结疤能力），其型腔表面必须涂敷涂料。

干型主要用于重型铸铁件和某些铸钢件，为了防止烘干时铸型开裂，一般在加入膨润土的同时还加入普通粘土。

干型主要靠涂料保证铸件表面质量。

其型砂和砂型的质量比较容易控制，但是砂型生产周期长，需要专门的烘干设备，铸件尺寸精度较差，因此，近些年的干型，包括表面烘干的粘土政型已大部分被化学粘结的自硬砂型所取代。

2 湿型铸造2.1湿型铸造特点湿型铸造法的基本特点是砂型（芯）无需烘干，不存在硬化过程。

其主要优点是生产灵活性大，生产率高，生产周期短，便于组织流水生产，易于实现生产过程的机械化和自动化；材料成本低；节省了烘干设备、燃料、电力及车间生产面积；延长了砂箱使用寿命等。

但是，采用湿型铸造，也容易使铸件产生一些铸造缺陷，如：夹砂、结疤、鼠尾、粘沙、气孔、砂眼、胀砂等。

随着铸造科学技术的发展，对金属与铸型相互作用原理的理解更加深刻；对型砂质量的控制更为有效；加上现代化砂处理设备使型砂质量得到了一定保证；先进的造型机械使型砂紧实均匀，起模平稳，铸型的质量较高，促进了湿型铸造方法应用范围的扩大。

例如汽车、拖拉机、柴油机等工业中，质量在300～500kg 以下的薄壁铸铁件，现都已成功地采用湿型铸造。

黏土湿型砂的性能要求为了制造出合格的砂型和砂芯，黏土湿型砂应具有良好的常温工艺性能，如湿度、流动性、强度、可塑性与韧性、不粘模性等。

液态合金浇入铸型后，与型腔表面砂层之间发生着机械作用、热作用和化学作用。

机械作用是指液态合金充填过程中对腔壁的动压力和静压力，合金液凝固收缩时对铸型产生的压应力。

热作用是由于合金液与铸型腔存在着很大的温差，型腔壁被强烈加热，靠近合金液的型腔表面加热特别严重，局部甚至开裂或烧结。

化学作用是液态合金及其氧化物与型腔表面的砂层发生化学反应。

因此黏土湿型砂应具有良好的高温性能，如耐火度、发气性、热膨率、溃散性、退让性等。

下面分别简述这些主要性能。

1）湿度（水分）为了得到所需的可塑性、韧性和湿态强度，黏土湿型砂必须含有适量水分。

生产现场判断型砂湿度有以下几种方法：有丰富经验的混砂和造型工人常根据手捏型砂是否容易捏成闭和是否粘手来判断型砂的干湿程度；还可根据捏紧的动作中型砂是否柔软和变形情况来判断型砂的可塑性；根据手指掐碎砂团时用力大小判断型砂的湿强度是否合适。

如果用手捏砂时，只有潮的感觉，不觉得沾手，且柔和，印在砂团上手指痕迹清晰，那这样的型砂干湿度就比较合适。

2）流动性型（芯）砂在外力或自重作用下，沿模样（或芯盒表面）和砂粒间相对移动的能力称为流动性。

流动性好的型砂可形成紧实度均匀、无局部疏松、轮廓清晰、表面光洁的型腔，这有助于防止机械粘砂，获得光洁铸件。

此外，还能减轻型砂紧实时的劳动强度，提高生产率和便于实现造型、制芯过程的机械化。

3）强度型砂必须具备一定的强度以承受各种外力的作用，如果强度不足，在起模、搬运砂型、下芯、合型等过程中，铸型有可能破损塌落；浇注时可能承受不住金属液的冲刷和冲击，冲坏砂型而造成砂眼缺陷，或者造成胀砂（铸件肿胀）或跑火（漏铁液）等现象。

但是强度也不宜过高，因为高强度的型砂需要加入更多的黏土，不但增加了水分需求量，降低了砂型透气性，还会使铸件的生产成本增加，而且给混砂、紧实砂型和落砂等工序带来困难。

铸造混砂机的种类
铸造混砂机按工作性质可以分为间歇式和连续式两种类型。

此外，铸造混砂机根据造型材料的性质和应用，还有以下几种分类：
1.辗轮式混砂机：这种混砂机出现在20世纪初，广泛用于以黏土为黏结剂的
型（芯）砂的混制。

配置有一定重量的辗轮，混砂时辗轮既能围绕混砂机的主轴公转，又能围绕辗轮轴自转。

辗轮在辗压的同时搓研型砂，使型砂颗粒覆上一层黏结剂的薄膜。

这种混砂机在混制面砂（靠近铸型型腔表面的一层型砂）和芯砂时，混砂质量优于其他混砂机。

2.叶片式混砂机：这种混砂机用以混制树脂自硬砂（叶片式树脂自硬砂连续
混砂机）。

填满后立即自动切断硬化剂和黏结剂的通路，同时关闭进砂闸板并将槽内残留型砂排除乾净。

3.逆流式混砂机：这是一种新型混砂机，随著高速高压造型自动生产线的发
展而出现，用于黏土湿型砂的混制。

总的来说，铸造混砂机的种类丰富多样，可以根据实际需求选择合适的类型以满足生产需求。

粘土砂铸造工艺流程一、模具制造模具是粘土砂铸造的关键部分，它用于形成砂型，保持金属液体在浇注过程中的形状。

模具可以分为两种类型：单件模和多件模。

单件模用于制造形状简单的零件，而多件模则用于制造形状复杂的零件。

模具制造的步骤主要包括模板设计、模板制造、模板组装和模板调整等。

二、砂型制作砂型是粘土砂铸造的重要组成部分，它用于容纳金属液体并形成最终产品的外部形状。

砂型制作的步骤如下：1.振动:首先将砂料加载到模具中，然后用振动设备将其压实和排气，以确保砂型的密实度和平整度。

2.砂芯制作:对于一些需要内部空间的零件，需要制作砂芯。

砂芯可以通过制作模具进行成型，然后放入砂型中。

3.分模:将模具分开，取出零件的上下型。

4.拼装:拼装上下型，然后用销、夹具或模压机将其固定在一起。

5.排气:通过在砂型中钻孔或打孔，以释放零件浇注过程中产生的气体。

三、熔炼及浇铸1.配料:将合适比例的金属材料和熔剂放入熔炉中进行加热熔化，以达到所需的浇注温度。

2.准备浇注:当金属液体达到合适的浇注温度后，将其倒入专用容器中，以备浇注。

3.浇注:将金属液体从容器中倒入砂型中，并通过控制浇注速度和压力，使其填充整个砂型。

四、冷却和清理1.冷却:当金属液体充满整个砂型后，需要等待一定的时间，以便金属液体冷却和凝固。

冷却时间根据铸件的尺寸和形状而定。

2.分离:在金属凝固之后，拆开模具，取出砂型。

3.去除余料:清理过程中，需要去除铸件上的闪光部分，也就是余料。

可以使用切割、剥离、抛光等工艺进行处理。

4.表面处理:根据要求，可以对铸件表面进行进一步的处理，如抛光、喷砂、喷涂等。

总结：粘土砂铸造工艺流程包括模具制造、砂型制作、熔炼及浇铸、冷却和清理等步骤。

这种工艺可以用于制造各种形状和尺寸的金属零件，广泛应用于汽车、机械、航空航天等行业。

在制造过程中，需要注意模具制作、砂型制作和浇铸等环节的精度和质量控制，以确保最终产品的质量和性能。

粘土砂铸造工艺流程粘土砂铸造是一种常见的金属铸造方法，适用于制造各种形状和尺寸的铸件。

下面将介绍粘土砂铸造的工艺流程。

1. 模具制备根据需要制造的铸件形状和尺寸，制作模具。

模具可以由木材、铁板等材料制成。

模具的制作要求精确，以确保最终铸件的质量。

2. 砂型制备使用一种特殊的砂料，将模具内部涂覆一层薄薄的砂浆。

这种砂浆由粘土、石英砂和水混合而成。

砂型的厚度要根据铸件的要求进行控制，以确保铸件的精度。

3. 模具组装将制备好的砂型放入模具中，然后组装模具，确保砂型的完整性和稳定性。

模具的组装要牢固，以防止砂型在浇铸过程中变形或破裂。

4. 砂芯制备对于一些复杂形状的铸件，可能需要制作砂芯。

砂芯是一种在铸件内部放置的砂型，用于形成铸件内部的空腔或管道。

砂芯的制备与砂型类似，只是形状和尺寸不同。

5. 塑料模造在模具组装完成后，将塑料模放入砂型中，以形成铸件的外形。

塑料模是根据铸件的形状制作的，通常由塑料或其他可塑性材料制成。

塑料模的作用是在浇铸过程中形成铸件的外形，并保持砂型的完整性。

6. 铸造准备在进行铸造之前，需要进行一些准备工作。

首先，要准备好熔炉，将金属材料加热至熔化状态。

其次，要准备好铸造工具和设备，如铸造钢水、浇口和浇注杯。

7. 浇铸在一切准备就绪后，开始进行浇铸。

将熔化的金属材料倒入浇注杯中，然后通过浇口将金属注入砂型中。

在浇铸过程中，要注意控制浇注速度和温度，以确保铸件的质量。

8. 冷却和固化在金属注入砂型后，待铸件冷却和固化。

这个过程需要一定的时间，以确保铸件内部的金属完全凝固和固化。

冷却时间的长短取决于铸件的尺寸和金属的性质。

9. 脱模和清理当铸件完全冷却和固化后，可以进行脱模和清理。

首先，拆卸模具，取出砂型和塑料模。

然后，对铸件进行修整和清理，去除多余的砂浆和其他杂质。

10. 后续处理根据需要，可以对铸件进行进一步处理。

这可能包括热处理、表面处理、机械加工等。

这些后续处理的目的是提高铸件的性能和精度。