铸造工艺图及设计实例
引言
铸造工艺是一项重要的金属加工技术，通过将熔融金属倒入铸型，使其冷却凝固形成所需的零部件或产品。铸造工艺图是一种用于记录和描述铸造工艺过程的图形表示方法，可以帮助工程师和技术人员更好地理解和掌握铸造过程。本文将介绍铸造工艺图的基本要素和设计实例，帮助读者了解铸造工艺图的编制方法以及在实际工程中的应用。
铸造工艺图的基本要素
铸造工艺图主要包括如下几个基本要素：
1. 铸型：铸型是用于容纳熔融金属并形成所需形状的模具。根据铸型的形状和结构，可以分为砂型、金属型、陶瓷型等多种类型。
2. 浇注系统：浇注系统是用于引导熔融金属进入铸型的通道系统，包括浇口、冒口、滚口、过渡通道等组成。合理设计的浇注系统能够保证熔融金属均匀地填充到铸型中，避免缺陷和质量问题的发生。
3. 冷却系统：冷却系统用于控制铸件凝固过程，保证铸件在凝固过程中获得均匀的组织和性能。冷却系统主要包括冷却剂通道和冷却剂的送进出口。
4. 剥离系统：剥离系统用于将凝固后的铸件从铸型中取出。剥离系统的设计要考虑到铸件与铸型之间的粘着力，以及取出铸件后是否会引起变形和损坏。
5. 拆模系统：拆模系统用于拆卸铸型并装配新的铸型。拆模系统的设计要考虑到拆卸和装配的便利性，同时还要避免对铸件和铸型的破坏。
以上是铸造工艺图的基本要素，不同的铸造工艺和铸造产品会有一些特殊的要求和要素，需要根据具体情况进行设计。
铸造工艺图的设计实例
实例一：砂型铸造
砂型铸造是一种常见的铸造工艺，适用于大部分金属材料和复杂形状的铸件。下面是一个砂型铸造的工艺图设计实例：
1. 铸型：采用砂型铸造法，铸型由砂芯和砂箱组成。
2. 砂芯：铸件内部复杂的形状通过制作砂芯来实现。砂芯由砂料、粘土和水等材料混合而成。 3. 浇注系统：采用顶水平式浇注系统，浇口位于砂箱的上方。
4. 冷却系统：在砂型中设置冷却剂通道，以加快铸件的冷却速度。
5. 剥离系统：采用震动剥离装置，将铸件从砂型中剥离出来。
88 第五章 铸造工艺图与设计实例 第一节 铸造工艺图与铸造工艺卡 一、 铸造工艺图 铸造工艺图是铸造工艺设计内容的集中表现，铸造工艺图上一般应表示下列内容：1，铸件的浇注 位置和分型面；2，机械加工余量、铸造斜度、铸造圆角半径、工艺余量；3，芯头、芯座尺寸与间隙、 浇注系统、冒口和出气孔的位置、形状及尺寸等；4，在技术要求附注栏中还应说明铸件精度等级、铸 造线收缩率等铸件验收技术条件。 二、铸造工艺符号及其表示方法 铸造工艺图及有关工艺文件中，需要标明代表铸造工艺要求的标准符号。 铸造工艺符号以及表示方 参见手册。 三、铸造工艺卡片 铸造工艺卡片是体现铸造工艺设计及操作要求的重要技术文件， 它以表格形式表示，必要时附以简 图。内容应包括各工序的重要工艺参数、操作要点、所使用的主要设备、工装以及工时消耗等。它既是 工人操作的指导书，又是生产管理及其他技术文件的重要依据 。 第二节 典型铸件铸造工艺图绘制 一、绘制铸造工艺图的程序和注意事项 1．一般程序 1）根据产品图及技术条件、产品的批量及需用日期，结合工厂实际条件选择铸造方法。 2）分析铸件的结构工艺性，判断缺陷倾向，提出结构改进意见和确定铸件凝固原则。 3）标出浇注位置和分型面。 4）绘出各视图上的加工余量及不铸孔、沟槽等工艺符号。 5）标出与分型面垂直壁的起模斜度。 6）绘出砂芯形状、砂芯分块线（包括分芯负数）、芯头间隙、压紧环和防压环、积砂槽，标出有关 尺寸和砂芯负数，必要时设计芯骨形状、尺寸和吃砂量。 7）画出分盒面，填砂（射砂）方向，砂芯出气方向，起吊方向等符号。 8）绘出浇注系统、冒口的位置、形状、尺寸和数量，同铸试样的形状、位置和尺寸。 9）冷铁和铸筋的位置、形状、尺寸和数量，固定组合方法及冷铁留缝大小等。 10）模样的分型负数，分模面及活块形状，反变形量的大小和位置、形状、非加工壁厚的负余量， 工艺补正量的加设位置和尺寸等。 11）大型铸件的吊柄，某些零件上所加的机械加工用夹头或加工基准台面等。此外，有的铸造工艺 图尚需说明：浇注要求，压铁重，冒口切割残留量，冷却保温处理方式，拉筋处理要求，退火要求等。 2．注意事项
铁型覆砂铸造技术在国外早有研究应用，1955年由美国铸铁管公司研究成功并用 mono— cast法生产离心铸管。后来我国一些科研单位和工厂也相继研采用铁型覆砂铸造工 艺生产球铁曲轴， 凸轮轴，阀体，水泵壳等铸件取得成功并广泛应用。铁型覆砂工艺是利
用铸造粗成形的铁型内腔 （芯铁）表面覆上一层很薄的树脂砂衬所形成的铸型生产铸件的工 艺。这一工艺主要优点是铁型表面覆上一层树脂砂衬后的铸型， 在浇注时的工作条件大为改
善，能够有效地承受高温铁液的热冲击，型内的最高温度可由 600%降低到2ooC左右，铁
型厚度方向上的温度梯度也大为降低， 铁型的热应力明显降低， 这对提高铁型的使用寿命非
常有利，使用寿命可高达十几万次。 同时由于铁型覆砂的铸型有足够的强度和刚度， 覆砂层
硬度高（9O以上），可避免铸件出现胀砂、砂等缺陷，可生产重量较大的铸件。对于球铁可 充分利用铁液凝固时石墨膨胀的特性， 消除缩孔、缩松等缺陷。本工艺是在覆砂造型机上对
准铁型射砂孔射砂造型，在 0• 4MPa压缩空气下，利用颗粒动力学原理气砂两相的动能作
用，使射砂筒内射人铁型内腔的砂流连续、稠密， 在短时间受热硬化。 因此覆砂层的硬度大
且均匀，浇注后可获得比普通砂型铸件表面光洁、 （粗糙度可达尺.12. 5左右）尺寸精确
（CT6 — 7级）、内部组织致密的铸件。而且由于覆砂层的绝热性能，型腔又有一定的预热温 度，完全可以在铁型覆砂条件下生产符合国际标准的铸态铁素体 管件。此工艺可与树脂砂和
消失模铸造相媲美，可比水玻璃砂刮板造型提高生产效率 10倍以上，降低废品率10%以上，
在标准允许的情况下可减轻铸件重量 10%以上，减少工人25%〜30%，降低生产成本10%
以上，管件后处理工作量减少 70%，型砂用量减少 80%，水压试验合格率高达 98%以 上。由于大大减少了型砂处理量， 车间的环境粉尘污染明显改善， 是一项先进的绿色环保铸
铸轧、铸造的相关知识
——肖立隆（晟通技术总顾问）
1 熔铸工艺流程图：
电解铝液
铝锭（含废料、中间合金等）熔化 扒渣 调温调成分其他固态金属
取样分析 精炼 转炉 调温
精炼 静置 在线精炼 变质 过滤
取成品样分析
铸轧或铸造 表面检查 低倍检查或探伤 均火
锯切 机加 检查 成品 交货
2 炉子准备：烘炉
烘炉曲线
升温过程中不损害炉子寿命
3 炉料要求和加料顺序：炉料要求 : 无吸水，无油污
加料顺序： 废料 中间合金 铝锭 化平后
铜、锌等 镁 添加剂 取样
4 熔化：
TM T Q= C1dT +L+ C2 dT
20 TM 0 0
C1——固体比热： 0.215 卡/ 克 C ； C 2——液体比热： 0.198 卡 / 克 C
0
L——熔化潜热： 94.6 卡/ 克 C
黑度： 0.2
5 熔化时的增气反应：
铝和水发生反应： 2Al+3H 2O=Al2O3+6[H]
火焰炉燃烧时发反应： C mHn+O2 CO+CO 2 +H2O
6 熔体中氢的平衡溶解度：
S=K PH 2
7 影响熔体含气量的因素：
1) 合金元素影响：
VMeO / V
Me
＞
1
＜
1
= 1
α 氧化铝膜密度
3.47 克/ ㎝
3，致密，可防止继续氧化：
-10
γ 氧化铝膜表面疏松，存在 φ 50—100×10 m的小孔，在熔炼温度下含有1—2%的水分；
在 9000C 以上时， γ 完全变成 α氧化铝，密度增到 3.97 克/ ㎝ 3，体积收缩
13%，氧化铝易被搅入铝液中。
2) 熔体温度影响： 3) 熔体停留时间影响： 4) 空气湿度影响：
8 熔化时的造渣反应：
有关化学元素的氧化物生成自由能
