砂型鑄造工藝流程演講人：日期:CATALOGUE目錄01020304準(zhǔn)備階段澆注階段熔煉階段造型階段0506清理與后處理冷卻階段準(zhǔn)備階段01圖案設(shè)計(jì)與制作結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化根據(jù)鑄件用途和性能要求，設(shè)計(jì)合理的幾何形狀、壁厚和加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，避免鑄造缺陷（如縮孔、裂紋），并考慮后續(xù)加工余量。030201模具材料選擇通常采用木材、金屬或塑料制作模具，需確保模具尺寸精度高、表面光滑且耐磨損，以保障砂型的復(fù)制質(zhì)量。分型面與拔模斜度設(shè)計(jì)合理規(guī)劃分型面位置以簡(jiǎn)化起模過(guò)程，同時(shí)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)陌文Ｐ倍龋ㄍǔ?°~3°），防止砂型損壞和鑄件粘模。材料選擇與檢驗(yàn)型砂配比控制選用石英砂、黏土、水及附加物（如煤粉、淀粉）混合，確保型砂具備高強(qiáng)度、透氣性和耐火性，比例需通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。原砂質(zhì)量檢測(cè)對(duì)原砂的粒度分布、含泥量、耐火度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，避免雜質(zhì)影響鑄件表面質(zhì)量或?qū)е職饪兹毕?。粘結(jié)劑性能評(píng)估若采用樹(shù)脂砂或水玻璃砂，需測(cè)試粘結(jié)劑的固化速度、潰散性及環(huán)保性，以滿足不同鑄件的工藝需求。工具設(shè)備準(zhǔn)備造型設(shè)備調(diào)試檢查震實(shí)臺(tái)、射芯機(jī)等設(shè)備的壓力、振動(dòng)頻率參數(shù)，確保砂型緊實(shí)度均勻，避免局部疏松或過(guò)度壓實(shí)。測(cè)量?jī)x器校準(zhǔn)準(zhǔn)備冒口棒、通氣針、修型刀等工具，并檢查其完好性，以應(yīng)對(duì)造型過(guò)程中的細(xì)節(jié)修整需求。對(duì)卡尺、輪廓儀等工具進(jìn)行定期校準(zhǔn)，保證模具尺寸和砂型型腔的精度符合圖紙要求。輔助工具備件造型階段02砂型制備型砂配比與混制根據(jù)鑄件材質(zhì)和工藝要求，精確配比原砂（硅砂、鋯砂等）、黏結(jié)劑（黏土、樹(shù)脂等）和添加劑（煤粉、水玻璃等），通過(guò)混砂機(jī)均勻混合至具備適宜的強(qiáng)度、透氣性和耐火度。砂型緊實(shí)與成型采用手工搗實(shí)、震壓造型機(jī)或射砂機(jī)等設(shè)備將型砂填入模具中，確保砂型各部分緊實(shí)度均勻，避免局部疏松導(dǎo)致鑄件缺陷（如脹砂、夾砂）。砂型干燥與硬化對(duì)于黏土砂型需自然風(fēng)干或烘干，樹(shù)脂砂型則通過(guò)催化劑或加熱固化，以提高砂型強(qiáng)度和穩(wěn)定性，減少澆注時(shí)的變形風(fēng)險(xiǎn)。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)在鑄件厚大部位設(shè)置冒口（明冒口或暗冒口）以補(bǔ)縮，防止縮孔和縮松；冷鐵則用于加速局部冷卻，細(xì)化晶粒并均衡凝固順序。冒口與冷鐵布置排氣系統(tǒng)優(yōu)化在砂型頂部或分型面開(kāi)設(shè)排氣孔或排氣槽，排出型腔內(nèi)的氣體和殘留水分，防止氣孔缺陷。根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道，確保金屬液平穩(wěn)充型并減少湍流，避免卷氣、氧化夾渣等缺陷。橫澆道需設(shè)置擋渣結(jié)構(gòu)以過(guò)濾熔渣。澆冒口系統(tǒng)設(shè)置合型前需徹底清除分型面殘留砂粒，涂抹分型劑（如石墨粉）以減少摩擦，確保上下型準(zhǔn)確定位。模具合型固定分型面檢查與清理將預(yù)制的砂芯（如空心鑄件內(nèi)腔部分）精確放入型腔，使用芯頭或芯撐固定，防止?jié)沧r(shí)位移或漂浮。型芯安裝與定位通過(guò)螺栓、卡箍或壓鐵緊固上下砂型，必要時(shí)在分型面敷設(shè)封箱泥或密封條，防止金屬液泄漏或飛邊過(guò)厚。合型緊固與密封熔煉階段03根據(jù)鑄件性能要求選用生鐵、廢鋼、合金等原料，并通過(guò)破碎、除銹、烘干等預(yù)處理確保材料純凈度，避免熔煉過(guò)程中引入雜質(zhì)。金屬熔煉過(guò)程原料選擇與預(yù)處理采用電弧爐、感應(yīng)爐或沖天爐進(jìn)行熔煉，控制加料順序（如先加低碳廢鋼后加高碳生鐵），利用高溫（1500-1600℃）使金屬完全液化并均勻混合。熔煉設(shè)備操作在熔煉后期加入硅、錳、鉻等合金元素以調(diào)整金屬成分，需精確計(jì)算添加量并通過(guò)攪拌確保元素分布均勻，避免成分偏析。合金元素添加實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)使用熱電偶或紅外測(cè)溫儀持續(xù)監(jiān)控熔池溫度，確保鐵水保持在合理范圍（如鑄鐵通常為1400-1500℃），防止過(guò)熱導(dǎo)致晶粒粗化或低溫引發(fā)流動(dòng)性不足。溫度與成分控制光譜成分分析通過(guò)直讀光譜儀快速檢測(cè)熔融金屬中C、Si、S、P等元素的含量，動(dòng)態(tài)調(diào)整爐料配比以滿足鑄件力學(xué)性能（如抗拉強(qiáng)度、硬度）要求。脫氧與脫硫工藝加入硅鐵、錳鐵等脫氧劑降低氧含量，或采用蘇打灰（Na2CO3）進(jìn)行爐外脫硫處理，減少鑄件氣孔和熱裂缺陷風(fēng)險(xiǎn)。除渣與凈化處理熔渣扒除技術(shù)在熔煉末期用除渣劑（如珍珠巖）吸附熔池表面浮渣，通過(guò)機(jī)械扒渣或傾斜爐體方式徹底清除氧化物、硫化物等非金屬夾雜物。惰性氣體精煉向鐵水中通入氬氣或氮?dú)庑纬蓺馀?，利用氣泡上浮帶走微小雜質(zhì)和溶解氣體（如氫氣、氮?dú)猓?，顯著提升金屬液純凈度。過(guò)濾凈化措施在澆注前采用陶瓷過(guò)濾器或泡沫陶瓷過(guò)濾網(wǎng)攔截熔融金屬中的微小顆粒，尤其適用于高精度鑄件（如航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片）的生產(chǎn)。澆注階段04金屬液澆注操作根據(jù)鑄件大小和金屬液量選擇合適的澆包（如手澆包、抬包或吊包），澆包需提前預(yù)熱至800℃以上以避免金屬液溫度驟降和飛濺。澆注前需檢查包襯完整性，防止漏液。澆包選擇與預(yù)熱澆注前需用除渣劑清除金屬液表面浮渣，確保純凈度；采用熱電偶或紅外測(cè)溫儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)金屬液溫度（如鑄鐵需控制在1350-1450℃），避免因溫度過(guò)低導(dǎo)致冷隔缺陷。金屬液除渣與測(cè)溫保持澆包嘴與澆口杯距離在50-100mm，以30-45°傾角平穩(wěn)澆注，避免金屬液直沖型腔造成砂型沖刷或卷入氣體。澆注手法與角度控制階梯式澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過(guò)橫澆道和內(nèi)澆道的截面積比例（如1:1.5:2）實(shí)現(xiàn)金屬液分層充型，減少紊流和氧化夾渣。薄壁件宜采用快澆（3-5秒/kg），厚壁件需慢澆（5-8秒/kg）以防縮松。流量調(diào)節(jié)與反饋使用節(jié)流塞或數(shù)字化澆注機(jī)控制流量，結(jié)合型腔排氣速度調(diào)整澆注速率，確保金屬液前沿始終呈“層流”狀態(tài)。澆注中斷處理若需中斷澆注，需在金屬液未完全凝固前補(bǔ)澆，避免鑄件出現(xiàn)冷隔或澆不足缺陷，補(bǔ)澆量應(yīng)預(yù)留10%-15%余量。澆注速度與流量控制安全與防護(hù)措施個(gè)人防護(hù)裝備操作人員必須穿戴防火服、面罩、耐高溫手套及安全鞋，避免金屬液飛濺或輻射灼傷。澆注區(qū)域禁止存放易燃易爆物品。有害氣體防護(hù)安裝車間排風(fēng)系統(tǒng)或局部抽風(fēng)裝置，防止CO、SO?等氣體聚集；操作者需佩戴防毒面具，尤其在澆注含鎂合金等易產(chǎn)氣材料時(shí)。應(yīng)急處理預(yù)案設(shè)置緊急冷卻水源和滅火器材，針對(duì)金屬液泄漏需立即用干砂覆蓋，嚴(yán)禁用水直接噴射。澆注后鑄型需靜置至完全凝固（如鑄鐵件需30分鐘以上）方可移動(dòng)。冷卻階段05定向凝固與順序凝固鑄件從薄壁到厚壁、從邊緣到中心逐步凝固，避免縮孔和縮松缺陷，需通過(guò)合理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和冒口實(shí)現(xiàn)溫度梯度控制。共晶與枝晶生長(zhǎng)凝固收縮補(bǔ)償鑄件凝固原理金屬液冷卻時(shí)形成枝晶骨架，剩余液體在枝晶間填充，合金成分影響晶粒尺寸和形態(tài)，需控制冷卻速率以優(yōu)化力學(xué)性能。金屬?gòu)囊簯B(tài)到固態(tài)體積收縮約3-5%，需通過(guò)冒口補(bǔ)縮或冷鐵激冷調(diào)節(jié)局部冷卻速度，防止內(nèi)部空洞缺陷。工藝參數(shù)計(jì)算濕型砂需控制水分蒸發(fā)速率，樹(shù)脂砂需考慮粘結(jié)劑熱分解溫度，金屬型鑄造需噴涂隔熱涂料延長(zhǎng)模具壽命。冷卻介質(zhì)選擇分段冷卻策略厚大部位采用外置冷鐵或水冷銅管加速散熱，薄壁區(qū)域覆蓋保溫材料防止過(guò)快冷卻導(dǎo)致裂紋。根據(jù)鑄件重量、壁厚和材質(zhì)（如鑄鐵、鑄鋼）通過(guò)Chvorinov公式（t=K·(V/A)^n）估算凝固時(shí)間，確保型砂散熱均衡。冷卻時(shí)間管理缺陷預(yù)防策略優(yōu)化澆注溫度（如鑄鐵1200-1400℃）和型砂退讓性，減少凝固末期因收縮受阻產(chǎn)生的拉應(yīng)力。熱裂控制采用低發(fā)氣量造型材料（如呋喃樹(shù)脂砂），增設(shè)排氣孔或真空輔助排氣，避免金屬液卷入氣體。氣孔抑制通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬（如ProCAST）預(yù)測(cè)縮松風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，設(shè)計(jì)階梯式澆注系統(tǒng)或發(fā)熱冒口增強(qiáng)補(bǔ)縮效率?？s松改善清理與后處理06落砂與脫模砂型回收與處理落砂后的型砂需經(jīng)過(guò)篩分、除塵和再生處理，去除金屬雜質(zhì)和燒結(jié)塊，確保型砂可循環(huán)利用并維持鑄造質(zhì)量。03鑄件脫模后需冷卻至室溫，部分合金需進(jìn)行時(shí)效處理以消除內(nèi)應(yīng)力，防止后續(xù)加工中變形或開(kāi)裂。02溫度控制與時(shí)效處理振動(dòng)落砂與機(jī)械脫模通過(guò)振動(dòng)設(shè)備或機(jī)械手將鑄件從砂型中分離，避免人工操作導(dǎo)致的鑄件損傷，適用于大批量生產(chǎn)的高效脫模需求。01去除澆冒口機(jī)械切割與氣割采用鋸床、砂輪切割機(jī)或氧乙炔焰對(duì)澆冒口進(jìn)行切除，需根據(jù)鑄件材質(zhì)選擇合適工具，避免熱影響區(qū)過(guò)大導(dǎo)致性能下降。錘擊與敲斷法適用于脆性材料（如鑄鐵），通過(guò)定向敲擊使?jié)裁翱谘仡A(yù)設(shè)斷裂線分離，操作時(shí)需控制力度以防止鑄件本體損傷。后續(xù)打磨與修整切除后的殘留部分需用角磨機(jī)或銼刀打磨平整，確保鑄件輪廓符合尺寸公差要求，并為后續(xù)精加工奠定基礎(chǔ)。利用高速鋼