1、第八章 铸 造 概概 述述 1 1 第一节第一节 合金的铸造性能合金的铸造性能 2 2 第二节第二节 砂型铸造砂型铸造 3 3 第三节第三节 特种铸造特种铸造 4 4 第四节第四节 铸件的结构设计铸件的结构设计 3 3 1、何为铸造？熔炼金属，制造铸型，并将熔融 金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸 件的成形方法，称为铸造。 砂型铸造 概概 述述 铸造的基本过程：铸造的基本过程： 液液 态态 金金 属属 充充 型型 铸铸 件件 凝凝 固固 收收 缩缩 铸造生产在机械制造业中的地位 概概 述述 砂型铸造概述 概概 述述 铸造产品铸造产品 概概 述述 铸铝件 球铁铸件 铸 铜 1、灵山大佛通高
2、88米，佛体 79米，莲花瓣9米。 2、灵山大佛佛体（不含莲花 瓣）由1560块6-8毫米厚的铜 壁板构成，焊缝长达30余公 里。 3、灵山大佛铸铜约700吨， 铜板面积达九千多平方米， 约一个半足球场大小。 4、由于高科技的运用，灵山 大佛能抵御14级台风和8级地 震的侵袭。 优点：优点： 1 1）可以生产出）可以生产出形状复杂形状复杂，特别是具有复杂内腔，特别是具有复杂内腔 的零件毛坯，如各种箱体、床身、机架等。的零件毛坯，如各种箱体、床身、机架等。 2 2）铸造生产的）铸造生产的适应性广适应性广，工艺灵活性大。，工艺灵活性大。 工业上常用的金属材料均可用来进行铸造，铸工业上常用的金属材料
3、均可用来进行铸造，铸 件的重量可由几克到几百吨，壁厚可由件的重量可由几克到几百吨，壁厚可由0.5mm0.5mm到到 1m1m左右左右 3 3）铸造用原材料大都来源广泛，价格低廉，并）铸造用原材料大都来源广泛，价格低廉，并 可直接利用废机件，故铸件可直接利用废机件，故铸件成本较低成本较低。 2 2、铸造的优缺点：、铸造的优缺点： 概概 述述 缺点：缺点： 1 1）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩）铸造组织疏松、晶粒粗大，内部易产生缩 孔、缩松、气孔等缺陷，因此，铸件的力学性孔、缩松、气孔等缺陷，因此，铸件的力学性 能，特别是冲击韧度低于同种材料的锻件。能，特别是冲击韧度低于同种材料的锻件。
4、2 2）铸件质量不够稳定。）铸件质量不够稳定。 概概 述述 二、二、 铸件的凝固方式铸件的凝固方式 2 2 四、铸造应力、变形与裂纹四、铸造应力、变形与裂纹 4 4 一、一、 合金的流动性及充型能力合金的流动性及充型能力 3 3 1 1 三、三、 铸造合金的收缩铸造合金的收缩 3 3 3 3 第一节 合金的铸造性能 一、一、 合金的流动性及充型能力合金的流动性及充型能力 ( (一一) )流动性流动性 螺旋形标准试样螺旋形标准试样 流动性是熔融金属流动性是熔融金属 的流动能力的流动能力，合金的流合金的流 动性是动性是以螺旋形流动试以螺旋形流动试 样的长度样的长度来衡量来衡量。试样试样 越长越长，
5、流动性越好流动性越好。 第一节 合金的铸造性能 铸件的主要缺陷及产生原因如图所示。铸件的主要缺陷及产生原因如图所示。 第一节 合金的铸造性能 第一节 合金的铸造性能 常用合金的流动性（砂型，试样截面88mm） 合金种类 铸型种类 浇注温度（） 螺旋线长度（mm） 铸铁C+Si=6.2% C+Si=5.9% C+Si=5.2% C+Si=4.2% 砂型 砂型 砂型 砂型 1300 1300 1300 1300 1800 1300 1000 600 铸钢 C=0.4% 砂型 砂型 1600 1640 100 200 铝硅合金（铝硅明） 镁合金（含Al及Zn） 锡青铜（Sn=10%,Zn=2%） 硅
6、黄铜（Si=1.54.5%） 金属型（300） 砂型 砂型 砂型 680720 700 1040 1100 700800 400600 420 1000 第一节 合金的铸造性能 （二）影响合金流动性的因素（二）影响合金流动性的因素 1.不同结晶特征的合金的流动性 第一节 合金的铸造性能 （二）影响合金流动性的因素（二）影响合金流动性的因素 2.化学成分对合金流动性的影响 铁碳 合金 的流 动性 与相 图的 关系 第一节 合金的铸造性能 （三）充型能力及其影响因素（三）充型能力及其影响因素 充型能力是指液态合金充满铸型型腔，获得 形状完整、轮廓清晰的合格铸件的能力 . 1浇注条件 (1) 浇注温
7、度。 T浇注 浇注 t凝固 凝固 流动性流动性 粘度 粘度 充填路径充填路径 充型能力充型能力 第一节 合金的铸造性能 (2) 充型压力。 (3) 浇注系统。 结构复杂，流动阻力大 2铸型条件 蓄热系数、温度以及铸型中的气体 等均影响流动性 P充型 充型 V流动 流动 充型能力充型能力 第一节 合金的铸造性能 二、铸件的凝固方式二、铸件的凝固方式 大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间， 称为中间凝固方式。中碳钢、高锰钢、白口铸铁等具有 中间凝固方式。一般将铸件的凝固方式分为三种类型： 逐层凝固方式、体积凝固（或称糊状凝固）方式和中间 凝固方式。 体积凝固体积凝固 第一节 合金的铸造性能
8、三、三、 铸造合金的收缩铸造合金的收缩 ( (一一) )收缩的概念收缩的概念 把液态合金在凝固和冷 却过程中，体积和尺寸 减小的现象称为合金的合金的 收缩收缩。它是铸造合金本 身的物理性质。收缩是 铸件中许多缺陷如缩 孔、缩松、裂纹、变形 和内应力等产生的基本 原因。 图9-4 温度梯度对凝固区域的影响 合金的收缩经历如下3个阶段 第一节 合金的铸造性能 分类：分类：分为三类，液态收缩、凝固收缩和固态收缩。分为三类，液态收缩、凝固收缩和固态收缩。 铸 件 温 度 降 低 铸 件 温 度 降 低 浇注温度浇注温度 室温室温 凝固终止温度凝固终止温度 开始凝固温度开始凝固温度 液态收缩液态收缩 凝
9、固收缩凝固收缩 固态收缩固态收缩 体 积 收 缩 体 积 收 缩 线收缩线收缩 第一节 合金的铸造性能 （二）影响收缩的因素（二）影响收缩的因素 1. 化学成分的影响化学成分的影响 常用合金中，铸钢的收缩率最大，灰铸铁最小。常用合金中，铸钢的收缩率最大，灰铸铁最小。 碳素钢随合碳量的增加凝固收缩率增加，而固态收缩碳素钢随合碳量的增加凝固收缩率增加，而固态收缩 率略减；灰铸铁中碳、硅含量越高，硫含量越低，收率略减；灰铸铁中碳、硅含量越高，硫含量越低，收 缩率越小缩率越小 。 2 2浇注温度的影响浇注温度的影响 3 3铸件结构与铸型条件的影响铸件结构与铸型条件的影响 浇注温度主要影响液态收缩。合金
10、的浇注温度愈高，浇注温度主要影响液态收缩。合金的浇注温度愈高， 过热度愈大，液态收缩量愈大，则总收缩量相应增加。过热度愈大，液态收缩量愈大，则总收缩量相应增加。 铸件的实际收缩率比自由收缩率小。铸件的实际收缩率比自由收缩率小。 第一节 合金的铸造性能 （三）铸件的缩孔和缩松（三）铸件的缩孔和缩松 1缩孔和缩松的形成缩孔和缩松的形成 纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金纯金属、共晶成分和凝固温度范围窄的合金，浇浇 注后在型腔内是由表及里的逐层凝固。在凝固过程注后在型腔内是由表及里的逐层凝固。在凝固过程 中，如得不到合金液的补充，在铸件最后凝固的地中，如得不到合金液的补充，在铸件最后凝固的地 方
11、就会产生缩孔方就会产生缩孔. . 图8-5 缩孔的形成过程示意图 第一节 合金的铸造性能 1缩孔和缩松的形成缩孔和缩松的形成 铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或铸件最后凝固的收缩未能得到补足，或 者结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，凝固者结晶温度范围宽的合金呈糊状凝固，凝固 区域较宽，液、固两相共存，树枝晶发达，区域较宽，液、固两相共存，树枝晶发达， 枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得枝晶骨架将合金液分割开的小液体区难以得 到补缩所到补缩所 致。致。 (a) 锯齿形凝固前沿 (b) 形成液体小区 (c) 形成缩松 图8-6 缩松的形成过程 第一节 合金的铸造性能 （三）铸件的缩孔和缩松（三）
12、铸件的缩孔和缩松 一定成分的合金一定成分的合金，缩孔缩孔、缩松的数量可以相互转缩松的数量可以相互转 化化，但但 其总容积基本一定其总容积基本一定，如图所示如图所示。 铁碳合金成分与体积收缩率的关系铁碳合金成分与体积收缩率的关系 防止缩孔和缩防止缩孔和缩 松的基本原则松的基本原则 是：是：采用合理采用合理 的工艺条件的工艺条件， 使缩松转化为使缩松转化为 缩孔缩孔，并使缩并使缩 孔移至冒口中孔移至冒口中。 （三）铸件的缩孔和缩松（三）铸件的缩孔和缩松 2 2缩孔和缩松的防止缩孔和缩松的防止 第一节 合金的铸造性能 （1 1）按照顺序凝固原则进行凝固按照顺序凝固原则进行凝固 是指采用各种工艺措施是
13、指采用各种工艺措施，使铸件上从远离冒口的部分使铸件上从远离冒口的部分 到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度到冒口之间建立一个逐渐递增的温度梯度，从而实现由远从而实现由远 离冒口的部分向冒口的方向顺序地凝固离冒口的部分向冒口的方向顺序地凝固， 如图所示如图所示，使缩使缩 孔转移到冒口中孔转移到冒口中。 适用于收缩大或壁厚差别适用于收缩大或壁厚差别 大大，易产生缩孔的合金铸件易产生缩孔的合金铸件， 如铸钢如铸钢、高强度灰铸铁高强度灰铸铁、可锻可锻 铸铁等铸铁等。 顺序凝固原则示意图顺序凝固原则示意图 （三）铸件的缩孔和缩松（三）铸件的缩孔和缩松 2 2缩孔和缩松的防止缩孔和缩松的防止 第一节 合金
14、的铸造性能 （2 2）合理确定内浇道位置及浇注工艺合理确定内浇道位置及浇注工艺 内浇道的引入位置应按照顺序凝固原内浇道的引入位置应按照顺序凝固原 则确定；浇注温度和浇注速度应根据铸件则确定；浇注温度和浇注速度应根据铸件 结构结构、浇注系统类型确定浇注系统类型确定，慢浇有利于顺慢浇有利于顺 序凝固序凝固，有利于补缩有利于补缩，消除缩孔消除缩孔。 （三）铸件的缩孔和缩松（三）铸件的缩孔和缩松 2缩孔和缩松的防止缩孔和缩松的防止 第一节 合金的铸造性能 （3 3）合理应用冒口合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施冷铁和补贴等工艺措施 冒口冷铁的作用冒口冷铁的作用 冒口冒口，在铸件厚壁，在铸件厚壁 处和热
15、节部位设置冒口，处和热节部位设置冒口， 是防止缩孔、缩松最有是防止缩孔、缩松最有 效的措施。效的措施。 冷铁冷铁，用铸铁、钢、，用铸铁、钢、 铜等材料制成的激冷物。铜等材料制成的激冷物。 加大冷却速度，调节凝加大冷却速度，调节凝 固顺序。固顺序。 2 2缩孔和缩松的防止缩孔和缩松的防止 第一节 合金的铸造性能 （三）铸件的缩孔和缩松（三）铸件的缩孔和缩松 补贴：补贴：对于板件和壁后均匀的薄对于板件和壁后均匀的薄 壁件，由于冒口的有效补缩距离壁件，由于冒口的有效补缩距离 所限，往往在铸铁的内部仍产生所限，往往在铸铁的内部仍产生 缩孔和缩松。若在铸件壁上部靠缩孔和缩松。若在铸件壁上部靠 近冒口处增
16、加一个楔形厚度，使近冒口处增加一个楔形厚度，使 铸件壁厚变成朝冒口铸件增厚的铸件壁厚变成朝冒口铸件增厚的 形状，即造成一个向冒口逐渐递形状，即造成一个向冒口逐渐递 增的温度梯度。所增加的楔形部增的温度梯度。所增加的楔形部 分，称为分，称为“补贴补贴”。 （3 3）合理应用冒口合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施冷铁和补贴等工艺措施 （三）铸件的缩孔和缩松（三）铸件的缩孔和缩松 2缩孔和缩松的防止缩孔和缩松的防止 第一节 合金的铸造性能 铸件的缩孔和缩松录像铸件的缩孔和缩松录像 第一节 合金的铸造性能 四、铸造应力、变形与裂纹四、铸造应力、变形与裂纹 内应力内应力 热应力热应力 机械应力机械应力
17、变形变形 裂纹裂纹 铸件在凝固和冷却的过程中，由于铸件 的壁厚不均匀，导致不同部位不均衡的 收缩而引起的应力。 铸件在固态收缩时，因受到铸型、型 芯、浇冒口、砂箱等外力阻碍而产生 的应力。 残余热应力的存在，使铸件处在一种非稳定 状态，将自发地通过铸件的变形来缓解其应 力，以回到稳定的平衡状态。 当热应力大到一定程度会导致出现裂纹。 第一节 合金的铸造性能 热应力的形成过程演示热应力的形成过程演示 第一节 合金的铸造性能 机械应力形成过程分析机械应力形成过程分析 机械应力：机械应力：机械应力会导致形成机械应力会导致形成裂纹裂纹, , 应适时开箱加以解决应适时开箱加以解决。 第一节 合金的铸造性
18、能 铸件的结构：铸件的结构：铸件各部分能自由收缩铸件各部分能自由收缩 工艺方面：工艺方面：采用同时凝固原则采用同时凝固原则 时效处理：时效处理：人工时效；自然时效人工时效；自然时效 铸件的结构尽可能对称铸件的结构尽可能对称 铸件的壁厚尽可能均匀铸件的壁厚尽可能均匀 热应力的消除方法热应力的消除方法 第一节 合金的铸造性能 二、砂型铸造的工艺过程二、砂型铸造的工艺过程 2 2 四、浇注系统的确定四、浇注系统的确定 4 4 一、造型材料一、造型材料 3 3 1 1 三三 、砂型铸造造型方法、砂型铸造造型方法 3 3 3 3 五、砂型铸造工艺设计五、砂型铸造工艺设计 3 3 5 5 第二节 砂型铸造
19、 制做铸型和型芯所用的材料成为造型材料。制做铸型和型芯所用的材料成为造型材料。 主要分型砂与芯砂，由原砂、粘接剂、水和附加物配制而成。主要分型砂与芯砂，由原砂、粘接剂、水和附加物配制而成。 （一）型（芯）砂的性能（一）型（芯）砂的性能 1 1、强度：、强度：应保证铸型（或型芯）受外力作用时，不易被损坏应保证铸型（或型芯）受外力作用时，不易被损坏 。型砂强度不足会造成塌箱、冲砂与砂眼等缺陷。型砂强度不足会造成塌箱、冲砂与砂眼等缺陷。 2 2、透气性：、透气性：铸型（或型芯）能允许气体通过，因为浇注时，铸型（或型芯）能允许气体通过，因为浇注时， 型腔内的空气及铸型产生的挥发气体要通过砂型逸出。型腔
20、内的空气及铸型产生的挥发气体要通过砂型逸出。 3 3、可塑性：、可塑性：型砂受力易成型且获得清晰轮廓。可塑性好，作型砂受力易成型且获得清晰轮廓。可塑性好，作 兴方便，造型的轮廓清晰，可铸出形状尺寸精确的铸件。兴方便，造型的轮廓清晰，可铸出形状尺寸精确的铸件。 一、造型材料一、造型材料 第二节 砂型铸造 4 4、耐火性：、耐火性：型（芯）砂在高温液态金属作用下型（芯）砂在高温液态金属作用下 ，不软化、不熔融和不粘结的能力、耐火性差，不软化、不熔融和不粘结的能力、耐火性差 的型（芯）砂，砂粒易粘附在铸件表面，使清的型（芯）砂，砂粒易粘附在铸件表面，使清 砂和切削加工困难。砂和切削加工困难。 5 5
21、、退让性：、退让性：铸件凝固收缩时，型（芯）砂不阻铸件凝固收缩时，型（芯）砂不阻 碍铸件收缩。退让性差的型芯砂，将阻碍铸件碍铸件收缩。退让性差的型芯砂，将阻碍铸件 的收缩，会使铸件产生应力，引起变形，甚至的收缩，会使铸件产生应力，引起变形，甚至 开裂。开裂。 型芯在浇注时，四周被液态金属包围，故型芯在浇注时，四周被液态金属包围，故 要求芯砂性能比型砂高。要求芯砂性能比型砂高。 第二节 砂型铸造 ( (二二) )型（芯）砂的组成及配制过程型（芯）砂的组成及配制过程 1 1、型（芯）砂的组成、型（芯）砂的组成 原砂原砂 是型砂和砂芯的主要组成部分，其是型砂和砂芯的主要组成部分，其 主要成分是由主要
22、成分是由SiOSiO2 2及其他氧化物。砂粒均及其他氧化物。砂粒均 匀且呈圆形的好，一般采自山地、沙漠、匀且呈圆形的好，一般采自山地、沙漠、 河滩和海滨。河滩和海滨。 粘结剂粘结剂 其作用是江砂粒互相粘结在一起，其作用是江砂粒互相粘结在一起， 使型（芯）砂具有一定的强度和可塑性。使型（芯）砂具有一定的强度和可塑性。 种类很多，常用的有陶（高岭）土、膨润种类很多，常用的有陶（高岭）土、膨润 土、油类、合脂、树脂与水玻璃等。土、油类、合脂、树脂与水玻璃等。 第二节 砂型铸造 附加物附加物 为了改善型（芯）砂某些性能而为了改善型（芯）砂某些性能而 附加的物质。例如，加入煤粉可提高耐火附加的物质。例如
23、，加入煤粉可提高耐火 性，加入水玻璃可提高强度，加入木屑可性，加入水玻璃可提高强度，加入木屑可 改善透气性和退让性等。改善透气性和退让性等。 型砂和芯砂的组成物决定于铸造合金的型砂和芯砂的组成物决定于铸造合金的 种类，铸件的大小及结构特征等。种类，铸件的大小及结构特征等。 2 2、型（芯）砂的制备过程、型（芯）砂的制备过程 烘干烘干-筛分筛分-混砂（先干混后湿混）混砂（先干混后湿混）- 砂砂-停放（闷砂）。停放（闷砂）。 第二节 砂型铸造 （1 1）模样的制造）模样的制造 一般情况，模样的外形与铸件的外形相似，其尺一般情况，模样的外形与铸件的外形相似，其尺 寸要大于铸件，这是因为金属有冷却收缩
24、。模样应有寸要大于铸件，这是因为金属有冷却收缩。模样应有 足够的强度和刚度，以及与逐渐向适应的表面粗糙度足够的强度和刚度，以及与逐渐向适应的表面粗糙度 和尺寸精度。和尺寸精度。 根据制造模样所用的材料不同，分为根据制造模样所用的材料不同，分为木模样、金木模样、金 属模样和塑料模样属模样和塑料模样等，可根据铸件的要求、造型方法等，可根据铸件的要求、造型方法 和生产批量等，经济合理的选用。和生产批量等，经济合理的选用。 第二节 砂型铸造 木模样木模样 是模样中应用最广泛的一种，具有质轻是模样中应用最广泛的一种，具有质轻 、价廉和容易加工等优点。但强度低，容易变形和损、价廉和容易加工等优点。但强度低
25、，容易变形和损 坏，一班用于单件和中小批量生产。常用木材有，红坏，一班用于单件和中小批量生产。常用木材有，红 木、杉木、银杏等。木、杉木、银杏等。 金属模样金属模样用铸铁、铜合金和铝合金等金属材料用铸铁、铜合金和铝合金等金属材料 制造的模样。铝模最为多见。金属模样的强度高，尺制造的模样。铝模最为多见。金属模样的强度高，尺 寸精确，表面光洁，寿命长。但制造时生产周期长、寸精确，表面光洁，寿命长。但制造时生产周期长、 成本高，用于大批量生产。成本高，用于大批量生产。 （二）芯盒的制造（二）芯盒的制造 芯盒的型腔与铸件的内腔孔洞相似。其尺寸应考虑铸件芯盒的型腔与铸件的内腔孔洞相似。其尺寸应考虑铸件
26、内腔的加工余量和收缩量。根据制造芯盒的材质不同内腔的加工余量和收缩量。根据制造芯盒的材质不同 ，也可以分为木芯盒和金属芯盒，金属芯盒的材料一，也可以分为木芯盒和金属芯盒，金属芯盒的材料一 般是铸造铝合金般是铸造铝合金 第二节 砂型铸造 （三）造型与制芯工艺（三）造型与制芯工艺 造型是指用造型是指用 型砂、模样、砂型砂、模样、砂 箱等工艺装备制箱等工艺装备制 造砂型的过程。造砂型的过程。 制芯是将芯砂制芯是将芯砂 制成符合芯盒形制成符合芯盒形 状的砂芯的过程。状的砂芯的过程。 图 砂型铸造工艺流程 第二节 砂型铸造 第二节 砂型铸造 二、砂型铸造的工艺过程二、砂型铸造的工艺过程 将液体金属浇入用
27、型砂紧实成的铸型中，待凝固冷却后，将液体金属浇入用型砂紧实成的铸型中，待凝固冷却后， 将铸型破坏，取出铸件的铸造方法称为砂型铸造。将铸型破坏，取出铸件的铸造方法称为砂型铸造。 砂型铸造工艺过程砂型铸造工艺过程 制造模样、芯盒制造模样、芯盒配制型砂、芯砂配制型砂、芯砂造造 型和造芯型和造芯烘干、合箱烘干、合箱熔炼金属、浇熔炼金属、浇 注注落砂、清理与检验等落砂、清理与检验等 第二节 砂型铸造 三三 、砂型铸造造型方法、砂型铸造造型方法 （一）手工造型（一）手工造型 单件、小批量生产单件、小批量生产 （二）机器造型（二）机器造型 中、小件大批量生产中、小件大批量生产 （三）机器造芯（三）机器造芯
28、中、小件大批量生产中、小件大批量生产 （四）柔性造型单元（四）柔性造型单元 各种形状与批量生产各种形状与批量生产 套筒的砂型铸造过程：套筒的砂型铸造过程： 第二节 砂型铸造 造型方法造型方法 特点特点 整模造型整模造型 整体模型，分型面为平面整体模型，分型面为平面 分模造型分模造型 分开模型，分型面多是平面分开模型，分型面多是平面 活块造型活块造型 将模样上有妨碍取摸的部分做成活动的将模样上有妨碍取摸的部分做成活动的 挖沙造型挖沙造型 造型时须挖去阻碍取模的型砂造型时须挖去阻碍取模的型砂 刮板造型刮板造型 和铸件截面形状相适应的板状模样和铸件截面形状相适应的板状模样 三箱造型三箱造型 铸件两端
29、截面尺寸较大，需要三个沙箱铸件两端截面尺寸较大，需要三个沙箱 第二节 砂型铸造 （一）手工造型（一）手工造型 1 1、整模造型、整模造型的模样是整体的，分型面是平面，铸型的模样是整体的，分型面是平面，铸型 型腔全部在半个铸型内，其造型简单，铸件不会产型腔全部在半个铸型内，其造型简单，铸件不会产 生错型缺陷。适用于铸件最大截面在一端，且为平生错型缺陷。适用于铸件最大截面在一端，且为平 面的铸件。面的铸件。 第二节 砂型铸造 2 2、分模造型、分模造型是将模样沿最大截面处分成两半，型腔位于是将模样沿最大截面处分成两半，型腔位于 上、下两个砂箱内，造型简单省工。常用于最大截面在上、下两个砂箱内，造型
30、简单省工。常用于最大截面在 中部的铸件。中部的铸件。 第二节 砂型铸造 支承台的分块模造型实例 第二节 砂型铸造 三箱造型三箱造型 第二节 砂型铸造 法兰座的三箱造型实例 第二节 砂型铸造 3 3、挖砂造型、挖砂造型的模样是整体的，但铸件分型面为曲的模样是整体的，但铸件分型面为曲 面。为便于起模，造型时用手工挖去阻碍起模的型面。为便于起模，造型时用手工挖去阻碍起模的型 砂、其造型费工、生产率低，工人技术水平要求砂、其造型费工、生产率低，工人技术水平要求 高。用于分型面不是平面的单件、小批生产铸件。高。用于分型面不是平面的单件、小批生产铸件。 第二节 砂型铸造 手轮的挖砂造型实例 第二节 砂型铸
31、造 4 4、活块造型、活块造型是在制模时将铸件上的妨碍起模的小凸台，是在制模时将铸件上的妨碍起模的小凸台， 肋条等这些部分作成活动的（即活块）。起模时，先起肋条等这些部分作成活动的（即活块）。起模时，先起 出主体模样，然后再从侧面取出活块。其造型费时，工出主体模样，然后再从侧面取出活块。其造型费时，工 人技术水平要求高。主要用于单件、小批生产带有突出人技术水平要求高。主要用于单件、小批生产带有突出 部分、难以起模的铸件。部分、难以起模的铸件。 第二节 砂型铸造 5 5、刮板造型、刮板造型是用刮板代替实体模样造型，它可降低是用刮板代替实体模样造型，它可降低 模样成本，节约木材，缩短生产周期。但生
32、产率低，模样成本，节约木材，缩短生产周期。但生产率低， 工人技术水平要求高。用于有等载面或回转体的大、工人技术水平要求高。用于有等载面或回转体的大、 中型铸件的单件、小批生产、如带轮、铸管、弯头等。中型铸件的单件、小批生产、如带轮、铸管、弯头等。 刮板造型实例刮板造型实例 第二节 砂型铸造 6 6、地坑造型、地坑造型在地平面以下的沙坑中或特制的地坑中制造在地平面以下的沙坑中或特制的地坑中制造 下型的造型方法，特点是省掉了下砂箱，但造型操作麻下型的造型方法，特点是省掉了下砂箱，但造型操作麻 烦。用于中型、大型铸件单件或小批量生产。烦。用于中型、大型铸件单件或小批量生产。 第二节 砂型铸造 平板的
33、地坑造型实例 第二节 砂型铸造 7 7、假箱造型、假箱造型是为克服挖砂造型是为克服挖砂造型 的挖砂缺点，在造型前预先的挖砂缺点，在造型前预先 做个底胎（即假箱），然后做个底胎（即假箱），然后 在底胎上制下箱，因底胎不在底胎上制下箱，因底胎不 参予浇注，故称假箱。比挖参予浇注，故称假箱。比挖 砂造型操作简单，且分型面砂造型操作简单，且分型面 整齐。适用于成批生产中需整齐。适用于成批生产中需 要挖砂的铸件。要挖砂的铸件。 假箱造型实例假箱造型实例 第二节 砂型铸造 （二）机器造型（二）机器造型 机器造型是将机器造型是将填砂、紧实和起模填砂、紧实和起模等主要工序实现了机械等主要工序实现了机械 化，并
34、组成生产流水线。机器造型生产率高，铸型质量好，铸化，并组成生产流水线。机器造型生产率高，铸型质量好，铸 件质量高，适用于中小型铸件的大批量生产。件质量高，适用于中小型铸件的大批量生产。 自动造型生产线自动造型生产线 1 1卸箱机卸箱机 2 2移箱机移箱机 3 3、1313落砂落砂 4 4下箱自动造型机下箱自动造型机 5 5 刷砂刷刷砂刷6 6平车平车 7 7放箱机放箱机 8 8翻转机翻转机 9 9合型机合型机 1010辊道辊道 1111换模小车换模小车1212上箱自动造型机上箱自动造型机 1414铸型铸型 1515浇注工段浇注工段 1616输送带输送带 第二节 砂型铸造 机器造型方法一机器造型
35、方法一 1 1、振压造型工作原理、振压造型工作原理 机器造型方法：振压造型、高压造型、抛砂造型。机器造型方法：振压造型、高压造型、抛砂造型。 a) a) 填砂填砂 b) b) 振实振实 c) c) 压实压实 d) d) 起模起模 图8-11振压式造型机工作原理 第二节 砂型铸造 震压式造型录像 第二节 砂型铸造 （三）机器造芯（三）机器造芯 在大批量生产中，常用型芯制作设备是射芯机和壳（吹）芯机。在大批量生产中，常用型芯制作设备是射芯机和壳（吹）芯机。 第二节 砂型铸造 射砂挤压造型录像 射芯机工作原理 第二节 砂型铸造 四、浇注系统的确定四、浇注系统的确定 图图 浇注系统的组成浇注系统的组成
36、 1 1外浇口外浇口 2 2直浇口直浇口 3 3横浇口横浇口 4 4内浇口内浇口 5 5冒口冒口 浇注系统指液态浇注系统指液态 金属流入铸型型金属流入铸型型 腔的通道腔的通道 , ,浇注浇注 系统一般包括外系统一般包括外 浇口、直浇道、浇口、直浇道、 横浇道、内浇口横浇道、内浇口 等，等， 第二节 砂型铸造 浇注系统的组成 1外浇口 2直浇口 3横浇口 4内浇口 5冒口 浇注系统应浇注系统应保证液保证液 态金属平稳地引入铸型，态金属平稳地引入铸型， 要有利于排渣和排气，要有利于排渣和排气， 并能控制铸件的凝固顺并能控制铸件的凝固顺 序序. . 冒口的作用是冒口的作用是补缩、补缩、 集渣、通气、
37、排气集渣、通气、排气。对。对 冒口的要求是：金属液冒口的要求是：金属液 足够补缩量；补缩通道足够补缩量；补缩通道 畅通，且保证冒口的凝畅通，且保证冒口的凝 固时间要大于铸件的凝固时间要大于铸件的凝 固时间。固时间。 第二节 砂型铸造 浇口位置的确定对铸件质量影响很大，依 据铸件的具体结构、合金种类等有以下几种： 第二节 砂型铸造 五、砂型铸造工艺设计五、砂型铸造工艺设计 铸造工艺图包括：铸造工艺图包括： 铸件的浇注位置铸件的浇注位置 铸型分型面铸型分型面 铸造工艺参数铸造工艺参数 支座的零件图、铸造工艺图、模样图及合型图支座的零件图、铸造工艺图、模样图及合型图 第二节 砂型铸造 （一）浇注位置
38、的选择（一）浇注位置的选择 铸件的重要加工面应朝下或位于侧面；铸件的重要加工面应朝下或位于侧面； 浇注位置浇注位置浇注时铸件在铸型中的空间位置。浇注时铸件在铸型中的空间位置。 浇注位置的选择原则：浇注位置的选择原则： 第二节 砂型铸造 铸件的大平面应朝下；面积较大的薄铸件的大平面应朝下；面积较大的薄 壁部分置于铸型下部或侧面；壁部分置于铸型下部或侧面； 铸件厚大部分应放在上部或侧面。铸件厚大部分应放在上部或侧面。 浇注位置的选择原则：浇注位置的选择原则： 第二节 砂型铸造 铸件厚大部分应放在上部或侧面。铸件厚大部分应放在上部或侧面。 （二）铸型分型面的选择 （a a）铸件铸件 （b b）四箱造
39、型四箱造型 （c c）三箱造型三箱造型 （d d）两箱造型两箱造型 三通类铸件的分型面的选择三通类铸件的分型面的选择 第二节 砂型铸造 选择原则选择原则 应保证模样能顺利的从铸型中取出；应保证模样能顺利的从铸型中取出； 应尽量减少分型面的数量；应尽量减少分型面的数量； 应尽量使分型面是一个平直的面；应尽量使分型面是一个平直的面； 应使铸件的全部或大部分置入同一砂箱；应使铸件的全部或大部分置入同一砂箱； 应使铸件的全部或大部分置入下箱；应使铸件的全部或大部分置入下箱； 应尽量使型芯和活块的数量减少。应尽量使型芯和活块的数量减少。 分型面分型面指铸型中相互结合的表面指铸型中相互结合的表面 第二节
40、砂型铸造 应保证模样能顺利从铸型中取出应保证模样能顺利从铸型中取出 (a) 不合理 (b) 合理 分型面应选在最大截面处示意图 第二节 砂型铸造 应尽量减少分型面的数量应尽量减少分型面的数量 第二节 砂型铸造 应尽量使分型面是一个平直的面应尽量使分型面是一个平直的面 第二节 砂型铸造 应使铸件的全部或者大部分位于同一砂箱应使铸件的全部或者大部分位于同一砂箱 使铸件的全部或者大部分位于同一砂箱使铸件的全部或者大部分位于同一砂箱, ,易于保证铸件的尺寸精度易于保证铸件的尺寸精度 第二节 砂型铸造 应使铸件的全部或大部分置入下箱应使铸件的全部或大部分置入下箱； 第二节 砂型铸造 应尽量使型芯和活块的
41、数量减少应尽量使型芯和活块的数量减少 图为一侧凹铸件，图中的分型方案图为一侧凹铸件，图中的分型方案1 1要考虑采用要考虑采用 活块造型或加外型芯才能铸造；采用图中的方案活块造型或加外型芯才能铸造；采用图中的方案2 2则则 省去了活块造型或加外型芯。省去了活块造型或加外型芯。 第二节 砂型铸造 （三）工艺参数的确定 加工余量；加工余量； 收缩率；收缩率； 拔模斜度；拔模斜度； 铸造圆角；铸造圆角； 型芯及型芯头。型芯及型芯头。 工艺参数工艺参数 第二节 砂型铸造 1 1、加工余量、加工余量 孔的铸出：孔的铸出：要考虑铸出的可能性、必要性、要考虑铸出的可能性、必要性、 和经济性。一般大孔用下芯的方
42、式铸出，而和经济性。一般大孔用下芯的方式铸出，而 小孔则用机加工完成。小孔则用机加工完成。 第二节 砂型铸造 2 2、铸造收缩率、铸造收缩率 铸件在凝固和冷却过程中会发生收缩而造成各部铸件在凝固和冷却过程中会发生收缩而造成各部 分体积和尺寸缩小。分体积和尺寸缩小。为了使铸件的实际尺寸符合图样为了使铸件的实际尺寸符合图样 要求，在制作模样和芯盒时，模样和芯盒的制造尺寸要求，在制作模样和芯盒时，模样和芯盒的制造尺寸 应比铸件放大一个该合金的收缩率。应比铸件放大一个该合金的收缩率。 合金收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸件合金收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸件 的结构、尺寸等因素。的结构、尺寸
43、等因素。 通常灰铸铁的铸造收缩率是通常灰铸铁的铸造收缩率是0.7%0.7%- -1.0%1.0%， 铸钢的铸造收缩率为铸钢的铸造收缩率为1.3%1.3%- -2.0%2.0%， 铝合金的铸造收缩率为铝合金的铸造收缩率为0.8%0.8%- -1.2%1.2%， 锡青铜铸造收缩率为锡青铜铸造收缩率为1.2%1.2%- -1.4%1.4%。 件 件模 100 L LL K 式中： L模模样尺寸； L件铸件尺寸。 第二节 砂型铸造 3 3、铸型起模斜度、铸型起模斜度 为了起模方便又不损坏砂型，凡垂直于分型面的为了起模方便又不损坏砂型，凡垂直于分型面的 壁上留有起模斜度，如图所示。起模斜度值见壁上留有起
44、模斜度，如图所示。起模斜度值见JB/T JB/T 5105510519911991。 第二节 砂型铸造 4 4、铸造圆角、铸造圆角 凝固特性凝固特性 热节、充型热节、充型 不同转角不同转角 处的热节处的热节 第二节 砂型铸造 5 5、型芯及型芯头、型芯及型芯头 型芯型芯是铸件的一个重要的组成部分，型芯的功用是是铸件的一个重要的组成部分，型芯的功用是 形成铸件的内腔形成铸件的内腔, ,孔洞和形状复杂阻碍起模部分的外形孔洞和形状复杂阻碍起模部分的外形 第二节 砂型铸造 1、支座 （四）实例分析 方案 沿底版中心分型。 轴孔下芯方便，但 底版上四个凸台必 须采用活块且铸件 在上、下箱各半。 方案 沿
45、底面分型，铸件全部 在下箱，不会产生错箱， 铸件易清理。但轴孔内 凸台必须采用活块或下 芯且轴孔难以铸出。 第二节 砂型铸造 （五）铸造工艺图的绘制（五）铸造工艺图的绘制 为了获得健全的合格铸件，减小铸型制造的工为了获得健全的合格铸件，减小铸型制造的工 作量，降低铸件成本，在砂型铸造的生产准备过程作量，降低铸件成本，在砂型铸造的生产准备过程 中，必须合理地制订出铸造工艺方案，并绘制出铸中，必须合理地制订出铸造工艺方案，并绘制出铸 造工艺图。造工艺图。 a联轴节零件图 b铸造工艺图 c模样图（收缩率1%） 第二节 砂型铸造 （六）铸造工艺设计的一般程序（六）铸造工艺设计的一般程序 表9-8 铸造
46、工艺设计的内容和一般程序 项目项目 内容内容 用途及应用范围用途及应用范围 设计程序设计程序 铸造工艺图铸造工艺图 在零件图上用规定的在零件图上用规定的 红、蓝等各色符号表示出：红、蓝等各色符号表示出： 浇注位置和分型面，加工浇注位置和分型面，加工 余量，收缩率，起模斜度，余量，收缩率，起模斜度， 反变形量，浇、反变形量，浇、 冒口系统，内外冷铁冒口系统，内外冷铁 ，铸肋，砂芯形状、数量，铸肋，砂芯形状、数量 及芯头大小等及芯头大小等 制造模样、模底板、制造模样、模底板、 芯盒等工装以及进行生产芯盒等工装以及进行生产 准备和验收的依据。适用准备和验收的依据。适用 于各种批量的生产于各种批量的生
47、产 产品零件的技术条件和产品零件的技术条件和 结构工艺性分析结构工艺性分析 选择铸造及造型方法选择铸造及造型方法 确定浇注位置和分型面确定浇注位置和分型面 选用工艺参数选用工艺参数 设计浇冒口、冷铁和铸设计浇冒口、冷铁和铸 肋肋 型芯设计型芯设计 铸件图铸件图 把经过铸造工艺设计后，把经过铸造工艺设计后， 改变了零件形状、尺寸的改变了零件形状、尺寸的 地方都反映在铸件图上地方都反映在铸件图上 铸件验收和机加工夹具设铸件验收和机加工夹具设 计的依据。适用于成批、计的依据。适用于成批、 大量生产或重要铸件的生大量生产或重要铸件的生 产产 在完成铸造工艺图的基在完成铸造工艺图的基 础上，画出铸件图础上，画出铸件图 铸型装配图铸型装配图 表示出浇注位置，型芯数表示出浇注位置，型芯数 量、固定和下芯顺序，浇量、固定和下芯顺序，浇 冒口和冷铁布置，砂箱结冒口和冷铁布置，砂箱结 构和尺寸大小等构和尺寸大小等 生产准备、合箱、检验、生产准备、合箱、检验、 工艺调整的依据。适用于工艺调整的依据。适用于 成批、大量生产的重要件成批、大量生产的重要件 ，单件的重型铸件，单件的重型铸件 通常在完成砂箱设计后通常在完成砂箱设计后 画出画出 铸造工艺卡片铸造工艺卡片 说明造型、造芯、浇注、说明造型、造芯、浇注、 打箱、清理等工艺操作过打箱、清理等工艺操作过 程及要求程及要求 生
