金属工艺学2
两个砂箱
对工人的技能要 求较高,费事
大中型轮类、管 类单件小批生产
两箱整模造型
三箱分模造型
活块造型
挖砂造型
假箱造型
刮板造型
二、机器造型
机器造型是用机器来进 行紧砂和起模,根据紧砂和 起模的方式不同,有各种不 同种类的造型机。
机器造型生产率高,质 量稳定,铸件尺寸精确,表 面光洁,加工余量少,劳动 强度低,是成批大量生产铸 件的主要方法,但投资大, 只适于两箱造型。
第二章 砂型铸造
砂型铸造是目前 铸件生产的主要方法, 砂型铸件占铸件总量 的90%以上,可生产 各种铸钢、灰铁、球 铁、可锻铸铁、有色 金属等的机械零件。
第一节 型砂及型芯砂
一、型砂和型芯砂的性能要求
1.耐火性 型砂在高温金属液的作用下而不软化、熔化。 若耐火性不足,砂粒粘在铸件表面上形成一层硬皮,造成切削 加工困难,甚至使铸件报废。
模 样 特
挖砂造型
整体模,铸件的最大截面不在分型面处, 需挖去阻碍起模的型砂才能取出模样,分 型面一般为曲面。
两到多箱
对工人的技能要 求较高,费事
单件小批量中小 件
征
假箱造型
为免去挖砂操作,利用假箱来代替挖砂操 作,分型面仍为曲面。
两到多箱
较简单
成批生产的需挖 砂件
刮板造型
用和铸件截面相适应的木板代替模样,分 型面为平面。
4.树脂砂
以合成树脂作粘结剂。生产率高,不需烘干,强度高,型 芯尺寸精确,表面光滑,退让性、出砂性好。
第二节 造型方法
造型(包括造芯)是砂型铸造最基本的工序,造 型方法选择的是否合理,对铸件质量和成本有着重要 的影响。造型通常可分为手工造型和机器造型。
造型方法
特点
应用范围
手工造型
用手工或手动工具完成紧砂、起模、修型工序。其 单件、小批量铸件或难 特点为:1)操作灵活,可按铸件尺寸、形状、批量 以用造型机械生产的、 与现场生产条件灵活地选用具体的造型方法;2)工 形状复杂的大型铸件。 艺适应性强;3)生产准备周期短;4)生产效率低; 5)质量稳定性差,铸件尺寸精度、表面质量较差; 6)对工人技术要求高,劳动强度大。
2.应尽量与浇注位置 一致,并尽量满足浇注位置 的要求。
3.尽量采用平直分型 面,数量应少,以简化操作 及模型制造,机器造型时, 分型面只能有一个。
4.应尽量使铸件的重要加工面或大部分加工面和加工基 准面位于同一砂型中,且最好位于下型中。
5.尽量减少型芯,避免 吊芯、悬臂芯,便于下芯、 合型及检验位置。
4.孔 铸铁小于30mm,铸钢小于60mm的孔,一般不铸, 因铸出造型工艺复杂,质量不易保证,反而给机加工带来困难。
二、起模斜度
为便于把模样(或型 芯)从砂型(或芯盒)中 取出,铸件上垂直于分型 面的立壁在制造模样时应 具有的斜度,,此斜度即 为起模斜度。
第四节 工艺参数的选择
一、机械加工余量和铸孔
1.金属种类 灰口铸铁,表面平整,加工余量少;铸钢, 浇注强度高,表面不平,加工余量大;有色金属,表面光洁, 加工余量少。
2.生产条件 大批量生产,可用机器造型,加工余量少; 小批量生产,多用手工造型,加工余量大。
3.尺寸位置 尺寸大、变形大,加工余量大;铸件顶面质 量比底面和侧面差,余量大。
型芯砂可采用桐油等有机粘结剂。在加热烘干过程中, 有机粘结剂一部分生成气体逸出,留下的空隙增加了型芯 的透气性,另一部分被氧化形成坚韧薄膜或被熔化而渗透 到砂粒之间,使砂粒粘聚得更加牢固,从而使型芯具有更 高的强度。浇注后,这种粘聚材料被液体金属的热量毁坏, 芯砂变得疏松,因而在金属冷却收缩时具有良好的退让性。
2.强度 型砂在搬运和液体金属冲击时,不易损坏。强 度不足会引起塌箱,砂眼等。
3.透气性 型砂之间本身有空隙,具有透气的能力。透 气性不好易出现气孔。
4.退让性 型砂具有随铸件的冷却收缩而压缩其体积的 性能。 若退让性不足,则铸件收缩受阻,内应力加大,甚至产 生裂纹、变形等。
二、型芯砂
型芯砂在浇注时受到液体金属的冲击及压力,浇注后 则处于高温液体金属的包围中,在冷却凝固过程中又经受 金属收缩的压力,所以,型芯砂应比型砂具有更高的耐火 性、强度、透气性、退让性。
第三节 浇注位置与分型面的选择
一、浇注位置的选择原则
浇注位置是指金属浇注时铸件所处的空间位置。 铸件浇注位置对铸件质量、造型方法等有很大影响,应 注意以下原则:
1.铸件重要工作面或主要 加工面应朝下或侧立,以防止砂 眼、气孔、夹渣、缩孔等缺陷。
2.铸件的大平面应朝下或侧立,以防夹砂等缺陷。 3.大面积的薄壁部分应朝下或侧立,有利于金属充填, 防止浇不足、冷隔、砂眼、气孔、夹渣及夹砂等缺陷。
机器造型
采用机器完成全部操作,至少完成紧砂操作的造型 方法。效率高、铸型和铸件质量好,但投资较大。
大量或成批生产的中小 铸件。
一、手工造型
分 类
造型方法
特点 模样结构和分型面
砂箱
操作
应用范围
按
两箱造型
各类模样,分型面为平面或曲面,可机器 造型也可手工造型。
两个砂箱
砂
箱
铸件中间截面较两端小,使用两箱造型取
特 征
三箱造型
不出模样,所以必须采用分开模,分型面 一般为平面,有两个分型面,不能机器造
三个砂箱
型。
简单 费事
较广 较广
整模造型 整体模,分型面为平面
平面
两到多箱
较简单
回转类铸件
活块造型 模样上妨碍起模的部分需做成活块 按
两到多箱
较费事
各种单件小批量 中小件
4.浇注位置应有利于补缩、防止产 生缩孔。对于易形成缩孔的铸件,将铸件 厚大部分置于铸件的上部位置,以便安放 冒口,实现自下而上的顺序凝固,便于补 缩,防止缩孔。
二、分型面的选择原则
分型面是指铸型间的结合表面。 分型面选择得合理可以简化造型操作,提高劳动生产率。
1.便于起模,故分 型面应选择在铸件最大 横截面处。
三、型砂的种类
1.粘土砂
以粘土为粘结剂。粘土来源广,价格低,应用广泛,一般 多用湿型,大型铸件和质量要求高的铸件用烘干型。
2.水玻璃砂
以水玻璃为粘结剂。不需烘干,硬化速度快,强度高,生 产周期短,易机械化;但易粘砂,出砂性差,回用性差。
3.油砂
以植物油(桐油、亚麻油等)为粘结剂。油在烘烤时生成 强度很高的氧化膜,烘干后强度高,不易吸湿返潮,退让性、 出砂性好,不易粘砂,内腔光滑,但价格高。