1、金屬的鑄造構(gòu)成工藝本章學(xué)習(xí)目的與要求：掌握各種外型方法的原理、特點與用途；能根據(jù)零件的構(gòu)造外形、大小 與消費類型正確選擇鑄造方法.第一節(jié) 重力作用下的鑄呵斥形靠液態(tài)金屬本身的重力充填型腔的構(gòu)成工藝第二節(jié) 外力作用下的鑄呵斥形靠外力充填型腔的構(gòu)成工藝. 手工外型 機器外型 金屬型鑄造熔模鑄造壓力鑄造低壓鑄造陶瓷型鑄造離心鑄造液態(tài)成型工藝砂型鑄造特種鑄造Clasfication of foundry Methods金屬的液態(tài)成型工藝的種類第一節(jié) 重力作用下的鑄呵斥形. 砂型鑄造是傳統(tǒng)的鑄造方法，由于順應(yīng)于各種外形、大小、批量及各種合金鑄件的消費，也是運用最廣的一種鑄造方法。一、砂型鑄造.一、砂型鑄

2、造.根本術(shù)語容貌 由木材、金屬或其他資料制成，用來構(gòu)成鑄型型腔的工藝配備稱為容貌。 芯盒：制外型芯或其他種類耐火資料芯所用的配備稱為芯盒。 芯盒的內(nèi)腔與型芯的外形和尺寸一樣。 .零件圖鑄造工藝圖容貌圖、芯盒圖、鑄型裝配圖制造容貌及芯盒混制芯砂預(yù)處置外型資料混制型砂外型制芯預(yù)備爐料熔煉金屬澆注化驗落砂、清理檢驗熱處置合格鑄件合型烘干鑄型烘干芯子是用容貌和型砂制造鑄型的一種工藝。一、砂型鑄造.根本工藝過程.砂型鑄造外型資料: 型砂和芯砂由原砂、粘結(jié)劑、水和附加物外型方法: 整模外型 分模外型 三箱外型手工外型 挖砂外型 活塊外型 刮板外型等 壓實式外型 震機壓實式外型 微震壓實式外型 機器外型 高

3、壓式外型 空氣沖擊式外型 射壓式外型 拋砂式外型.鑄件形體組合-外型方法選定. 手工外型hand molding 定義-全部用手工或手開工具完成的外型工序稱為手工外型。 填砂、緊實和起模人工完成 機器外型machine molding ：機器加砂、緊砂與起模外型機.優(yōu)點-手工外型操作靈敏、工藝配備(容貌、芯盒、砂箱等)簡單、消費預(yù)備時間短、順應(yīng)性強，外型質(zhì)量普通可滿足工藝要求，缺陷-消費率低、勞動強度大、鑄件質(zhì)量較差，所以主要用于單件小批消費。一手工外型 1.砂箱及外型工具 如下圖。.手工外型的兩箱外型圖解型芯Core上箱flask 下箱分型面P/L型腔Cavatity澆注系統(tǒng)gating s

4、ystem排氣孔.容貌是整體的，鑄型的型腔普通只在下箱。外型時，整個容貌能從分型面方便地取出。 整模外型因操作簡便，無砂箱錯位景象。圖示 2.常見手工外型方法整模外型 適用于：外形輪廓上有一個平面可作分型面的簡單鑄件，如齒輪坯、軸承、皮帶輪罩等。1) 整模外型 特點：.鑄件的最大截面不在端部而在中部，因此木模沿最大截面分成兩半。外型簡單，節(jié)省工時 。 2) 分模外型 演示 特點：外形較復(fù)雜的鑄件，特別廣泛用于有孔或帶有型芯的鑄件，如套筒、水管、閥體、箱體、曲軸、立柱等。適用于： 將容貌沿最大截面處分為兩半，型腔分別位于上、下兩個半型內(nèi)。.特點：鑄件兩端截面尺寸比中間大，采用兩箱無法起模，將鑄件

5、放在三個砂箱中組合而成。留意：中箱高度須與鑄件兩個分型面的間距相順應(yīng)。三箱外型操作費工，且需配有適宜的砂箱。適用于：單件小批消費。具有兩個分型面的鑄件。3三箱外型過程 演示 .特點：容貌是整體的，但鑄件的分型面是曲面。外型操作費事，消費率低，要求操作技術(shù)程度高。4)挖砂外型 當(dāng)鑄件最大截面在中部，容貌又不便分成兩半(如分模后容貌太薄或分面是曲面)時，只能將容貌做成整模，外型時挖掉防礙起模的砂子。挖砂適用于：單件、小批量消費。.5 假箱外型 對于分型面為階梯面或曲面的鑄件，當(dāng)消費數(shù)量較多時，為了抑制挖砂外型的缺陷，可用成形底板替代平面底板，并將容貌放置在成形底板上外型，可省去挖砂操作。假箱外型.

6、成形底板可根據(jù)消費數(shù)量的不同，分別用金屬、木材制造；假設(shè)件數(shù)不多，可用粘土較多的型砂舂緊制成砂質(zhì)成形底板. 鑄件上有妨礙起模的小凸臺、肋條等。制模時將此部分作成活塊，在主體容貌起出后，從側(cè)面取出活塊。 適用于單件、小批消費帶有突起部分的鑄件 6)活塊外型活塊用銷式燕尾與容貌的主體銜接，在起模時須先取出容貌主體，然后取出活塊?；顗K外型. 用與鑄件截面相順應(yīng)的刮板替代實體容貌外型的方法。特點： 刮板外型，可以降低容貌本錢，縮短消費預(yù)備時間，但要求操作技藝高，鑄件尺寸精度低，消費率低，適用于:單件、小批消費尺寸較大的回轉(zhuǎn)體鑄件，如皮帶輪、齒輪等。 7) 刮板外型 刮板外型.8地坑外型大型鑄件單件消費

7、時，為節(jié)省下砂箱，降低鑄型高度，便于澆鑄，多采用地坑外型。外型時先在地坑中填入型砂，制好砂床，再將容貌安臥好，再填砂舂實、刮平，造上箱。 .為省卻挖砂操作，在外型前特制一個底胎，然后在底胎上造下箱；底胎可多次運用，不參與澆注表2-2 常用手工外型方法的特點及運用外型方法主要特點適用范圍整模外型整體模，平面分型面，型腔在一個砂箱內(nèi)；外型簡單，鑄件精度外表質(zhì)量較好分模外型容貌沿最大截面分為兩半，型腔位于上、下兩個砂箱，外型簡便挖砂外型假箱外型最大截面位于一端并為平面的簡單鑄件的單件、小批消費最大截面在中部，普通為對稱性鑄件，如套、管、閥類零件單件、小批消費容貌為整體，但分型面不是平面，外型時手工挖

8、去妨礙取模的型砂，消費率低，技術(shù)程度高分型面不是平面的鑄件的單件、小批消費分型面不是平面的鑄件的成批消費活塊外型對鑄件上妨礙起模的小部分做成活動部分。起模時先取出主體部分，再取出活動部分用于妨礙起模部分的鑄件的單件、小批消費.采用活動砂箱外型，合型后脫出砂箱表2-2 常用手工外型方法的特點及運用外型方法主要特點適用范圍刮板外型用刮板替代容貌外型。節(jié)約木材，縮短消費周期，消費率低，技術(shù)程度高，精度較差兩箱外型鑄型由上型和下型構(gòu)成，各類容貌，操作方便三箱外型脫箱外型用于等截面或回轉(zhuǎn)體大中型鑄件的單件、小批消費最根本的外型方法。各種鑄型，各種批量鑄件兩端截面尺寸比中間大，必需有兩個分型面主要用于手工

9、外型，具有兩個分型面的鑄件的單件、小批消費用于小鑄件的消費。地坑外型在地面砂床中外型，不用砂箱或只用上箱用于要求不高的中、大型鑄件的單件、小批消費續(xù).砂型鑄造-手工外型分型方案選定. 大部分外型機主要是實現(xiàn)型砂的緊實和起模工序的機械化，至于合箱、鑄型和砂箱的運輸那么由輔助機械來完成。 不同的緊砂方法和起模方式的組合，組成了不同的外型機。 手工外型中的摏(chong)箱、起模兩工序不僅效率低，勞動條件差，而且鑄件尺寸不準(zhǔn)確等缺乏。二機器外型造芯用機器替代手工進展外型(芯),稱機器外型(芯).機器外型是指用機器完成填砂、緊實、起模等操作的外型方法，該機器稱為外型機。. 用機器全部或至少完成緊砂操作

10、的外型。 消費效率高，勞動條件好，砂型質(zhì)量好緊實度高而均勻，型腔輪廓明晰，鑄件質(zhì)量也好。 但設(shè)備和工藝配備費用高，消費預(yù)備時間較長，適于中小鑄件的成批或大量消費。 2. 機器外型的緊砂方法 機器外型的緊砂方法主要有震實、震壓、壓實、拋砂和射壓式等多種根本方式。 1 . 機器外型的特點緊砂方法.震壓緊砂1震壓緊砂. 拋砂頭轉(zhuǎn)子上裝有葉片，型砂由皮帶保送機延續(xù)地送入，高速旋轉(zhuǎn)的葉片接住型砂并分成一個個砂團，當(dāng)砂團隨葉片轉(zhuǎn)到出口處時，由于離心力作用，以高速拋入砂箱，同時完成填砂和緊實。2拋砂外型 拋砂緊實.3. 機器外型的起模方法1頂箱起模：機構(gòu)簡單，但易漏砂，用于型腔簡單、高度小的鑄型，多用于上型

11、，以省卻翻箱。.3. 機器外型的起模方法2漏模起模 普通用于外形復(fù)雜或高度較大的鑄型。.3翻轉(zhuǎn)起模 機構(gòu)較復(fù)雜，但不易掉砂，適用于型腔較深，外形復(fù)雜的鑄型，常用于下型。3. 機器外型的起模方法.4、機器外型的特點采用模板的兩箱外型。 所謂模板就是將容貌、澆注系統(tǒng)沿分型面與底板結(jié)合成一體的公用工裝，普通采用金屬資料制造。外型時，底板構(gòu)成分型面，容貌構(gòu)成型腔。有單面模板和雙面模板之分。圖3-10不能采用三箱外型和活塊外型。 采用外型芯處理起模的問題。.在鑄造消費中，砂型芯直接接受液體金屬作用的只是外表一層厚度僅為數(shù)毫米的砂殼，其他的砂只起支撐這一層砂殼的作用。假設(shè)只用一層簿殼來制造鑄件，將減少砂處

12、置工部的大量任務(wù)，并能減少環(huán)境污染。 1940年，Johannes Croning發(fā)明用加熱法制造殼型，稱為“C法或“殼法(shell process)，或叫殼型外型(shell molding)，目前該法不僅可用于外型，更主要的是用于制殼芯。二、殼型鑄造.二、殼型鑄造工藝過程 用一種遇熱硬化的型砂覆蓋在加熱的金屬模板上，使其硬化為薄殼，薄殼厚度普通為612毫米，具有足夠的強度和剛度，不用砂箱即可構(gòu)成鑄型。該法用酚醛樹脂作粘結(jié)劑，配制的型芯砂叫覆膜砂，象干砂一樣松散。其制殼的方法有兩種：翻斗法和吹砂法。翻斗法常用于制造殼型，吹砂法用于制造殼芯。.圖 翻斗法殼型外型法表示圖翻斗法.特點和用途 用

13、樹脂砂制造薄殼鑄型或殼芯可顯著減少運用的型砂數(shù)量，獲得的鑄件輪廓明晰，外表光潔，尺寸準(zhǔn)確，可以不用機械加工或僅少量加工。因此殼型鑄造特別適用于消費批量較大、尺寸精度要求高、壁薄而外形復(fù)雜的各種合金的鑄件。但殼型鑄造運用的樹脂價錢昂貴，模板必需精細(xì)加工，本錢較高，在澆注時還會產(chǎn)生有刺激性的氣味，這在某種程度上限制了這種方法的廣泛運用。.28動畫11 頂吹法殼型鑄造 動畫12 底吹法殼型鑄造 吹砂法吹砂法分頂吹法和底吹法兩種。頂吹法：吹砂壓力普通頂吹0.10.35MPa，吹砂時間為26秒頂吹法：可以制造較大型復(fù)雜的砂芯；底吹法：砂壓力為0.40.5MPa，1535秒。底吹法：常用于小砂芯的制造。硬

14、化時間為90s2min，芯盒加熱溫度普通為250 。 . 混制好的覆模砂可以長期儲存三個月以上，無需搗砂，能獲得尺寸準(zhǔn)確的型、芯； 型、芯強度高，易搬運； 透氣性好，可用細(xì)的原砂得到光潔的鑄件外表； 無需砂箱； 覆模砂耗費量小。 但酚醛樹脂覆模砂價錢較貴，外型、造芯耗能較高。 79殼型通常多用于消費液壓件、凸輪軸、曲軸以及耐蝕泵件、履帶板等鋼鐵鑄件上；殼芯多用于汽車、遷延機、液壓閥體等部分鑄件上。殼法外型芯的特點是:.特種鑄造特種鑄造金屬型鑄造離心鑄造壓力鑄造熔模鑄造低壓鑄造擠壓鑄造陶瓷型鑄造消逝模鑄造主要內(nèi)容半固態(tài)鑄造石膏型鑄造.三、金屬型鑄造1.金屬型的資料與構(gòu)造澆注低熔點合金錫、鋅、鎂等

15、：采用鑄鐵做金屬型料；澆注鋁、銅等合金：普通采用合金鑄鐵或鋼做金屬型。鑄件內(nèi)腔：可用金屬型芯或砂芯得到。是液態(tài)金屬在重力作用下注入金屬鑄型以獲得鑄件的方法。 鑄型用金屬制成，可反復(fù)運用，故又稱永久型鑄造、硬模鑄造、鐵模鑄造、冷硬鑄造、冷激模鑄造等。 金屬型的資料.整體式圖3-14a 、程度分型式如圖3-14b、垂直分型式如圖3-14c 、復(fù)合分型式如圖3-14d等。金屬型的構(gòu)造根據(jù)分型面在空間位置的不同，金屬型可分為: 金屬型的排氣依托出氣口及分布在分型面上的許多通氣槽，多數(shù)金屬型設(shè)有推桿機構(gòu)。 . 垂直分型式金屬型：.鑄造鋁活塞的金屬型及金屬型芯.復(fù)合分型式合金屬型構(gòu)造.金屬型鑄造演示演示.

16、2、金屬型鑄造工藝 (2) 在金屬型的任務(wù)外表上噴刷涂料金屬型的型腔和金屬型芯外表必需噴刷涂料。目的：以維護型壁外表，免受直接沖蝕和熱擊。涂料可分：襯料和外表涂料兩種。襯料：以耐火資料為主，厚度為0210 mm；外表涂料：為可燃物質(zhì)(如燈煙、油類)，每次澆注噴涂一次，以產(chǎn)生隔熱氣膜。 (1) 加強金屬型的排氣型腔上設(shè)排氣孔、分型面上開通氣槽、型壁上設(shè)置通氣塞。 .金屬型鑄造工藝過程 . (3) 及時開型 澆注之后，鑄件在金屬型內(nèi)停留的時間愈長，鑄件的出型及抽芯愈困難，鑄件的裂紋傾向加大。 鑄鐵件的白口傾向添加，金屬型鑄造的消費率降低。為此，應(yīng)使鑄件凝固后盡早出型。通常小型鑄鐵件出型時間為106

17、0 s，鑄件溫度約為780950。 此外，為防止灰鑄鐵件產(chǎn)生白口組織，除應(yīng)采用碳、硅含量高的鐵水外，涂料中應(yīng)加人些硅鐵粉。對于曾經(jīng)產(chǎn)生白口組織的鑄件，要利用出型時鑄件的本身余熱及時進展退火。(2 ) 預(yù)熱金屬型并控制其溫度 通常鑄鐵件為250350，非鐵金屬件100250。目的：是減緩鑄型對澆入金屬的激冷作用，減少鑄件缺陷。 同時，因減小鑄型和澆入金屬的溫差，提高了鑄型壽命。.金屬型鑄造工藝過程 .57金屬型特點鑄件成形過程特點對鑄件的影響無退讓性 鑄件在凝固過程中，受阻較大，難以自由收縮 鑄件內(nèi)應(yīng)力大，易產(chǎn)生裂紋或白口等缺陷。無透氣性 金屬液在充填過程中，受型內(nèi)氣體阻礙，不易充滿 在金屬液匯

18、合處、對流處或鑄型凹入的死角，易產(chǎn)生澆不足缺陷導(dǎo)熱快 金屬冷卻速度快，在金屬型傳熱系統(tǒng)中，中間層是控制冷卻速度的關(guān)鍵 鑄件晶粒細(xì)小，組織致密，表面光潔，力學(xué)性能好重復(fù)性“一型多鑄”提高了生產(chǎn)率，降低了成本，改善了勞動條件； 金屬型鑄造液態(tài)金屬耗用量少，勞動條件好，便于機械化和自動化消費，適用于大批消費有色合金鑄件。金屬型鑄造見視頻。金屬型和砂型，在性能上有顯著的區(qū)別.3、金屬型鑄造的特點和適用范圍 優(yōu)點： 金屬型鑄造可“一型多鑄，便于實現(xiàn)機械化和自動化消費，從而可大大提高消費率。 鑄件的精度和外表質(zhì)量比砂型鑄造顯著提高(尺寸精度ITl216，外表粗糙度值Ra2512.5m)。由于金屬型對鑄件的

19、冷卻才干強，使鑄件的結(jié)晶組織致密、鑄件的力學(xué)性能得到顯著提高，如鑄鋁件的屈服點平均提高20。 勞動條件得到顯著改善。缺陷： 金屬型的制造本錢高、消費周期長。 鑄造工藝要求嚴(yán)厲，否那么容易出現(xiàn)澆缺乏、冷隔、裂紋等鑄造缺陷，而灰鑄鐵件又難以防止白口缺陷。 金屬型鑄件的外形和尺寸還有著一定的限制。 .金屬型鑄造適用于大批量消費外形簡單的有色合金鑄件。 如飛機、汽車、遷延機、內(nèi)燃機的鋁活塞、氣缸體、缸蓋、油泵殼體以及銅合金軸瓦、軸套等。 .四、熔模鑄造(失蠟鑄造75定義：用易熔資料(蠟或塑料等)制成準(zhǔn)確的可熔性模型，并進展蠟?zāi)＝M合，涂以假設(shè)干層耐火涂料，經(jīng)枯燥、硬化成整體型殼，加熱型殼熔失模型，經(jīng)高溫

20、焙燒而成耐火型殼，在型殼中澆注鑄件。 熔模鑄造的消費工藝焙燒.母模制造壓型熔蠟充溢壓型一個蠟?zāi)Ｏ災(zāi)＝M合結(jié)殼、倒出熔蠟填砂澆注熔模鑄造的消費工藝. (1蠟?zāi)Ｖ圃?制造蠟?zāi)Ｒ?jīng)過如下程序： 制造壓型：壓型是用來制造單個蠟?zāi)５墓媚＞?。壓型普通用鋼、銅或鋁經(jīng)切削加工制成，這種壓型的運用壽命長，制出的蠟?zāi)＞雀?，但壓型的制造本錢高，消費預(yù)備時間長，主要用于大批量消費。對于小批量消費，壓型還可采用易熔合金(Sn、Pb、Bi等組成的合金)、塑料或石膏直接向容貌上澆注而成。 壓制蠟?zāi)⑾灹霞訜岬胶隣詈螅?3個大氣壓力下，將蠟料壓入到壓型內(nèi)，待蠟料冷卻凝固便可從壓型內(nèi)取出，然后修去分型面上的毛刺，即得單個蠟

21、模。. 組裝蠟?zāi)Ｈ勰ｈT件普通均較小，為提高消費率、降低本錢，通常將假設(shè)干個蠟?zāi)：冈?一個預(yù)先制好的澆口棒上構(gòu)成蠟?zāi)＝M，從而可實現(xiàn)一型多鑄。2結(jié)殼 它是在蠟?zāi)＝M上涂掛耐火資料，以制成具有一定強度的耐火型殼的過程。由于型殼的質(zhì)量對鑄件的精度和外表粗糙度有著決議性的影響，因此結(jié)殼是熔模鑄造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。浸涂料：撒砂：硬化：.(1)浸涂料： 將蠟?zāi)＝M置于涂料中浸漬，使涂料均勻地覆蓋在蠟?zāi)＝M的表層。涂料是由耐火資料(如石英粉)、粘結(jié)劑(如水玻璃、硅酸乙酯等)組成的糊狀混合物。這種涂料可使型腔獲得光潔的面層。(2)撒砂： 它是使浸漬涂料后的蠟?zāi)＝M均勻地粘附一層石英砂，以增厚型殼。(3)硬化： 為了使耐火資料

22、層結(jié)成鞏固的型殼，撒砂之后應(yīng)進展化學(xué)硬化和枯燥。 如以水玻璃為粘結(jié)劑時，將蠟?zāi)＝M浸于NH4Cl溶液中，于是發(fā)生化學(xué)反響，析出來的凝膠將石英砂粘得非常結(jié)實。. 為了從型殼中取出蠟?zāi)Ｒ詷?gòu)成鑄型空腔，還必需進展脫蠟。 通常是將型殼浸泡于8595的熱水中，使蠟料熔化，并經(jīng)朝上的澆口上浮而脫除(圖中f)。 脫出的蠟料經(jīng)回收處置后可反復(fù)運用。3脫蠟.(1)焙燒為了進一步去除型殼中的水分、殘蠟及其它雜質(zhì)，在金屬澆注之前，必需將型殼送入加熱爐內(nèi)加熱到8001000進展焙燒。經(jīng)過焙燒，型殼強度增高，型腔更為干凈。 為防止?jié)沧r型殼發(fā)生變形或破裂，常在焙燒之前將型殼置于鐵箱之中，周圍填砂(圖中 g)。假設(shè)型殼強度

23、已夠，那么可不用填砂。(2)澆注 為提高合金的充型才干，防止?jié)踩狈屠涓羧毕?，要在焙燒出爐后趁熱(600700)進展?jié)沧ⅰ?焙燒和澆注.與砂型鑄造方法對比，熔模精細(xì)鑄造具有：1. 鑄件尺寸精度高IT11IT14，外表粗糙度值低Ra253.2um。減少切削加工量，甚至無須切削加工渦輪發(fā)動機的葉片。2.可以鑄造薄壁件及分量很小的鑄件。.3.擅長制造用砂型鑄造、鍛壓、切削加工等方法難以制造的外形復(fù)雜、不便分型的零件。如帶有精細(xì)的圖案、文字、細(xì)槽和彎曲細(xì)孔的鑄件、成形刀具。 4.可以制造各種合金材質(zhì)的鑄件，尤其適用于高熔點、難切削合金的小型復(fù)雜鑄件的消費.511. 鑄造原理和工藝過程原理：用泡沫聚苯乙

24、烯塑料容貌包括澆冒口替代普通容貌，造好型后不取出容貌就澆入金屬液，在灼熱液態(tài)金屬的熱作用下，泡沫塑料氣化、熄滅而消逝，金屬液取代了原來泡沫塑料模所占的空間位置，冷卻凝固后即可獲得所需求的鑄件。圖 消逝模鑄造工藝過程表示圖五、氣化模鑄造消逝模鑄造消逝模鑄造EPC為美國1958年專利，1962年開場運用，又稱實型鑄造和氣化模鑄造。.消逝模鑄造工藝過程如下圖。. 2氣化模鑄造特點及適用范圍(1) 由于鑄型沒有分型面，省去起模和修型工序，便于制出凸臺、法蘭、肋條、吊 鉤等在普通砂型鑄造中需求活塊(或型芯)的構(gòu)造，從而可簡化外型工藝，降低勞動強度。(2) 加大了鑄件構(gòu)造的自在度，簡化了鑄件構(gòu)造和工藝設(shè)計。(3) 鑄件尺寸精度高(外型后不起模、不分型，沒有鑄造斜度和活塊)，精度達(dá)CT8級 。鑄件無飛翅，減輕了鑄件清理任務(wù)量。.3、氣化模鑄造的適用范圍氣化模鑄造適用于各種批量的、外形復(fù)雜的、除低碳鋼以外的合金鑄件的消費。鑄件壁厚4mm以上的鑄件；質(zhì)量幾公斤至幾十噸的鑄件。.80 陶瓷型鑄造是20世紀(jì)50年代英國首先研制勝利的。根