1、 各種典型鑄造技術(shù)的原理和方法根據(jù)鑄型特點(diǎn)分類，有一次型鑄造 （ 砂型鑄造、熔模鑄造、石膏型鑄造、實(shí)型鑄造等） 、半永久型鑄造 （ 陶瓷型鑄造、石墨型鑄造等 ） 、永久型鑄造 （ 金屬型鑄造、壓力鑄造、擠壓鑄造、離心鑄造等） ；根據(jù)澆注時(shí)金屬液的驅(qū)動力及壓力狀態(tài)分類，有重力作用下的鑄造和外力作用下的鑄造。金屬液 在重力驅(qū)動下完成澆注稱自由澆注或常壓澆注。金屬液在外力作用下實(shí)現(xiàn)充填和補(bǔ)縮，如壓力鑄造、 擠壓鑄造、離心鑄造和反重力鑄造等。本章介紹的鑄造技術(shù)有：屬于重力充型的有砂型鑄造、金屬型鑄造和熔模鑄造；屬于外力充型的 有壓力鑄造、離心鑄造和擠壓鑄造；屬于反重力鑄造的有低壓鑄造和差壓鑄造/ 真空

2、吸鑄等。鑄造業(yè)中砂型鑄造約占 80。型砂中粘土砂、水玻璃砂和樹脂砂等又占了90的份額。三種型砂間的比例視各國具體情況而異，平均來看，大致為5：3： 2。以型砂鑄造與其它鑄造方法相比，其缺點(diǎn)是：勞動條件較差，鑄件外觀質(zhì)量欠佳；鑄型只能使用一次，生產(chǎn)率低。優(yōu)點(diǎn)是：不受零件形狀、大小、 復(fù)雜程度及合金種類的限制；造型材料來源廣，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，成本低。因此，砂型鑄造是鑄造生 產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種方法，世界各國用砂型鑄造生產(chǎn)的鑄件占總產(chǎn)量的80%90%。本章的重點(diǎn)在砂型鑄造。而鑄造用砂型的種類及制造是重中之重。第 1 節(jié) 砂型鑄造、鑄造用砂型的種類及制造（一）概述1砂型鑄造的特征及工藝流程配制型砂造型

3、合型澆注冷卻落砂清理檢查熱處理檢驗(yàn)獲得鑄件 特征：使用型砂構(gòu)成鑄型并進(jìn)行澆注的方法，通常指在重力作用下的砂型鑄造過程。名詞： 型砂將原砂或再生砂 +粘結(jié)劑 +其它附加物等所混制成的混合物； 鑄型形成鑄件外觀輪廓的用型砂制成的空腔稱為鑄型； 砂芯形成鑄件內(nèi)腔的用芯砂制成的實(shí)體 （用于制做砂芯的型砂稱為芯砂 ） ； 造型制造砂型的工藝過程； 制芯制造砂芯的工藝過程。造型（ 芯） 方法按機(jī)械化程度可分為手工造型（芯） 和機(jī)器造型 （ 芯）兩大類。選擇合適的造型 （ 芯）方法和正確的造型 （芯） 工藝操作，對提高鑄件質(zhì)量、降低成本、提高生產(chǎn)率 有極重要的意義。（1）手工造型 （芯） 手工造型 （ 芯）

4、是最基本的方法，這種方法適應(yīng)范圍廣，不需要復(fù)雜設(shè)備，而 且造型質(zhì)量一般能夠滿足工藝要求， 所以，到目前為止， 在單件、 小批生產(chǎn)的鑄造車間中， 手工造型 （ 芯） 仍占很大比重。在航空、航天、航海領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。手工造型（ 芯）勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低，鑄件質(zhì)量不易穩(wěn)定，在很大程度上取決于工人的技術(shù)水平和熟練程度。手工造型方法很多，如模樣造型、刮板 造型、地坑造型，各種造型方法有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。（ 2）機(jī)器造型 （ 芯 ） 用機(jī)器完成全部或部分造型工序，稱為機(jī)器造型。和手工造型相比，機(jī)器造 型生產(chǎn)率高，質(zhì)量穩(wěn)定，勞動強(qiáng)度低，對工人的技術(shù)要求不像手工造型那樣高。但設(shè)備和工藝裝備費(fèi)用較高，生產(chǎn)準(zhǔn)備

5、時(shí)間長，一般適用于一個分型面的兩箱造型。機(jī)器造型（ 芯）主要適用于黑色金屬鑄件的大批量生產(chǎn)。2 砂型/ 芯制造方法分類 在制造各砂型、芯的過程中，根據(jù)其本身建立強(qiáng)度時(shí)其粘結(jié)機(jī)理的不同，通常可分為三大類：（1）機(jī)械粘結(jié)劑型芯 以粘土為粘結(jié)劑的粘土型芯砂所產(chǎn)生的粘結(jié)；（ 2）化學(xué)粘結(jié)劑型芯 型芯砂在造型、 芯過程中， 依靠其粘結(jié)劑本身發(fā)生物理、 化學(xué)反應(yīng)達(dá)到硬化， 從而建立強(qiáng)度，使砂粒牢固地粘結(jié)為一個整體。有機(jī)、無機(jī)粘結(jié)劑，其中無機(jī)粘結(jié)劑包括鈉水玻璃及硅 溶膠，而有機(jī)粘結(jié)劑則包括熱硬、自硬和氣硬樹脂砂型（芯）；（ 3）物理固結(jié) 指用物理學(xué)原理產(chǎn)生的力將不含粘結(jié)劑的原砂固結(jié)在一起， 磁型鑄造法、 負(fù)

6、壓造型 法或真實(shí)密封造型法或薄膜負(fù)壓造型法，以及消失模造型法。（二）粘土濕型濕型及其特點(diǎn)（1）生產(chǎn)靈活性大，適用面廣，既可手工，又可機(jī)器、以及流水線生產(chǎn)，既可生產(chǎn)大件，也可生產(chǎn)小 件，可鑄鋼（中小件），也可鑄鐵，有色合金等。（2）生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)周期短，便于流水線生產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化及自動化，汽車，柴油機(jī)，搶拖拉機(jī) 行業(yè)應(yīng)用最廣（300500kg鑄鐵薄裂件）。（汽車缸體圖）（或生產(chǎn)車間全貌圖）（ 3）原材料成本低，來源廣。（ 4）節(jié)省能源、烘干設(shè)備和車間生產(chǎn)場地面積。（ 5）因不需烘干，砂箱壽命長。（ 6）缺點(diǎn)：操作不當(dāng)，易產(chǎn)生一些鑄造缺陷：夾砂結(jié)疤，鼠尾，砂眼，脹砂，粘砂等。 2粘土濕型所用的

7、主要原材料粘土濕型的配方為：原砂（或舊砂）100，粘土（膨潤土） 1 5 ，煤粉 8，水 6，以及其它附加物。（ 1）原砂石英砂其砂子是火成巖中穩(wěn)定的部分，主要成分為二氧化硅 （SiO2）和少量的雜質(zhì)（Na,k,Ca,Fe等氧化物）。含SiO2極高的砂子稱石英砂，有高的熔點(diǎn)，1700C，摩氏硬度7級（一般將材料分為 10級，其中滑石為1 級，金剛石為 10 級），隨夾雜物含量的增加，其耐火度下降， SiO2 含量高，砂子的顏色接近無色透明， 一般用石英砂色白并略帶灰色。鑄造生產(chǎn)所用的石英砂與建筑用砂不同，它有其特殊的要求，主要有：含泥量；顆粒組成；原砂顆粒 形狀及表面狀況；原砂的礦物組成和化學(xué)

8、成分等。生產(chǎn)中通常根據(jù)鑄件的合金種類、質(zhì)量、壁厚的不同來選定原砂的化學(xué)成分和礦物組成。例如鑄鋼的澆注溫度高達(dá)1500 C左右，鋼液含碳量較低，型腔中缺乏能防止金屬氧化的強(qiáng)還原性氣氛，與鑄型相接觸的界面上金屬容易氧化生成FeO和其它金屬氧化物，因而較易與型砂中的雜質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而造成化學(xué)粘砂。所以要求原砂中 Si02 含量應(yīng)較高，有害雜質(zhì)亦應(yīng)嚴(yán)格控制。鑄鋼件的澆注溫度愈高，壁厚愈厚，則 對原砂中 Si02 含量的要求就愈高。鑄鐵的澆注溫度一般在 1400 C以下，鐵液中含有較多碳分， 濕型澆注時(shí)型砂中加入有煤等附加物，能產(chǎn)生大量還原性氣氛，在與鑄型相接觸的界面上金屬基本不氧化，實(shí)際上濕型鑄鐵件無

9、化學(xué)粘砂現(xiàn)象。燒結(jié)點(diǎn)指的是原砂顆粒表面或砂粒間混合物開始熔化的溫度。它是原砂各種組合成分耐火性能的綜合 反應(yīng)。所以，有時(shí)采用測定原砂燒結(jié)點(diǎn)的辦法能更直觀地說明原砂做為耐火材料的性能，而且可用來推測 原砂中SiO2含量高低和雜質(zhì)多少。長石、云母及其雜質(zhì)中所含有的堿金屬氧化物（Na20、K20）、堿土金屬氧化物（CaO、MgO等能與Si02和氧化鐵生成易熔物質(zhì)。例如Si02與NaO的質(zhì)量比為73: 27的混合物，其熔點(diǎn)僅793C. K2O與SiO2可形成熔點(diǎn)僅 525 C低熔物，燒結(jié)點(diǎn)低。（ 2 ）原砂非石英質(zhì)原砂硅砂缺點(diǎn)：熱膨脹系數(shù)比較大，而且在573C時(shí)會因相變而產(chǎn)生突然膨脹鑄件若裂；熱擴(kuò)散率

10、比 較低；容易與鐵的氧化物起作用等。這些都會對鑄型與金屬的界面反應(yīng)起不良影響。在生產(chǎn)高合金鋼鑄件 或大型鑄鋼件時(shí)，使用硅砂配制的型砂，鑄件容易發(fā)生粘砂缺陷，使鑄件的清砂十分困難。非石英質(zhì)原砂是指礦物組成中不含或只含少量游離 Si02 的原砂。在鑄鋼生產(chǎn)中已逐漸采用一些非石 英質(zhì)原砂來配制無機(jī)和有機(jī)化學(xué)粘結(jié)劑型砂、芯砂或涂料。這些材料與硅砂相比，大多數(shù)都具有較高的耐 火度、熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散率和蓄熱系數(shù)，熱膨脹系數(shù)低而且膨脹均勻，無體積突變，與金屬氧化物的反應(yīng)能 力低等優(yōu)點(diǎn)，能得到表面質(zhì)量高的鑄件并改善清砂勞動條件。但這些材料中有的價(jià)格較高，比較稀缺，故 應(yīng)當(dāng)合理選用。目前可用的非石英質(zhì)原砂有橄欖石

11、砂、鋯砂、鉻鐵礦砂、石灰石砂、鎂砂、剛玉砂、鈦鐵礦砂、鋁礬 土砂等。真正廣泛使用的仍為石英砂。（ 3）粘土 膨潤土 粘土的礦物成分粘土是濕型砂的主要粘結(jié)劑。粘土被水濕潤后具有粘結(jié)性和可塑性；烘干后硬結(jié)，具 有干強(qiáng)度，而硬結(jié)的粘土加水后又能恢復(fù)粘結(jié)性和可塑性。粘土主要是由細(xì)小結(jié)晶質(zhì)的粘土礦物所組成的 土狀材料。粘土礦物的種類很多，按晶體結(jié)構(gòu)可分為高嶺石和蒙脫石等。通常根據(jù)所含粘土礦物種類不同將所采 用的粘土分為鑄造用粘土 （fireclay） 和鑄造用膨潤土 （bentonite） 兩類。膨潤土主要是由蒙脫石組礦物組 成的，主要用于濕型鑄造的型砂粘結(jié)劑。根據(jù)國家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鑄造用膨潤土和粘土 （JB

12、lT 9227 1999） 的規(guī)定，膨潤土中如果某一交換性陽離子量占陽離子交換容量的50%時(shí)，稱其為主要交換性陽離子，如果為鈉離子則稱為鈉膨潤土，以PNa表示（P是膨潤土代號）；如果為鈣離子，則稱為鈣膨潤土，以PCa表示。我國鈣基膨潤土資源較多，開采和供應(yīng)比較方便。有時(shí)要根據(jù)粘土的陽離子交換特性，對鈣土進(jìn)行處理，使之轉(zhuǎn)變?yōu)殁c基膨潤土。這種離 子交換過程，通常稱為膨潤土的活化處理，最常用的活化劑為碳酸鈉。這一過程的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理簡單示意 如下Ca2+ 一蒙脫石 +Na2C03 -Na+ 一蒙脫石 +CaC03+（4）粘土的粘結(jié)機(jī)理粘土在水中形成的粘土 -水體系是膠體，帶負(fù)電的粘土顆粒將極性水分子吸

13、引在自己的周圍，形成膠 團(tuán)的水化膜，依靠粘土顆粒間的公共水化膜，通過其中的水化陽離子所起的“橋”或鍵的作用，使粘土顆 粒相互結(jié)合起來，在水化膜中處在吸附層的水分子被粘土質(zhì)點(diǎn)表面吸附得很緊，而處于擴(kuò)散層中的水分子 較松，公共水化膜就是粘土膠粒間的公共擴(kuò)散層。粘土和水量比例適宜時(shí)，才能獲得最佳的濕態(tài)粘結(jié)力 （圖）。一般說來，粘土顆粒所帶電荷愈多或粘土顆粒愈細(xì)小，比表面積愈大，則濕粘結(jié)力愈大。關(guān)于粘土顆粒與砂粒之間的粘結(jié)則被解釋為：砂粒因自然破碎及其在混碾過程中產(chǎn)生新的破碎面而帶 微弱負(fù)電，也能使極性水分子在其周圍規(guī)則地定向排列。這樣，粘土顆粒與砂粒之間的公共水化膜，通過 其中水化陽離子的“橋或鍵的

14、作用，使粘土砂獲得濕態(tài)強(qiáng)度。（5）附加物3.濕型砂的混制工藝及舊砂的處理生產(chǎn)中常用的混砂機(jī)有碾輪式 （vertical wheel sand muller） 、擺輪式 （horizontal wheel sand muller ， speed muller） 、葉片式 （blade mixer） 等。各有優(yōu)缺點(diǎn)。生產(chǎn) 1t 鑄件約需要 5-10t 濕型型砂，配制型砂時(shí)都盡量回用舊砂 （即重復(fù)使用過的型砂 ） ，即經(jīng)濟(jì)也是 保護(hù)環(huán)境的需要。但簡單地重復(fù)使用舊砂，會使型砂性能變壞，鑄件質(zhì)量下降。必須了解舊砂的特性，掌 握其性能變化的規(guī)律，采取必要措施，才能保證和穩(wěn)定型砂的性能?；焐皶r(shí)還需向舊砂中補(bǔ)

15、充加入新砂、 膨潤土、煤粉和水等材料，才能使混制出的型砂性能符合要求。4粘土濕型的緊實(shí)工藝（1）對型 （ 芯）砂緊實(shí)度的要求1）緊實(shí)度對鑄型性能的影響 型砂需要緊實(shí)才能成為整體的砂型。 型砂的緊實(shí)程度常用緊實(shí)度 （ 密 度）和孔隙度表示。緊實(shí)度影響著鑄型的強(qiáng)度和透氣性。緊實(shí)度越大，鑄型強(qiáng)度越大，透氣性越差。緊 實(shí)度高，蓄熱系數(shù)也高，加快了金屬的凝固冷卻速度，改善了鑄件的內(nèi)在質(zhì)量，組織更為致密，鑄件 尺寸精確，力學(xué)性能有所提高。對高壓造型法的研究表明，鑄型緊實(shí)度高，澆注時(shí)型壁移動量小，鑄 件尺寸精確，表面光潔。因此，鑄件可以做得更薄，進(jìn)而減輕鑄件機(jī)器重量。2）型砂緊實(shí)度的要求 要求鑄型緊實(shí)度高且

16、均勻。高壓造型法由于鑄型緊實(shí)度高，其鑄型性能和 鑄件質(zhì)量普遍好于中低壓造型。高壓造型法的目的就在于制出均勻的高緊實(shí)度鑄型。理論和實(shí)驗(yàn)研究 證明其壓實(shí)方法和壓頭形式對緊實(shí)度有很大的影響。對濕型而言，通常有震擊緊實(shí)、震壓緊實(shí)、壓實(shí)、 微震壓實(shí)和高壓緊實(shí)等，下面簡單介紹其緊實(shí)方法。（ 2）震擊緊實(shí)和震壓緊實(shí)震擊緊實(shí)用震擊造型機(jī)來完成。多以壓縮空氣為動力，利用震擊動能和慣性使型砂緊實(shí)如圖 2-3 所示。將砂箱 1 放在模板 2 上，型板固定于震擊工作臺，與震擊活塞 3 相連， 4 為震擊氣缸。砂箱內(nèi)裝滿型砂后，打開進(jìn)氣閥，使壓縮空氣進(jìn)入震擊氣缸，推動活塞上升。活塞升高 超過排氣孔時(shí)，壓縮空氣由排氣孔逸

17、出，氣缸中的壓力突然下降，此時(shí)震擊活塞連同砂箱模板下落， 與震擊氣缸發(fā)生撞擊，砂箱中的型砂由于慣性力的作用而互相緊實(shí)。而后因出氣孔堵住，進(jìn)氣孔進(jìn)入 的壓縮空氣壓力超過砂箱型板活塞等的重量，使工作臺上升，如此連續(xù)震擊，使型砂得以緊實(shí)。震擊高度一般為3060mn,震擊次數(shù) 3050/min次為宜，一般不超過80次。震擊緊實(shí)適用于大砂箱，砂箱高度不低于 150mm否則緊實(shí)效果不好。其型砂緊實(shí)度沿砂箱高度是上松下緊，頂部型砂緊實(shí)度幾乎 與震前一樣。為了克服震擊緊實(shí)砂箱上部型砂緊實(shí)度太松的缺點(diǎn)，可以先震擊使底部型砂緊實(shí)，再對頂部型砂 補(bǔ)充壓實(shí)。這種經(jīng)震擊后再加壓的造型機(jī)叫做震壓造型機(jī)。震壓緊實(shí)型砂的緊實(shí)

18、度分布好，特別是在 砂箱不太高的情況下，壓實(shí)的影響可以達(dá)到分型面，這樣可以大大減少震擊次數(shù)，從而提高勞動生產(chǎn) 率，節(jié)約能耗。但由于補(bǔ)加壓實(shí)以壓縮空氣為動力，比壓較低，故多用于中小砂箱的型砂緊實(shí)。震擊 造型機(jī)和震壓造型機(jī)的結(jié)構(gòu)都比較簡單，操作維修方便，適用性強(qiáng)，一般中小型鑄件都適用。但是震 擊式造型機(jī)工作時(shí)噪音太大，強(qiáng)烈的震動也對廠房建筑提出了較高的標(biāo)準(zhǔn)。（ 3）壓實(shí)、微震壓實(shí)和高壓緊實(shí)壓實(shí)緊實(shí)是通過壓實(shí)造型機(jī)來完成的，多以壓縮空氣為動力對型砂壓實(shí)緊實(shí)，其工作原理如圖 2-4 所示。打開進(jìn)氣閥，壓縮空氣由進(jìn)氣孔進(jìn)入壓實(shí)氣缸4，將活塞 3 舉起，當(dāng)砂箱 2 內(nèi)的型砂碰到壓頭 1 時(shí)，就發(fā)生壓實(shí)作用

19、。型砂壓實(shí)后，打開排氣閥，氣缸中的壓縮空 氣排出，活塞立即下降，壓實(shí)工作完成。這種緊實(shí)較震擊緊實(shí)的效率高，噪音很小，機(jī)器結(jié)構(gòu)也很簡單。缺點(diǎn)是型砂緊實(shí)度不均勻，上緊下松。適用于砂箱高度不超過150mm而底面積一般不超過800 X600m m的鑄型。微震壓實(shí)造型是在型砂受壓的同時(shí)，模板、砂箱和型砂作高頻小振幅（10-13 Hz, 3-8mm,普通震擊造型的震擊頻率和振幅分別為1.1-3.3 HZ , 30-80mm）的一種造型方法，其原理如圖2-5所示。當(dāng)壓縮空氣經(jīng)過工作臺的進(jìn)氣孔進(jìn)入微震氣缸后 （ 圖 a） ，在壓縮空氣的壓力作用下，微震活塞與固定在工作 臺上的模板、砂箱上升；同時(shí)壓縮空氣的壓力

20、還使微震氣缸向下運(yùn)動，壓縮微壓氣缸下的彈簧（圖 b）；當(dāng)微震活塞上升至打開排氣孔時(shí) （ 排氣孔面積是進(jìn)氣孔的 67 倍 ） ，缸內(nèi)氣壓迅速降低，工作臺等靠自 重下落，而微震氣缸受彈簧作用上升，二者發(fā)生撞擊（ 圖 c） ，使砂箱內(nèi)的型砂獲得一次緊實(shí)。這樣多次重復(fù)，型砂就能較為迅速地達(dá)到預(yù)定的緊實(shí)度要求。微震壓實(shí)造型比單純壓實(shí)效果好， 在相同壓力下， 能獲得更高的緊實(shí)度， 相當(dāng)于提高比壓 3050%， 而且砂型的緊實(shí)度分布比較均勻；生產(chǎn)率高，每小時(shí)可達(dá) 120 箱以上，鑄件質(zhì)量較好；震擊噪音小， 勞動條件好，并可降低對廠房基礎(chǔ)的要求；機(jī)器使用可靠，維修方便，價(jià)格也比較低廉。其主要缺點(diǎn) 是仍有一定的

21、噪音。微震壓實(shí)造型在中小鑄件的生產(chǎn)中已得到較為廣泛的應(yīng) 用。 （圖 2 5 氣動微震造型工作原理）上述壓實(shí)造型是中低壓壓實(shí)，其壓實(shí)比壓為 0.4MPa 左右。近年來，國內(nèi)外大量發(fā)展和采用高壓壓 實(shí)造型機(jī)。用高壓造型機(jī)造型時(shí)，由于壓實(shí)比壓提高到 0.7Mpa 以上，砂型硬度、緊實(shí)度和強(qiáng)度都大為 提高， 沿砂箱高度方向的緊實(shí)度分布得到有所改善，砂型輪廓清晰， 可以得到尺寸比較準(zhǔn)確的鑄件 （可達(dá)CT78級），表面光潔（Ramax3.22.5卩m）;由于鑄型緊實(shí)度高，蓄熱系數(shù)也高，加快了金屬凝 固、冷卻速度，改善了鑄件內(nèi)部質(zhì)量，提高了力學(xué)性能；節(jié)約金屬，減少加工余量及費(fèi)用；壓實(shí)緊砂工藝簡單、生產(chǎn)率高（

22、200300箱砂型/h）,易于機(jī)械化，噪音小，勞動強(qiáng)度低；適應(yīng)性強(qiáng)，能制造復(fù)雜、較大的鑄件。其缺點(diǎn)是機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)線投資大;要求工藝裝備精度高，剛性大;要求有 較高的設(shè)備維修保養(yǎng)能力。高壓造型適用于成批大量生產(chǎn)、砂箱尺寸較大、鑄件較復(fù)雜及要求較小的 尺寸公差和表面粗糙度低的鑄件的生產(chǎn)。（4）氣流沖砂緊實(shí)氣流沖擊緊實(shí)造型是將壓力為0.40.6 MPa的壓縮空氣以均勻的氣流沖擊型砂表面,使型砂緊實(shí)的造型新方法（圖 2-6 ）。鑄型的緊實(shí)機(jī)構(gòu)采用脈沖發(fā)生器（沖擊頭）,其結(jié)構(gòu)似儲 氣罐（圖2-6a），內(nèi)有一小室 3，室內(nèi)壓縮空氣壓力通常為0.40.6 MPa稱為過剩壓力。小室外部壓縮空氣壓力通常比

23、室內(nèi)空氣壓力低0.1 MPa稱為儲氣罐壓力。砂箱 7和輔助框6充滿型砂，移到?jīng)_擊頭下邊并被壓緊后，打開單向快開閥2，室內(nèi)壓縮空氣的過剩壓力驟然下降，強(qiáng)制打開隔膜閥5，使壓縮空氣迅速加速而產(chǎn)生氣流沖擊，繼而由于空氣急劇膨脹而形成壓力波，其速度可達(dá)800m/s 以上；壓力波在若干毫秒內(nèi)穿透整個砂型，使砂型緊實(shí)。氣流沖擊造型的主要優(yōu)點(diǎn)是：砂型緊實(shí)度均勻，砂型硬度高，鑄件尺寸精度和光潔程度都得到提 高；造型機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，噪音??；生產(chǎn)率高，勞動條件好；砂型充填性好，吃砂量少，可節(jié)約型砂及混 砂能耗；適應(yīng)性強(qiáng)，既可利用高壓造型型砂，也可利用普通機(jī)器造型型砂。缺點(diǎn)是仍然有一定的噪音； 砂箱或芯盒必須有足夠的強(qiáng)

24、度和剛度。（三）鈉水玻璃砂型 鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的無機(jī)化學(xué)粘結(jié)劑是鈉水玻璃。此類型芯砂與粘土砂比較，有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）型（芯）砂流動性好，易于緊實(shí)，故造型（芯）勞動強(qiáng)度低。（2）硬化快，強(qiáng)度較高，可簡化造型（芯）工藝，縮短生產(chǎn)周期，提高勞動生產(chǎn)率。（3）可在型 （ 芯） 硬化后起模，型、芯尺寸精度高。（4）可取消或縮短烘烤時(shí)間，降低能耗，改善工作環(huán)境和工作條件。1 鈉水玻璃粘結(jié)劑水玻璃是各種聚硅酸鹽水溶液的通稱。鑄造上最常用的是鈉水玻璃（Sodiumsilicate water glass），因其便宜，來源充足；其次為鉀水玻璃，此外還有鋰水玻璃、鉀鈉水玻璃、季銨鹽水玻璃等，分別是硅酸 鈉（N

25、a20 mSi02）、硅酸鉀（K20, nSi02）、硅酸鋰（Li20 mSi02）、硅酸鉀鈉（mK20 - Na20 - nSi02）、季銨 鹽的水溶液。硅酸鈉是弱酸強(qiáng)堿鹽，干態(tài)時(shí)為白色或灰白色團(tuán)塊或粉末，溶于水時(shí)，純的鈉水玻璃外觀為無色粘稠液體，由于含鐵鹽而呈灰色或綠色，pH值一般在11-13。鈉水玻璃的化學(xué)式為 Na20 mSi02 nH20。鈉水玻璃有幾個重要參數(shù)，直接影響它的化學(xué)和物理性質(zhì)，也直接影響鈉水玻璃砂的工藝性能，這就 是鈉水玻璃的模數(shù)、密度、含固量和粘度等。（1）模數(shù)鈉水玻璃中Si02和Na20的摩爾數(shù)之比稱為模數(shù)，用M來表示。模數(shù)的大小僅表示鈉水玻璃中SiO2、Na20的

26、摩爾數(shù)之比，并不表示鈉水玻璃中硅酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。但是模數(shù)改變，鈉水玻璃結(jié)構(gòu)及其物理一化學(xué)性質(zhì)也會發(fā)生變化，因?yàn)槟?shù)的大小直接影響硅酸陰離子的聚合度，聚合度越高，模數(shù)也越大。模數(shù)越 高，作為芯 （ 型） 砂粘結(jié)劑時(shí)的硬化速度也越快，達(dá)到最高強(qiáng)度的時(shí)間也越短。但過高的模數(shù)，將使芯（ 型）砂的保存性差，不適于造型和造芯。鈉水玻璃模數(shù)可以通過化學(xué)的方法降低或提高。降低鈉水玻璃模數(shù)可加入適量的 NaOH以提高水玻璃中Na20的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而相對地減少 Si02的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。鑄造生產(chǎn)中，吹 C02硬化時(shí)常用模數(shù)為 2的鈉水 玻璃。（ 2）密度、含固量和粘度鈉水玻璃的密度 P取決于鈉水玻璃中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而不

27、是它的模數(shù)，因?yàn)镹a2O（ 62）和Si02（60）（括號中數(shù)值為相對分子質(zhì)量 ）的相對分子質(zhì)量數(shù)值很近似。密度低，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，含固量少，不宜用作 型（芯）砂粘結(jié)劑；反之，密度過大，粘稠，也不便定量和不利與砂子混合。鑄造上通常采用密度為 132-1 68g/ cm3或波美度35-54的鈉水玻璃。2。鈉水玻璃砂的硬化機(jī)理 硅酸鈉是弱酸強(qiáng)堿鹽，在水溶液中幾乎完全電離，所以鈉水玻璃實(shí)際是部分電離的聚硅酸負(fù)離子和鈉 離子在水中的分散體系。不同硅酸鹽負(fù)離子的平衡是錯綜復(fù)雜的，它取決于pH 值、模數(shù)和溫度，在若干特有的反應(yīng)過程中達(dá)到平衡。其中最有意義的反應(yīng)是硅酸鈉（以=Si-0-Na表示）的鈉-氧鍵水

28、解 （hydrolysis）（ 向右進(jìn)行 ）和酸-堿反應(yīng) （向左進(jìn)行 ）. ，硅氧烷鏈 （Si-0-Si（siloxane linkage） 沿線性方向生 長，就形成高聚物 （polymcr） ；當(dāng)它在三維空間任意生長時(shí)，就形成凝膠 （gel） ，這就導(dǎo)致了鈉水玻璃的硬 化。如果沒有任何膠凝作用的影響，鈉水玻璃則可保存很長時(shí)間，但它對引起平衡變化的任何因素卻非常 敏感，這一潛在不穩(wěn)定特性，通常被用來加速鈉水玻璃的縮聚，以形成堅(jiān)硬的三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使型砂粘 結(jié)在一起。鑄造生產(chǎn)中常用的一些硬化方法，都是加入能直接或間接影響上述反應(yīng)平衡點(diǎn)的氣態(tài)、液態(tài)或粉狀固 化劑，與0H作用，從而降低 pH值，或靠

29、失水，或靠上述二者的復(fù)合作用來達(dá)到硬化。（1）加熱硬化 失水發(fā)生由液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變凡是能去除鈉水玻璃中水分的方法，如加熱烘干、吹熱空氣或干燥的壓縮空氣、真空脫水、微波照射 以及加入產(chǎn)生放熱反應(yīng)的化合物等都可使鈉水玻璃硬化。圖是Na20、Si02和H20三元系統(tǒng)的常溫狀態(tài)圖。其中鑄造行業(yè)所用的商品液體鈉水玻璃，是圖中陰影部分 （區(qū)域 9， M=2.03.3 ， p=1217gcm3）， 當(dāng)這種水玻璃與砂混合制成砂芯（型）時(shí)，如果用加熱 （或用熱空氣 ）方式硬化，會按圖中帶箭頭虛線指示的方向，液體鈉水玻璃先變成粘稠液體，接著成為半固體，再變成脫水液體。（2）化學(xué)反應(yīng)形成新的產(chǎn)物鈉水玻璃在 pH 值

30、大于 10 以上很穩(wěn)定，加入適量酸性或具有潛在酸性的物質(zhì)時(shí)，其pH 值降低，穩(wěn)定性下降，使水解和縮聚過程加速進(jìn)行。圖為pH值對鈉水玻璃膠凝時(shí)間的影響曲線，曲線呈大寫“N”字形，即著名的“ N曲線”。膠凝速度最快的pH值，亦即曲線的最低點(diǎn)在 6.8到7.1之間；鈉水玻璃穩(wěn)定性最好、膠凝速度非常慢的pH值，也就是曲線的最高點(diǎn)，在 3.2-3.9 和 10以上。A）吹C02硬化C02與鈉水玻璃中的水作用形成碳酸：+ 2-CO2 + H20 2H+ + C03 2-產(chǎn)生的H+使表面鈉水玻璃的 pH值不斷降低，并達(dá)到迅速硬化。鈉水玻璃同C02反應(yīng)，消耗 Na20,把凝膠化的水玻璃推到圖的不穩(wěn)定液體和凝膠

31、區(qū)域（圖區(qū)域11）。這種 Si02 凝膠含 $i02 高，并使砂芯和砂型建立強(qiáng)度。C02是一種脫水能力相當(dāng)強(qiáng)的氣體，從砂粒周圍流過，C02與粘結(jié)劑接觸面積大，使鈉水玻璃部分失水，因此， C02 硬化既有鈉水玻璃的物理脫水作用，也有化學(xué)反應(yīng)，兩種機(jī)理難以截然分開，通常其粘結(jié) 是兩種作用的結(jié)果。 （哪一種作用占主導(dǎo)地位 ?）采用C02法硬化，有人認(rèn)為僅發(fā)揮了鈉水玻璃粘結(jié)性能的10%,:因此不得不把砂中鈉水玻璃加入量提高到6% -7 % （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。圖所示為C02硬化后包裹在砂粒表面的鈉水玻璃膜的結(jié)構(gòu)模型，膜由兩層組 成，表層I的主要成分是硅酸膠體以及 Na2C03和NaHC03吉晶（粉化即白霜）

32、，里層n的主要成分是尚未反 應(yīng)的硅酸鈉膠體。B）有機(jī)酯液態(tài)硬化劑酯促使鈉水玻璃砂硬化建立強(qiáng)度分兩階段,酯使鈉水玻璃膠凝化,產(chǎn)生強(qiáng)度；最終強(qiáng)度來自硅酸鈉脫 水。用酯硬化時(shí),酯在鈉水玻璃中進(jìn)行水解生成有機(jī)酸和醇,有機(jī)酸提供氫離子,其反應(yīng)通式是RCOOR+H2ORCOOH+ROHRCOC與鈉水玻璃電離的鈉離子 Na+發(fā)生皂化反應(yīng)，生成脂肪酸鈉；H+與鈉水玻璃的OH第合，均有利于酯的進(jìn)一步水解和使鈉水玻璃析出硅酸溶膠,并促使朝著生成大的凝聚的硅酸分子方向移動,當(dāng)它在三 維空間任意生長時(shí),就形成凝膠,這就導(dǎo)致鈉水玻璃硬化。（3）不同硬化方法所得鈉水玻璃砂的強(qiáng)度是不同的。其原因?yàn)?所得到的粘結(jié)劑膜組織的密

33、度和有序性排列不同，因而影響強(qiáng)度的大小，其順序?yàn)榧訜嵊不?、酯硬化、鉻鐵渣硬化、 CO2硬化，相應(yīng)的粘結(jié)膜的內(nèi)聚強(qiáng)度為41MPa 29.8MPa、20.5MPa、14.9MPa；所得鈉水玻璃的凝膠膠粒大小明顯不同 ，C02硬化的膠粒直 徑為0.2 0.48卩m酯硬化的為0.07- 0.18卩m真空硬化的為0.06- 0.16卩m加熱硬化的只有0.035- 0.04卩m因而強(qiáng)度會明顯不同。（四）其它類型的砂型還可使用硅溶膠、植物油、樹脂等作為粘結(jié)劑形成不同類型的砂型。二、砂型 （芯 ）的烘干、合箱與澆注1、砂型 （芯）的烘干1 ）表面烘干:為了縮短生產(chǎn)周期，減少燃料消耗，有利于組織流水作業(yè)，在保證

34、質(zhì)量的條件下， 應(yīng)盡量應(yīng)用表面烘干。表面烘干的方法主要有噴燈火焰烘干、移動式焦碳爐或煤氣爐烘干、紅外線輻 射烘干以及高頻干燥爐烘干和微波技術(shù)烘干。2）體烘干:大型和較重要的砂型 （芯）都要進(jìn)行整體烘干，一般在周期作業(yè)或連續(xù)作業(yè)的烘干爐中 進(jìn)行。周期式烘干爐有臺車室式烘干爐和抽屜式烘干爐。前者用于大中型砂型（芯）的烘干，后者用于較小砂芯的烘干。連續(xù)式烘干爐用在批量生產(chǎn)的鑄造車間，這種烘干爐有臥式和立式兩種，后者占地 面積小。爐內(nèi)各部位按烘干規(guī)范的要求保持確定的溫度和運(yùn)行時(shí)間，使砂芯逐漸升溫、保溫和降溫冷 卻。所以，烘干操作可連續(xù)地進(jìn)行，效率高于周期式烘干爐。2、合箱合箱就是把砂型和砂芯按要求組合

35、為鑄型的過程。鑄型的合箱是制備鑄型的最后工序，合箱質(zhì)量 不高，鑄件形狀、尺寸和表面質(zhì)量就得不到保證，甚至?xí)蚱?、錯箱、抬箱跑火等原因而使鑄件報(bào) 廢。合箱一般按以下步驟進(jìn)行:1）全面檢查、 清掃、修理所有的砂型和砂芯， 特別要注意檢查砂芯的烘干程度和通氣道是否暢通。 不符合要求者，應(yīng)進(jìn)行返修或廢棄。下芯次序依次將砂芯裝入砂型，嚴(yán)格檢查，保證鑄件壁厚、砂芯固定、芯頭排氣和填補(bǔ)接縫處 的間隙。無牢固支撐的砂芯，要用芯撐在上下和四周加固，防止砂芯在澆注時(shí)移動、漂浮。裝在上箱 的砂芯，要插栓吊緊，砂芯與砂芯之間接縫相對較大時(shí)，需使用填補(bǔ)料修平，并用噴燈烘干。仔細(xì)清除型內(nèi)散砂，全面檢查下芯質(zhì)量，在分型面

36、上沿型腔外圍放上一圈泥條或石棉繩，保證 合箱后分型面密合，避免液態(tài)金屬從分型面間隙流出。放上壓鐵或用螺栓、金屬卡子固緊鑄型。 放好澆口杯、 冒口圈，在分型面四周接縫處抹上砂泥， 防止跑火。最后全面清理場地，以便安全方便地澆注。3、澆注1) 澆注前的準(zhǔn)備工作 鑄型合箱緊固后澆注前應(yīng)做好下述澆注準(zhǔn)備工作：了解澆注合金的種類、 牌號、待澆注鑄型的數(shù)量和估算所需金屬液的重量；檢查澆包的修理質(zhì)量、烘干預(yù)熱情況及其運(yùn)輸與 傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的靈活性和可靠性；熟悉各種鑄型在車間所處的位置，以便確定澆注次序；檢查冒口、冒口 圈的安放及鑄型的緊固情況；清理澆注場地，確保澆注安全。2) 澆注工藝 為了獲得合格鑄件，必須控制

37、澆注溫度、澆注速度，嚴(yán)格遵守澆注操作規(guī)程。澆注溫度：應(yīng)根據(jù)合金的種類、鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型特點(diǎn)確定合理的澆注溫度范圍。金屬液由爐 中注入澆包時(shí)，溫度都會降低。為了減小包內(nèi)降溫，修好的澆包一定要充分烘干，澆注前需預(yù)熱；盡 量避免倒包，減少金屬液在包中的停留時(shí)間和縮短運(yùn)輸距離；澆包壁可采用高效保溫材料，金屬液出 爐后，在包內(nèi)液面加保溫集渣覆蓋劑；加強(qiáng)測溫，嚴(yán)格監(jiān)控金屬液在包內(nèi)的降溫情況和澆注溫度。澆注要點(diǎn)：澆注前需除去澆包中金屬液面上的熔渣；根據(jù)規(guī)定的速度和時(shí)間范圍進(jìn)行澆注； 澆注時(shí)應(yīng)避免金屬液流的飛濺和中斷；開始慢澆，且不能直沖澆口，以免沖毀砂型；中間快澆，以充 滿澆注系統(tǒng)；澆口杯中應(yīng)始終保持一定數(shù)量

38、的金屬液，防止渣、氣進(jìn)入鑄型；快充滿時(shí)應(yīng)慢澆，防止 溢出和減小抬箱力。有冒口的鑄型，澆注后期應(yīng)進(jìn)行點(diǎn)澆和補(bǔ)澆。澆注后應(yīng)注意引燃從鑄型排出的氣 體。待鑄件凝固完畢，及時(shí)卸除壓鐵和箱卡，以減少鑄件收縮阻力，避免裂紋。三、鑄件的落砂、清理及后處理1、鑄件的落砂鑄件凝固冷卻到一定溫度后，把鑄件從砂箱中取出，去掉鑄件表面及內(nèi)腔中的型砂和芯砂， 落砂 通常分為人工落砂和機(jī)械落砂兩種。1) 人工落砂 在一般鑄造車間， 由澆注場地人工就地落砂。 這主要用于單件小批生產(chǎn)， 對于有色 合金鑄件，基本上都采用手工落砂。2) 機(jī)械落砂 在機(jī)械化生產(chǎn)線上， 通常采用機(jī)械化落砂。 它是把鑄件放在震動落砂機(jī)上通過震動 使砂

39、子下落。機(jī)械落砂效率高，但機(jī)械易損壞，維修調(diào)整困難，而且噪音大。3) 清除砂芯的方法 生產(chǎn)中常采用下述清砂除芯方法：水力清砂除芯 ：它是利用高壓水來切割、沖刷鑄件上殘留的芯砂與粘砂的一種有效方法。該法 無粉塵，改善了勞動條件；生產(chǎn)效率高，為手工清砂的 510 倍。缺點(diǎn)是需要龐大的沉淀池和濕砂干燥 設(shè)備。為了提高清砂效果，特別是清理鑄鋼件芯砂時(shí)，可在高壓水射流中加入砂子，這種方法還可部 分地用來清理鑄件表面的粘砂，稱為水砂清砂法。水爆清砂除芯： 待鑄件冷卻到適當(dāng)溫度，從鑄型中取出立即浸入水中，水迅速進(jìn)入砂芯，急劇 汽化膨脹，當(dāng)水汽達(dá)到一定壓力后便產(chǎn)生爆炸，使砂芯爆裂而脫離鑄件。水爆清砂設(shè)備主要是

40、水爆池 和吊車，設(shè)備簡單。2、鑄件的清理為了提高鑄件表面質(zhì)量，還需進(jìn)一步對鑄件進(jìn)行清理，切除澆冒口，打磨毛刺并進(jìn)行吹砂。1）澆冒口的切除 鑄件必須除去澆注系統(tǒng)和冒口。對于中小型鑄鐵件，可用錘打掉澆冒口。鑄鋼件一般用氧氣切割或電弧切割來去掉澆冒口。不能用氣割法切除澆冒口的鑄鋼件和大部分鋁鎂合金鑄件，采用車床、圓盤鋸及帶鋸等進(jìn)行切割。在大批量生產(chǎn)中，許多定型鑄鐵、鑄鋼生產(chǎn)線都采用專用 澆冒口切除線，甚至配備專用機(jī)器人或機(jī)械手來完成。2）鑄件的表面清理包括去除鑄件內(nèi)外表面的粘砂、分型面和芯頭處的披縫、毛刺、冒口切除痕跡。其方法有：手工清理：適用于單件、小批量和形狀復(fù)雜的零件；滾筒清理：將鑄件裝入滾筒

41、，利用鑄件之間以及鑄件與附加角鐵之間的磨擦、碰撞來去除鑄件 表面粘砂、毛刺和氧化鐵皮。其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，清理效果較好；缺點(diǎn)是生產(chǎn)率低，噪音大。 適合于中小型鑄造車間；噴、拋丸清理：噴丸清理是用 4.905.88MPa的壓縮空氣，使彈丸從噴嘴以5070m/s的高速噴射到鑄件表面，將粘附在鑄件表面的型砂、氧化皮等清除掉。拋丸清理是用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將彈丸以6080m/s的速度呈扇形擴(kuò)散角拋射到鑄件表面進(jìn)行清理。3、鑄件表面處理有些鑄件經(jīng)過上述處理以后，還需進(jìn)行表面處理。如鎂合金鑄件在吹砂后，需進(jìn)行表面氧化處理， 在表面生成一層致密而的薄膜，防止或減輕鎂合金在使用過程中產(chǎn)生腐蝕。鑄鐵件、鑄鋼件

42、在檢驗(yàn)合 格入庫前，需涂上底漆，以防生銹，并作為進(jìn)一步油漆的底漆。四、鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)與缺陷修補(bǔ)鑄件質(zhì)量包括鑄件的內(nèi)在質(zhì)量、外表質(zhì)量、使用質(zhì)量等。其具體要求，一般在零件圖和有關(guān)技術(shù) 文件中都有明確規(guī)定。為了保證鑄件質(zhì)量，鑄造生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，特別是清理后，都要進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。 凡是有缺陷的鑄件，經(jīng)修補(bǔ)后能滿足要求，不影響使用者均應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)。1、鑄造缺陷的檢驗(yàn)1）外觀缺陷的檢驗(yàn)檢查時(shí)用肉眼或借助放大鏡及尖嘴錘等工具，觀察尋找暴露在鑄件外表的缺陷，如裂紋、表面氣孔和縮孔、粘砂等缺陷；利用量具、樣板和工作平臺等檢驗(yàn)鑄件尺寸是否符合圖 紙要求，借助各種稱量工具來檢驗(yàn)鑄件重量是否在允許的偏差范圍內(nèi)。2）表面缺陷

43、檢驗(yàn)熒光探傷法：把鑄件浸泡在熒光液中，由于毛細(xì)現(xiàn)象，熒光液滲透入鑄件表面缺陷處，然后取出鑄件并擦凈，置于紫外線（水銀石英燈）照射下。利用熒光液經(jīng)紫外線照射發(fā)光的原理，可判斷表面裂紋等缺陷的部位，如圖2-9所示。著色法：利用液體的滲透性質(zhì)，在被檢鑄件的表面涂上一層滲透性很好的著色液（如煤油、丙酮、顏料等的混合物），待液體滲透入表面缺陷處，擦去面上的著色液，噴上一層鋅白等白色顯示粉液，這時(shí)殘留在缺陷孔隙處的著色劑又被吸到表面顯示粉上來，呈現(xiàn)出缺陷的形狀。3）內(nèi)部缺陷檢驗(yàn) 射線檢驗(yàn)：可發(fā)現(xiàn)鑄件內(nèi)部缺陷，如氣孔、縮孔、裂紋、夾雜等。圖2-10所示為射線檢驗(yàn)示意圖。對重要鑄件，如國防工業(yè)用I類鑄件，一般

44、都要經(jīng)過100%的射線檢驗(yàn)。常用的射線有：X射線和 射線。前者的穿透力不如后者，但靈敏度高于后者，這些射線能穿透金屬，使底片感光。射線穿透 物體時(shí)，與物體中的原子相互作用，射線的能量不斷地被吸收和散射而逐漸衰減。物體的密度越大， 能量衰減越快，鑄件中孔洞、夾雜等的密度遠(yuǎn)低于金屬密度，射線與這些缺陷作用時(shí)，衰減較小，在底片上的能量比無缺陷部位大，因而，能在底片上顯示出缺陷的形狀。（圖2 9熒光探傷示意圖，圖2-10 射線檢驗(yàn)示意圖）超聲波檢驗(yàn)：也可發(fā)現(xiàn)鑄件內(nèi)部缺陷，如氣孔、裂紋、夾雜、縮松等。對鑄鋼件，用此法可探測壁厚最大（1000mm的一種方法。超聲波檢驗(yàn)用的工作頻率常在1MHZ以上。超聲波從

45、一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時(shí)在界面上會產(chǎn)生反射，特別當(dāng)超聲由金屬傳向空氣時(shí)差不多有99%從界面反射回去。超聲波檢驗(yàn)就是應(yīng)用這一特性來發(fā)現(xiàn)鑄件內(nèi)部缺陷的。當(dāng)探頭在鑄件上緩慢移動時(shí)，如鑄件無缺陷， 則在示波屏上只出現(xiàn)探測面上反射的T波和底面上反射形成的B波；如鑄件上某部位有缺陷，則還出現(xiàn)因缺陷反射的 F波，如圖2-11所示，缺陷越大， F波的高度也越大，從而可確定鑄件中缺陷的位置 及嚴(yán)重程度。壓力試驗(yàn)：對高壓、真空用的鑄件，如泵體、閥門等，需做壓力試驗(yàn)，以檢查鑄件是否存在孔洞缺陷。試驗(yàn)時(shí)將有一定壓力的空氣（或水、油等）通入被密封的鑄件內(nèi)腔中，如鑄件有穿透的裂紋、孔洞等，就會出現(xiàn)滲漏，從而發(fā)現(xiàn)缺陷位置

46、。試驗(yàn)壓力通常要超過鑄件工作壓力的3050%,這對鑄件也是一種強(qiáng)度考核。當(dāng)鑄件不易構(gòu)成密封空腔，從而無法進(jìn)行壓力試驗(yàn)時(shí)，可用滲透煤油的方法檢驗(yàn)鑄件的致密性。（圖2-11 超聲波檢驗(yàn)示意圖）2、鑄件缺陷的修補(bǔ)鑄件出現(xiàn)缺陷并不等于鑄件報(bào)廢，根據(jù)鑄件的設(shè)計(jì)要求，在滿足使用的情況下，能修補(bǔ)的要進(jìn)行 修補(bǔ)。常見的鑄件修補(bǔ)方法有三種：用膩?zhàn)雍铜h(huán)氧樹脂修補(bǔ)、焊接修補(bǔ)和浸滲修補(bǔ)。1）用膩?zhàn)雍铜h(huán)氧樹脂修補(bǔ)：對鑄件不十分重要但又有裝飾意義的部位上發(fā)現(xiàn)的孔眼類缺陷，可根 據(jù)鑄件的顏色來配制膩?zhàn)佑枰孕扪a(bǔ)。對于鑄鐵件，可使用鐵粉、水玻璃和水泥配制；對于鑄鋁件，可 使用鋁粉、高效粘接劑配制；對于鑄件的非加工面、靜止面和非

47、主要位置上的缺陷以及油箱、油池的 漏油缺陷等，可用環(huán)氧樹脂粘補(bǔ)劑修補(bǔ)。2）焊接修補(bǔ)：這是最常見的鑄件修補(bǔ)手段。電弧焊主要用于焊補(bǔ)鑄鋼件缺陷。一般不需預(yù)熱即可 焊補(bǔ)，但鑄件重要部位，或者結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，需要焊補(bǔ)較多的金屬時(shí)，為防止和消除內(nèi)應(yīng)力，提高堆焊 金屬的塑性和降低硬度，需在焊前預(yù)熱和焊后退火。氣焊大多數(shù)用來焊補(bǔ)鑄鐵和有色金屬鑄件。鑄鐵較脆，為防止補(bǔ)焊時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和裂紋，往往需緩慢預(yù)熱至500550 C,焊后緩冷至 50100 C,形狀復(fù)雜的鑄鐵件，焊后還需在700800 C下退火。鋁鎂合金鑄件補(bǔ)焊時(shí)，為了防止氧化，常采用氬弧焊，并且對焊接工藝有嚴(yán)格的要求，否則，補(bǔ)焊過程中也會產(chǎn)生缺陷。3）浸滲

48、補(bǔ)焊：浸滲是解決鑄件滲漏問題的新技術(shù)。它是將呈膠狀的浸滲劑滲入鑄件的孔隙，然后 使浸滲劑硬化，與鑄件孔隙內(nèi)壁聯(lián)成一體，從而達(dá)到堵漏目的。常用的浸滲劑有水玻璃型和合成樹脂 型兩大類。目前，國內(nèi)一般應(yīng)用真空加壓法對鑄件進(jìn)行整體修補(bǔ)。鑄件裝入專用的籠子內(nèi)后放入浸滲 罐內(nèi)，抽真空1.52min（壓力低于5KPa），注入浸滲液淹沒鑄件，使浸滲劑滲入到缺陷孔隙中，然后通 入0.50.7MPa的壓縮空氣，保壓 20min，進(jìn)一步加強(qiáng)浸滲效果。取出鑄件，清洗干凈，待浸滲液固化 即可。第 2 節(jié) 金屬型鑄造一、金屬型鑄造方法、特點(diǎn)及熱規(guī)范的確定（ 1）成形方法 金屬型鑄造是利用重力將液態(tài)金屬澆入金屬材質(zhì)的鑄型中

49、， 并在重力的作用下結(jié) 晶凝固而形成鑄件的一種方法。（ 2）凝固特點(diǎn) 與砂型相比較，金屬型的導(dǎo)熱性能要高得多，能獲得很大的溫度梯度，使鑄件快 速冷卻。因此，在金屬型鑄造中，不僅共晶合金，甚至結(jié)晶溫度間隔較寬的合金，也能得到密實(shí)的鑄 件。同時(shí)，冷卻速度快，可使鑄件晶粒細(xì)化，減輕或消除有色合金鑄件的針孔。為了得到更大的冷卻 速度，要求用較低的金屬型溫度。液態(tài)金屬澆入金屬型的型腔后，由于型壁的直接導(dǎo)熱，金屬液會很快冷卻凝結(jié)成一層硬殼，以后 的散熱要通過硬殼與型壁間所形成的空隙。在金屬型中鑄造厚大鑄件時(shí)，澆入型腔中的金屬液在充滿 型腔的一定時(shí)間后才開始凝固，特別是在金屬型預(yù)熱溫度高和有大的砂芯時(shí)，更是

50、如此，這些因素減 緩了鑄件的散熱。所以，澆注厚大鑄件時(shí)，應(yīng)采用較低的金屬型溫度和澆注溫度。在金屬型中成形較小的薄壁鑄件時(shí)，金屬液凝固很快，許多情況下，幾乎在澆注完畢時(shí)，鑄件的 凝固也同時(shí)完成。對大而壁薄的鑄件，為了完全充滿型腔，獲得輪廓清晰的鑄件，要有較高的金屬型 溫度和澆注溫度。同時(shí)，還必須在型腔表面噴刷隔熱涂料。此外，提高澆注溫度能改善鑄件的補(bǔ)縮條 件，因?yàn)檫@樣能使金屬液容易進(jìn)入已被型壁冷卻的下層金屬中。采用底注式時(shí)，要求金屬液有更高的 溫度，以提高充型能力。但澆注溫度也不能太高，溫度太高時(shí)，會增大鑄件的收縮量，降低力學(xué)性能。 金屬型鑄造中，鑄件產(chǎn)生裂紋的可能性比砂型要大得多，因?yàn)榻饘傩秃?/p>

51、金屬芯沒有退讓性，阻礙鑄件 收縮。另外，鑄件凝固不均勻也是產(chǎn)生裂紋的重要原因。如果能使鑄件變形在較高的溫度下進(jìn)行，這時(shí)合金的塑性足夠大，裂紋將不會產(chǎn)生。所以，確定 溫度規(guī)范時(shí)，應(yīng)盡量使合金由塑性轉(zhuǎn)變到彈性狀態(tài)的過程中，鑄件各部分的溫差減到最小，并且盡量 減小在合金結(jié)晶期間澆注的合金和金屬型型壁之間的溫度差，這就要求鑄型溫度較高，而澆注溫度較 低。（ 3）金屬型工作溫度金屬型在噴涂料及澆注之前，要均勻地加熱到工作溫度或接近工作溫度，并且在工作過程中要保持選定的溫度范圍，這樣才能得到內(nèi)部質(zhì)量和外形尺寸穩(wěn)定的鑄件。確定金屬 型的工作溫度時(shí)，選擇過高或過低的溫度都會帶來一些不良后果。金屬型溫度過低時(shí)，

52、會出現(xiàn)下列缺 點(diǎn)：八、澆入型腔的液態(tài)金屬會迅速降低流動性，使鑄件容易產(chǎn)生冷隔、澆不足、裂紋、氣孔和輪廓不清 晰等缺陷；型腔表面受到液態(tài)金屬的強(qiáng)烈加熱，型壁內(nèi)外溫差大，金屬型容易開裂損壞；冷的金屬型 上往往凝結(jié)有水汽，澆入液態(tài)金屬時(shí)會引起噴濺或爆炸；有些會破壞順序凝固的條件，這時(shí)單靠涂料 調(diào)整是不行的。金屬型溫度過高時(shí)，會出現(xiàn)下列缺點(diǎn)： 鑄件結(jié)晶組織變粗，對于有色合金，還容易產(chǎn)生針孔和縮松；延長鑄件冷卻時(shí)間，降低生產(chǎn)率； 金屬型溫度過高時(shí)，強(qiáng)度和剛度低，容易產(chǎn)生扭曲變形，導(dǎo)致過早損壞。同時(shí)，也容易和澆注合金發(fā) 生熔焊現(xiàn)象。金屬型工作溫度取決于澆注合金的種類和牌號、鑄件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小和壁厚，

53、同時(shí)也和合 金的澆注溫度有關(guān)。具體的金屬型工作溫度可參照相關(guān)鑄造手冊。（ 4）合金的澆注溫度金屬型鑄造時(shí)，合金的澆注溫度受下列因素的影響：鑄件結(jié)構(gòu)：形狀復(fù)雜、壁薄的大鑄件，澆注溫度應(yīng)高些；形狀簡單的厚壁鑄件或有較大砂芯的鑄 件，澆注溫度應(yīng)低些；鑄型溫度：金屬型工作溫度愈低，則澆注溫度應(yīng)愈高。為了完好地充填鑄件的 薄斷面，提高合金澆注溫度比提高鑄型溫度有更好的效果；澆注速度：澆注速度快時(shí)，液態(tài)金屬在鑄型內(nèi)流動過程中熱量損失少，流動性的降低也就少，因 而澆注溫度可低些。若由于鑄件結(jié)構(gòu)的要求，需緩慢澆注時(shí)，則應(yīng)將澆注溫度提高；澆注系統(tǒng)：采用頂注式澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該用較低的澆注溫度；采用底注式澆注系統(tǒng)時(shí)

54、，應(yīng)該用較 高的澆注溫度，以便合金在溫度相當(dāng)高時(shí)到達(dá)頂部和冒口中；合金的種類和牌號不同，澆注溫度也不同。（ 5）澆注過程中金屬型的熱平穩(wěn)性金屬型鑄造時(shí)，生產(chǎn)量一般都很大，要求同一金屬型成形的鑄件質(zhì)量應(yīng)該一致。為此，要求金屬型的工藝規(guī)范保持穩(wěn)定。澆注溫度可以由保溫爐控制，因此，金 屬型的工作溫度就成了影響熱規(guī)范穩(wěn)定性的主要因素。在一個澆注周期中，要想讓金屬型溫度始終保 持不變是不可能的，但要求在每次澆注時(shí)，金屬型溫度能穩(wěn)定在所選擇的溫度范圍內(nèi)。在生產(chǎn)過程中， 從升溫到降溫保持金屬型的熱平衡規(guī)律不變，才能保證鑄造出來的鑄件內(nèi)、外部質(zhì)量穩(wěn)定。金屬型熱平衡的概念在設(shè)計(jì)金屬型時(shí)應(yīng)予以足夠的重視。在復(fù)雜的

55、金屬型鑄造中，有時(shí)會因砂芯 組合時(shí)間過長，使鑄型不能維持必要的溫度，或者因型壁太厚或太薄而影響熱平衡，降低鑄件質(zhì)量。 金屬型良好的熱平衡對保證批生產(chǎn)中鑄件冶金質(zhì)量的穩(wěn)定具有十分重要的意義。 小鑄件因澆注周期短， 容易調(diào)整熱平衡，計(jì)算熱平衡的價(jià)值不大。但利用金屬型成形大中型鑄件時(shí)，熱平衡計(jì)算的意義較大， 可為設(shè)計(jì)金屬型壁厚提供一定的依據(jù)，同時(shí)可確定是否需要設(shè)置加熱或冷卻環(huán)節(jié)，具體的計(jì)算方法可 參考有關(guān)資料。二、金屬型結(jié)構(gòu)金屬型的結(jié)構(gòu)形式很多，根據(jù)其分型面數(shù)、分型面方向和鑄型型體的運(yùn)動方式等特征，將金屬型 作如圖 2 12 所示的分類。金屬型的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，它是由具有不同作用的許多部分組成。最典型的

56、金 屬型的組成部分及作用如后：型體，內(nèi)有形成鑄件的型腔；底板，用來支承型體，有時(shí)也有部分型腔； 型芯，包括金屬芯、砂芯和殼芯；導(dǎo)向裝置，使金屬型各部分移動時(shí)位置正確，不發(fā)生斜歪。當(dāng)金屬 型安裝在澆注機(jī)上時(shí)，金屬型本身不設(shè)導(dǎo)向裝置；定位裝置，使金屬型各部分相對位置準(zhǔn)確；鎖緊裝 置，使金屬型型體各部分互相緊固；通氣裝置；加熱和冷卻裝置；頂桿，將鑄件從型腔中頂出；操作 機(jī)構(gòu)，有時(shí)為金屬型的一部分，有時(shí)為金屬型澆注機(jī)的一部分，包括開合型和抽芯機(jī)構(gòu)；固定裝置， 將型體固定在底板上或澆注機(jī)上；搬運(yùn)裝置，螺紋吊環(huán)。金屬型結(jié)構(gòu)形式的確定取決于：鑄件的形狀、大小和澆注位置；分型面的方向和數(shù)目；澆注系統(tǒng) 和冒口的

57、形式、型芯的種類和數(shù)量；鑄造合金種類；鑄型中鑄件的數(shù)量；生產(chǎn)批量的大小和采用的機(jī) 械化程度。三、鑄件常見缺陷及防止方法金屬型鑄件的常見缺陷有氣孔、縮孔及縮松、渣孔、針孔、裂紋、冷隔等。產(chǎn)生這些缺陷的原因 大體上包括金屬型預(yù)熱溫度太低、排氣設(shè)計(jì)不良、涂料本身排氣性不佳、金屬液處理不符合要求、金 屬型設(shè)計(jì)存在結(jié)構(gòu)或工藝方面的問題、開模時(shí)間或者澆注溫度掌握不準(zhǔn)確等。應(yīng)根據(jù)出現(xiàn)的鑄件缺陷 對癥下藥，有針對性地解決問題。第3節(jié) 熔模鑄造（重力充型鑄造技術(shù)三）一、熔模鑄造的原理及特點(diǎn)熔模鑄造又稱精密鑄造或失蠟鑄造，它是用易熔材料（蠟料及塑料等）制成精確的可熔性模型，在模型上涂以若干層耐火涂料，經(jīng)過干燥、硬

58、化成整體型殼，然后加熱型殼熔失模型，再經(jīng)高溫焙燒而成 為耐火型殼，將液體金屬澆入型殼中，待冷卻后即成鑄件。其工藝流程如圖2-13所示。模料-壓蠟?zāi)?組模-修模-涂掛-撒砂-脫模-焙燒-澆注-冷卻-落砂-清理與其它鑄造方法相比，熔模鑄造的主要優(yōu)點(diǎn)如下：鑄件尺寸精度較高和表面粗糙度較低，可以澆注形狀復(fù)雜的鑄件，一般精度可達(dá)57級，粗糙度達(dá)兩 Ra25-6.3 卩 m；可以鑄造薄壁鑄件以及重量很小的鑄件，熔模鑄件的最小壁厚可達(dá)0.5mm，重量可以小到幾克；可以鑄造花紋精細(xì)的圖案、文字、帶有細(xì)槽和彎曲細(xì)孔的鑄件；熔模鑄件的外形和內(nèi)腔形狀幾乎不受限制，可以制造出用砂型鑄造、鍛壓、切削加工等方法難以 制造

59、的形狀復(fù)雜的零件，而且可以使有些組合件、焊接件在稍進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)后直接鑄造成整體零件， 從而減輕零件重量、降低生產(chǎn)成本；鑄造合金的類型幾乎沒有限制，常用來鑄造合金鋼件、碳鋼件和耐熱合金鑄件；生產(chǎn)批量沒有限制，可以從單件到成批大量生產(chǎn)。這種鑄造方法的缺點(diǎn)就是工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，不適用于生產(chǎn)輪廓尺寸很大的鑄件。舉例1: 2400年隨編鐘出土的尊盤舉世無雙，精妙絕倫舉例2 :云南撥蠟法與航空葉片鑄造技術(shù)二、模料種類及性能要求（1） 模料的分類隨著熔模鑄造工藝的發(fā)展，模料的種類日益繁多，組成各不相同。通常按模料 熔點(diǎn)的高低將其分為高溫、中溫和低溫模料。低溫模料的熔點(diǎn)低于60 C,我國目前廣泛應(yīng)用的石蠟

60、一硬脂酸各50%的模料屬于這一類；高溫模料的熔點(diǎn)高于120 C,組成為松香 50%、地蠟20%、聚苯乙烯 30%的模料即為較典型的高溫模料。中溫模料的熔點(diǎn)介于上述兩類模料之間，現(xiàn)用的中溫模料基本上可分為松香基和蠟基模料兩種。（2）模料性能的基本要求熱物理性能：合適的熔化溫度和凝固區(qū)間、較小的熱膨脹和收縮、較高的耐熱性（軟化點(diǎn)）和模料在液態(tài)時(shí)應(yīng)無析出物，固態(tài)時(shí)無相變；力學(xué)性能：主要有強(qiáng)度、硬度、塑性、柔韌性等；工藝性能：主要有粘度（或流動性）、灰分、涂掛性等。三、制模工藝按照模料的規(guī)定成分和配比，將各種原料熔融成液態(tài)，混合并攪拌均勻，濾去雜質(zhì)澆制成糊狀模 料，即可以壓制熔模。壓制熔模普遍采用壓制