第二章常用铸造合金及砂型铸造精品PPT课件

一、造型方法的选择
二、铸造工艺设计
一 、砂型铸造工艺过程
一、造型方法的选择
用造型混合料及模样等工艺装备制造铸型的 过程称为造型。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两大类。 （一）手工造型
手工造型是全部用手工或手动工具完成的造 型工序。手工造型操作灵活、适应性广、工艺装 备简单、成本低，但其铸件质量差、生产率低、 劳动强度大、技术水平要求高，所以手工造型主 要用于单件小批生产，特别是重型和形状复杂的 铸件。
先做个底胎（即假箱），然后在底胎上制下箱，因底胎 不参予浇注，故称假箱。比挖砂造型操作简单，且分型 面整齐。适用于成批生产中需要挖砂的铸件。
j) 假箱造型
分模造型是将模样沿最大截面处分成两半，型腔位于上、下两个砂
箱内，造型简单省工。常用于最大截面在中部的铸件。
g) 分模造型
活块造型是在制模时将铸件上的妨碍起模的小凸台，肋条等这些部
个铸型内，其造型简单，铸件不会产生错型缺陷。适用于铸件最 大截面在一端，且为平面的铸件。
e) 整模造型
挖砂造型的模样是整体的，但铸件分型面为曲面。为便于起模，
造型时用手工挖去阻碍起模的型砂、其造型费工、生产率低，工 人技术水平要求高。用于分型面不是平面的单件、小批生产铸件。
f) 挖砂造型
假箱造型是为克服挖砂造型的挖砂缺点，在造型前预
3、体积凝固 当合金的结晶温度范围很宽，或因铸件截面温
度梯度很小，铸件凝固的某段时间内，其液固共存的凝固区 域很宽，甚至贯穿整个铸件截面，这种凝固方式称为“体积 凝固”。
影响凝固方式的主要因素：
a 合金的结晶温度范围（取决于合金成分）(范围越小越趋于 逐层凝固)
b 铸件的温度梯度 （梯度越大越趋于逐层凝固）
凝固方式对铸件质量影响：通常，逐层凝固时，合金的充
型能力强，产生冷隔、浇不足、缩孔、编析、热裂等缺陷的 倾向小。
2.2、常用铸造合金的铸造性能特点
1、铸铁
a.灰铸铁：熔点较低，流动性好，凝固温度范围 小，凝固收缩小。具有良好的铸造性能。
b.可锻铸铁：熔点比灰铸铁高，凝固温度范围较 大，流动性差。体积收缩和线收缩都较大。提高浇 注温度，采取顺序凝固原则，设置冒口和冷铁。
对壁厚均匀的薄壁 铸钢件，可采用同 时凝固原则和多通 道的内浇口(见右下 图)，使钢 液能尽快 而均匀地填充砂型 。
3、铸造有色金属
常用的有铝合金和铜合金，大都流动性好、收缩性 大、易吸气和氧化。熔点低，易被污染和烧损。因而 应在坩埚炉内进行熔化。
2.3 砂型铸造
用型砂紧实成型的铸造方法称为砂型铸造。 砂型铸造是应用最广泛的一种铸造方法，其主要 工序包括：制造模样，制备造型材料、造型、造 芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理与检验等。
1. 手工造型方法分类 根据砂型的不同特征，手工造型方法可
分为：两箱造型、三箱造型、脱箱造型、地 坑造型、组芯造型；根据模样的不同特征， 手工造型方法可分为：整模造型、分模造型、 挖砂造型、假箱造型、活块造型、刮板造型。 各种手工造型方法的示意图如表2-3所示。 2. 各种手工造型方法的主要特征及其适用范围
2. 各种机器造型方单纯借助 压力紧实砂型，机器结 构简单、噪声小，生产 率高，消耗动力少，型 砂的紧实度沿砂箱高度 方向分布不均匀，上下 紧实度相差很大。主要 适用于成批生产高度小 于200mm薄而小的铸件。
a) 压实紧实
高压紧实主要是用较高压 实比压（一般在0.7MPa1.5MPa）压实砂型。砂型 紧实度高，铸件尺寸精度 高，表面粗糙度Ra值小， 废品率低，生产率高、噪 声低、灰尘小、易于机械 化、自动化、但机器结构 复杂、制造成本高。主要 适用于需大量生产的中、 小型铸件，如汽车、机械 车辆、缝纫机等产品较为 单一的制造业。
砂床下面铺以焦炭，埋上出气管，以便浇注时引气。地坑造 型仅用或不用上箱即可造型，因而减少了造砂箱的费用和时 间，但造型费工、生产率低，要求工人技术水平高。适用于 砂箱不足，或生产要求不高的中、大型铸件，如砂箱、压铁、 炉栅、芯骨等。
c) 地坑造型
整模造型的模样是整体的，分型面是平面，铸型型腔全部在半
i) 刮板造型
（二）机器造型
机器造型是指用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型 工序。机器造型铸件尺寸精确、表面质量好、加工余量小，但需 要专用设备，投资较大，适合大批量生产。 1. 机器造型方法分类 常用的机器造型方法有：压实紧实、高压紧实、震击紧实、震压 紧实、微震紧实、抛砂紧实、射压紧实、射砂紧实。
四、合金的凝固特性
1、逐层凝固 纯金属或共晶成分合金在恒温下结晶 ，凝固过程中铸件截面上的凝固区域宽度为零， 截面上固液两相界面分明，随着温度的下降，固 相区不断增大，逐渐到达铸件中心，这种凝固方 式称为“逐层凝固”。如图2-3所示。
2、中间凝固 金属的结晶温度范围较窄。或结晶温度范围虽
宽，但铸件截面温度梯度大。铸件截面上的凝固区域宽度介 于逐层凝固与体积凝固之间，称为“中间凝固”方法。
c.球墨铸铁：性能介于灰铸铁和铸钢之间，流动 性和灰铸铁基本相同。但球化处理时铁水温度有所 下降，必须提高铁水出炉温度。球墨铸铁在凝固收 缩前有较大的膨胀。应采用提高铸型刚度，增设冒 口等防止缩孔、缩松的产生。
2、铸钢
a 熔点高，易产生粘砂：型砂具有较高的耐火性、透气性和 强度。
b 流动性比铸铁差，应采用干砂型，增大浇注系统截面积， 保证足够的浇注温度等提高充型能力。 c 收缩性大，要设置较多、尺寸较大的冒口，采用顺序凝固 原则防止缩孔、缩松的产生。(见左下图)。
分作成活动的（即活块）。起模时，先起出主体模样，然后再从侧 面取出活块。其造型费时，工人技术水平要求高。主要用于单件、 小批生产带有突出部分、难以起模的铸件。
h) 活块造型
刮板造型是用刮板代替实体模样造型，它可降低模样成本，
节约木材，缩短生产周期。但生产率低，工人技术水平要求高。 用于有等载面或回转体的大、中型铸件的单件、小批生产、如 带轮、铸管、弯头等。
两箱造型是造型的最基本方法，铸型由成对的上型和下型构成，操
作简单。适用于各种生产批量和各种大小的铸件。
a) 两箱造型
三箱造型的铸型由上、中、下三型构成。中型高度需与铸件两个分
型面的间距相适应。三箱造型操作费工。主要适用于具有两个分型 面的单件、小批生产的铸件。
b) 三箱造型
地坑造型是利用车间地面砂床作为铸型的下箱。大铸件需在