1、鑄造基本知識(shí)概述砂型鑄造工藝技術(shù)方友興鑄造概念 鑄造、翻砂、casting、founding 解釋：熔煉金屬成液態(tài)，制造鑄型實(shí)物腔體，并將熔融液態(tài)金屬澆入鑄型腔體，金屬凝固后獲得一定形狀、尺寸、成分、金像組織和力學(xué)性能鑄件的成形方法 鑄造是將金屬熔煉成符合一定成分要求的液體并澆進(jìn)鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過(guò)程。鑄造毛坯因近乎成形，而達(dá)到免機(jī)械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上減少了制作時(shí)間鑄造是現(xiàn)代裝備制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一。（鍛造） 鑄造是一個(gè)從無(wú)型到有型、從設(shè)想到實(shí)物的創(chuàng)作過(guò)程，在古代主要用于軍事、祭祀備受尊重，無(wú)模具手工造型鑄造就是一個(gè)

2、藝術(shù)創(chuàng)造的過(guò)程。 鑄造還有創(chuàng)建、培育和塑造的意義 。鑄造的歷史 鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。中國(guó)約在公元前1700前1000年之間已進(jìn)入青銅鑄件的全盛期，工藝上已達(dá)到相當(dāng)高的水平,鑄劍、鑄鼎。 被鑄造的物質(zhì)多為原為固態(tài)但加熱至液態(tài)的金屬（例：銅、鐵、鋁、錫、鉛等），而鑄模的材料可以是砂、金屬甚至陶瓷。普通鑄型的材料是原砂、黏土、水玻璃、樹(shù)脂及其他輔助材料。特種鑄造的鑄型包括：熔模鑄造、消失模鑄造、金屬型鑄造、陶瓷型鑄造等。（原砂包括：石英砂、鎂砂、鋯砂、鉻鐵礦砂、鎂橄欖石砂、蘭晶石砂、石墨砂、鐵砂等） 。早期、中期 中國(guó)商朝的重875公斤的司母方鼎，戰(zhàn)國(guó)時(shí)

3、期的曾侯乙尊盤，西漢的透光鏡，都是古代鑄造的代表產(chǎn)品。 早期的鑄件大多是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、宗教、生活等方面的工具或用具，藝術(shù)色彩濃厚。那時(shí)的鑄造工藝是與制陶工藝并行發(fā)展的，受陶器的影響很大。 中國(guó)在公元前513年，鑄出了世界上最早見(jiàn)于文字記載的鑄鐵件晉國(guó)鑄型鼎,重約270公斤。歐洲在公元八世紀(jì)前后也開(kāi)始生產(chǎn)鑄鐵件。鑄鐵件的出現(xiàn)，擴(kuò)大了鑄件的應(yīng)用范圍。例如在1517世紀(jì)，德、法等國(guó)先后敷設(shè)了不少向居民供飲用水的鑄鐵管道。18世紀(jì)的工業(yè)革命以后，蒸汽機(jī)、紡織機(jī)和鐵路等工業(yè)興起，鑄件進(jìn)入為大工業(yè)服務(wù)的新時(shí)期，鑄造技術(shù)開(kāi)始有了大的發(fā)展 。近代 進(jìn)入20世紀(jì)，鑄造的發(fā)展速度很快，其重要因素之一是工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的進(jìn)

4、步 ，對(duì)機(jī)械的精細(xì)標(biāo)準(zhǔn)的提高，要求鑄件各種機(jī)械物理性能更好，同時(shí)仍具有良好的機(jī)械加工性能；另一個(gè)原因是機(jī)械工業(yè)本身和其他工業(yè)如電子、化工、儀表等的發(fā)展，給鑄造業(yè)創(chuàng)造了有利的發(fā)展物質(zhì)條件。如無(wú)損探傷等檢測(cè)手段的發(fā)展，保證了鑄件質(zhì)量的提高和穩(wěn)定，并給鑄造理論的發(fā)展提供了條件；電子顯微鏡等的發(fā)明，金像分析幫助人們深入到金屬的微觀世界，探查金屬結(jié)晶的奧秘，研究金屬凝固的理論，為鑄造工藝水平的改進(jìn)提高、指導(dǎo)優(yōu)質(zhì)、精密鑄造生產(chǎn)成為可能。 鑄造業(yè)的發(fā)展，鑄造是現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一，因此鑄造業(yè)的發(fā)展標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的生產(chǎn)實(shí)力。據(jù)2011年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)年產(chǎn)鑄件4500萬(wàn)噸，是世界鑄造第一大國(guó)。 鑄造的分類

5、鑄造種類很多，按造型方法習(xí)慣上分為鑄造種類很多，按造型方法習(xí)慣上分為普通砂型鑄造，又稱砂鑄，翻砂，包括濕砂型、干砂型和化學(xué)硬化砂型3類。 特種鑄造，按造型材料又可分為以天然礦產(chǎn)砂石為主要造型材料的特種鑄造（如熔模鑄造、泥型鑄造、殼型鑄造、負(fù)壓鑄造、實(shí)型鑄造、陶瓷型鑄造，消失模鑄造等）和以金屬為主要鑄型材料的特種鑄造（如金屬型鑄造、壓力鑄造、連續(xù)鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等）兩類。 砂型鑄造的方法又可分為：濕型砂機(jī)器造型方法、自硬樹(shù)脂砂造型制芯、水玻璃砂造型制芯、干型和表干型、實(shí)型鑄造、負(fù)壓造型、手工造型。 砂芯的制造方法是根據(jù)砂芯尺寸、形狀、生產(chǎn)批量及具體生產(chǎn)條件進(jìn)行選擇的。在生產(chǎn)中，從總體上可

6、分為手工制芯和機(jī)器制芯。 按照成型工藝可分為按照成型工藝可分為1.重力澆鑄：砂鑄，硬模鑄造。依靠重力將熔融金屬液澆入型腔。 2.壓力鑄造：低壓澆鑄，高壓鑄造。依靠額外增加的壓力將熔融金屬液瞬間壓入鑄造型腔。 鑄鋁、鑄塑。砂型、電爐鑄造工藝流程模具設(shè)計(jì)制造砂型造型泥芯制造材料準(zhǔn)備配料金屬融化合金成分調(diào)整下泥芯合箱扣箱成砂型升溫出鋼水到澆包澆注鋼水到砂型中鋼水在砂型中冷卻成鑄件開(kāi)箱、落砂拋丸、打磨熱處理再拋丸鑄件檢驗(yàn)防銹處理鑄造工藝流程三塊 鑄造造型、制芯（使液態(tài)金屬成為固態(tài)鑄件的容器）準(zhǔn)備，鑄型按所用材料可分為砂型、金屬型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次數(shù)可分為一次性型、半永久型和永久型，鑄型

7、準(zhǔn)備的優(yōu)劣是影響鑄件質(zhì)量的主要因素； 鑄造金屬的熔煉與澆注，鑄造金屬（鑄造合金）主要有各類鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色金屬及合金； 熔煉的好壞決定鑄件的成分材質(zhì)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)。 鑄件后處理和檢驗(yàn)，鑄件處理包括清除型芯和鑄件表面異物、切除澆冒口、鏟磨毛刺和披縫等凸出物以及熱處理、整形、防銹處理和粗加工等。 鑄件的熱處理決定金屬鑄件的最終使用性能，近年來(lái)越來(lái)越受到重視。 鑄造工藝可分為三個(gè)基本部分，即鑄造液態(tài)金屬準(zhǔn)備、鑄型準(zhǔn)備和鑄件后處理。模具制造 模具工藝：模具制造之前，需要做模具工藝，對(duì)零件進(jìn)行鑄造工藝性分析，確定鑄造的分型方法、依據(jù)不同材質(zhì)放出收縮量、在需要進(jìn)行機(jī)械加工的面放出加工余量，凸臺(tái)、筋板做成

8、活塊、腔體做成砂芯、并考慮怎么定位對(duì)齊。 模具材質(zhì)：依據(jù)鑄件的批量確定：杉木材、紅松、泡沫、塑料、金 屬等， 制造方法：手工、機(jī)械加工、塑料復(fù)制、聯(lián)合。 模具要求：一次性模具簡(jiǎn)單、材料廉價(jià)， 外表要求不高，一般手工完成。 重復(fù)使用的模具依據(jù)生產(chǎn)量的要求做塑料、金屬模具，一般以機(jī)械、數(shù)控加工完成，精度高、表面光潔。模具紅線工藝圖紅線工藝圖見(jiàn)附圖。模具過(guò)程圖砂型鑄型制造鑄型準(zhǔn)備包括造型材料準(zhǔn)備和造型、造芯兩大項(xiàng)工作。砂型鑄造中用來(lái)造型、造芯的各種原材料，如鑄造原砂、型砂粘結(jié)劑和其他輔料，以及由它們配制成的型砂、芯砂、涂料等統(tǒng)稱為造型材料，造型材料準(zhǔn)備的任務(wù)是按照鑄件的要求、金屬的性質(zhì)，選擇合適的原

9、砂、粘結(jié)劑和輔料，然后按一定的比例把它們混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂設(shè)備有碾輪式混砂機(jī)、逆流式混砂機(jī)和連續(xù)式混砂機(jī)。后者是專為混合化學(xué)自硬砂設(shè)計(jì)的，連續(xù)混合，混砂速度快。 造型、造芯是根據(jù)鑄造工藝要求，在確定好造型方法，準(zhǔn)備好造型材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。鑄件的精度和全部生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效果，主要取決于這道工序。在很多現(xiàn)代化的鑄造車間里，造型、造芯都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化或自動(dòng)化。常用的砂型造型造芯設(shè)備有高、中、低壓造型機(jī)、氣沖造型機(jī)、無(wú)箱射壓造型機(jī)、冷芯盒制芯機(jī)和熱芯盒制芯機(jī)、覆膜砂制芯機(jī)等。 鑄造金屬的熔煉與澆注 鑄造金屬是指鑄造生產(chǎn)中用于澆注鑄件的液態(tài)金屬材料，它是以一種金屬元素為主要成分，

10、并加入其他金屬或非金屬元素而組成的合金，習(xí)慣上稱為鑄造合金，主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金。 金屬熔煉不僅僅是單純的熔化，還包括冶煉過(guò)程，使?jié)策M(jìn)鑄型的金屬，在溫度、化學(xué)成分和純凈度方面都符合預(yù)期要求。為此，在熔煉過(guò)程中要進(jìn)行以控制質(zhì)量為目的的各種檢查測(cè)試，液態(tài)金屬在達(dá)到各項(xiàng)規(guī)定指標(biāo)后方能允許澆注。有時(shí)，為了達(dá)到更高要求，金屬液在出爐后還要經(jīng)爐外處理，如脫硫、真空脫氣、爐外精煉、孕育或變質(zhì)處理等。熔煉金屬常用的設(shè)備有沖天爐、電弧爐、感應(yīng)爐、電阻爐、反射爐等。 澆注：用澆包接收熔煉后的金屬液并澆注到鑄型中。鑄件后處理、檢驗(yàn) 鑄件自澆注冷卻的鑄型中取出后，有澆口、冒口及金屬毛刺披縫，砂型鑄造的鑄件還

11、粘附著砂子，因此必須經(jīng)過(guò)清理工序。進(jìn)行這種工作的設(shè)備有拋丸機(jī)、澆口冒口切割機(jī)等。 砂型鑄件落砂清理是勞動(dòng)條件較差的一道工序，所以在選擇造型方法時(shí)，應(yīng)盡量考慮到為落砂清理創(chuàng)造方便條件。 有些鑄件因特殊要求，還要經(jīng)鑄件熱處理、變形整形、防銹處理、粗加工等。 鑄件交貨前進(jìn)行有選擇的項(xiàng)目檢測(cè)：如尺寸、形狀、表面粗糙度、材質(zhì)、金像、內(nèi)部質(zhì)量探傷檢測(cè)等。鑄件的熱處理 高溫?zé)崽幚恚涸谝?guī)定的加熱速度、保溫溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度下，使工件通過(guò)加熱產(chǎn)生相變、并通過(guò)不同的冷卻速度得到想要的工件金像組織和硬度。如正火。 低溫去應(yīng)力退火處理：將工件緩慢加熱到AC3相變溫度以下、保溫一段時(shí)間后緩慢冷卻到常溫的過(guò)程。渣漿

12、泵鑄件的熱處理 淬火處理 1）淬火溫度1050，保溫3.54.0h，當(dāng)外界氣溫高于30時(shí)要間歇吹風(fēng)冷卻到600，才自然冷卻到常溫；當(dāng)外界氣溫低于30時(shí)，可直接出爐空冷。 使其表面硬度達(dá)到HRC58-60 2）葉輪因軸孔泥芯采用保溫材料混砂，澆注后使其表面硬度40HRC故不進(jìn)行軟化處理，直接進(jìn)行硬化處理。 3）工件：葉輪+護(hù)套+護(hù)板 4）裝爐時(shí)，工件之間要留有80150mm的間隙，以利于保障必要的散熱速度。渣漿泵鑄件淬火處理鑄造的應(yīng)用 鑄造是比較經(jīng)濟(jì)的毛坯成形方法，對(duì)于形狀復(fù)雜的零件更能顯示出它的經(jīng)濟(jì)性。如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體和缸蓋，船舶螺旋槳以及精致的藝術(shù)品等。有些難以切削的零件，如燃汽輪機(jī)的鎳基

13、合金零件不用鑄造方法無(wú)法成形。 鑄造的零件尺寸和重量的適應(yīng)范圍很寬，金屬種類幾乎不受限制；零件在具有一般機(jī)械性能的同時(shí)，還具有耐磨、耐腐蝕、吸震等綜合性能，是其他金屬成形方法如鍛、軋、焊、沖等所做不到的。因此在機(jī)器制造業(yè)中用鑄造方法生產(chǎn)的毛坯零件，在數(shù)量和噸位上迄今仍是最多的 鑄造的限制 鑄造生產(chǎn)經(jīng)常要用的材料有各種金屬、焦炭、木材、塑料、氣體和液體燃料、造型材料等。所需設(shè)備有冶煉金屬用的各種爐子，有混砂用的各種混砂機(jī)，有造型造芯用的各種造型機(jī)、造芯機(jī)，有清理鑄件用的落砂機(jī)、拋丸機(jī)等。還有供特種鑄造用的機(jī)器和設(shè)備以及許多運(yùn)輸和物料處理的設(shè)備。 鑄造生產(chǎn)有與其他工藝不同的特點(diǎn)，主要是適應(yīng)性廣、需

14、用材料和設(shè)備多、污染環(huán)境。鑄造生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生粉塵、有害氣體和噪聲對(duì)環(huán)境的污染，比起其他機(jī)械制造工藝來(lái)更為嚴(yán)重，需要采取措施進(jìn)行控制。 在許多國(guó)家和地區(qū)受到限制。 鑄件的力學(xué)性能不如相同化學(xué)成分的鍛件好，同時(shí)由于鑄造生產(chǎn)工序多、投料多，控制不好時(shí)，鑄件質(zhì)量不夠穩(wěn)定，廢品率也相對(duì)較高，勞動(dòng)條件也較差 。鑄造的發(fā)展趨勢(shì) 鑄造產(chǎn)品發(fā)展的趨勢(shì)是要求鑄件有更好的綜合性能，更高的精度，更少的余量和更光潔的表面。此外，節(jié)能的要求和社會(huì)對(duì)恢復(fù)自然環(huán)境的呼聲也越來(lái)越高。為適應(yīng)這些要求，新的鑄造合金（雙金屬鑄造）將得到開(kāi)發(fā)，冶煉新工藝和新設(shè)備將相應(yīng)出現(xiàn)。 鑄造生產(chǎn)的機(jī)械化自動(dòng)化程度在不斷提高的同時(shí)，將更多地向柔性生產(chǎn)方面發(fā)展