手工造型.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第九章 砂型铸造,常用铸造方法,:,砂型铸造、熔模铸造、压力铸造等，其中砂型铸造应用最普遍。,砂型铸造以外的其它铸造方法称为特种铸造。,砂型铸造,:,是指用具有一定性能的型（芯）砂通过不同的紧实方法制成铸型及砂芯,的铸造方法，它具有灵活性大、生产周期短、成本低廉等优点。,使用范围,:,我国和世界范围内，大部分铸件（约为铸件总产量的,60,70,）是应,用砂型铸造方法生产的。,1,9.1,造型材料,型砂与芯砂是用来制造砂型和型芯的主要材料，其质量对铸造生产过程及铸件质,量有很大影响，据统计，铸件废品中约有,50,以上与其有关。因此，要合理选用和配,制型（芯）砂，严格控制其性能。,型砂的分类、成分和应用,（粘土砂、水玻璃砂、油砂、树脂砂）,1.,粘土砂,:,砂子,粘土,水,附加物,(,煤粉,木屑等,).,应用广泛,:,1),不受铸件大小,重量,尺寸,批量影响；,2),铸钢,铸铁,铜,铝合金等均可铸；,大型铸件的干砂型,铸造（地坑造型）,2,砂型铸造分类,3,3),手工,机器造型均可；,4),粘土来源广,价低；,粘土砂分两类,:,湿型砂,:,中,小件,干型砂,:,质量要求高的件,大件,2.,水玻璃砂,:,水玻璃,(,硅酸钠的水溶液,),为粘结剂,;,优点,:,不需烘干,硬化速度快,生产周期短,强度高,易机械化；,缺点,:,易粘砂,出砂性差,回用性差；,3.,油砂,:,植物油为粘结剂,(,桐油,亚麻油,),油在烘烤时生成强度很高的氧化膜,;,优点,:,干强度高,不易吸湿返潮,退让性,出砂性,不易粘砂,内腔光滑；,缺点,:,价格高,;,4.,树脂砂,:,合成树脂作粘结剂,;,优点,:,生产率高,不需烘干,强度高,型芯尺寸精确,表面光滑,退让性,出砂性好；,4,9.1.1,型（芯）砂应具备的性能,强度,型（芯）砂抵抗外力破坏的能力称为型（芯）砂的,强度,。,强度过低，在造型、搬运、合型等生产过程中易引起塌箱、砂眼等缺陷；强度过,高，会阻碍铸件收缩，引起铸件产生较大的铸造应力甚至裂纹，同时使铸型透气性变,差。强度大小取决于砂粒粗细、水分、粘结剂含量及砂型紧实度等。砂粒愈细、粘结,剂愈多、紧实度愈高，则其强度愈高。,耐火度（耐火性）,型（芯）砂在高温金属液作用下，不软化、不熔融的性能称为,耐火度,。,耐火度差，铸件表面易产生粘砂缺陷，增加了铸件清理和切削加工的难度，粘砂,严重时，可导致铸件报废。,耐火度主要取决于砂中的含量。砂中含量高而杂质少时，其耐火度好。,5,6,透气性,紧实后的型砂透过气体的能力称为,透气性,。,在高温金属液的作用下，砂型、芯会产生大量气体，金属液的冷却、凝固也将析,出气体。型（芯）砂的透气性若不好，铸件内易形成气孔等缺陷。通常砂粒愈细，水,分和粘结剂含量愈多，紧实度过高，型（芯）砂的透气性愈差。,退让性,铸件凝固后冷却收缩时，型（芯）砂是否易被压缩的性能称为,退让性,。,退让性差，铸件收缩时受到阻力增大，易产生较大应力，甚至造成变形、裂纹。,退让性主要取决于粘结剂及附加物的含量。,由于型芯在浇注时被高温金属浪冲刷和包围，因此对芯砂的强度、耐火度、透气,性、退让性的要求更高、更严格。此外，芯砂还应具备吸湿性小、发气量少及易于落,砂清理等性能。,7,气孔缺陷,侵入性气,析出性气孔,8,9.1.2,型（芯）砂的组成,型砂和芯砂通常是由砂（含）、粘结剂（例如粘土和膨润土）及水等混合制成。为保证型（芯）砂的性能要求，应对其原材料进行合理的选用。,原砂（即新砂）,原砂多为天然砂，即由岩石风化并可按颗粒分离的砂,，主要成分为石英（,SiO,2,），并含有少量泥分和杂质。,高质量铸造用砂，要求原砂中的含量高（,85,97,），,砂粒呈圆形且大小均匀。对高熔点合金的铸造用砂，则需,选用熔点更高的锆砂、镁砂、铬砂等。,作用,:,骨料，具有较高的耐火度,保证砂型具有一定的透气性,9,粘结剂,能使砂粒相互粘结的物质称,粘结剂,。,粘土的矿物组成：,高岭土 高岭石,膨润土 蒙脱石,常用粘结剂为粘土。,粘土又分为普通粘土和膨润土。膨润土的粘结性优于普通粘土，故湿型（不经烘,干就进行浇注的砂型）型砂多用膨润土，而干型（经过烘干后进行浇注的砂型）型砂,多用普通粘土。,对于性能要求较高的型（芯）砂，可以采用特殊的粘结剂，如水玻璃（如铸钢用,粘结剂）、桐油、合脂和树脂等。,10,附加物,附加物,是指除粘结剂以外能改善型（芯）砂性能而加入的物质。,常加入的有煤粉、重油、木屑等。加入煤粉和重油可防止铸件粘砂，并使铸件表,面粗糙度值减小；加入木屑可提高砂型的退让牲和透气性。,加入煤粉防止机械粘砂的原理,1.,在铁液高温作用下煤粉产生大量还原性气体，防止金属被氧化；同时在砂型中形成,正压力，使金属液难以渗透加入砂型。,2.,煤粉在高温下生成亮碳物质，覆盖于砂型表面，阻止了铁液与砂型的反应和渗入。,煤粉,11,水,水被用来将原砂和粘土混为一体而制成具有一定强度、透气性的型（芯）砂。,水分应适当,水分过少，砂型强度低，易破碎，造型、起模困难；,水分过多，型砂湿度大，强度、透气性均下降，造型时易粘模，浇注时会产生大,量的气体。,涂料,涂料是型腔和型芯表面的涂覆材料，其用途是提高表层的,耐火度、保温性、表面,光滑程度和化学稳定性,等。,通常,:,铸铁件中干型表面,刷涂（用石墨粉加粘结剂加水调成的）涂料,;,湿型表面,常铺撒一层石墨粉或滑石粉；,铸钢件的干涂（芯）表面,刷涂（用石英粉加粘土加水调成的）涂料,;,湿型（芯）表面,石英粉。,12,9.2,模样与芯盒,模样是用来形成铸型型腔的,;,型芯构成铸件的孔、空腔及凹陷与凸起部分。而芯盒是用来制造型芯所用的,装备,。,13,9.2,模样与芯盒,铸件的大小和生产规模不同，制造模样和芯盒的材料也有所不同。单件或小批生,产时，一般用木材制造模样和芯盒；大批大量生产时，可采用金属（如铝合金、铜合,金、铸铁等）或塑料等制造模样和芯盒。,在制造模样和芯盒时，尺寸上应考虑到合金的收缩、加工余量等因素，因此模样,的尺寸相当于零件尺寸、收缩量和加工余量（孔的加工余量为负值）等的总和。形状,上应考虑：起模斜度、铸造圆角，尺寸较小的孔、槽等是否铸出，铸出孔的铸件的模,样和芯盒还应考虑芯头的形状和尺寸等。,14,15,16,汽车排气管砂芯,17,气缸筒砂芯,18,三通管砂芯,19,制芯机器,20,机器人制芯系统,21,2.5,砂型铸造方法,定义：,用型砂及模样等工艺装备制造铸型的过程称为,造型,。这种铸型又称为砂型。,砂型是由上砂型、下砂型、型腔（形成铸件形状的空腔）、砂芯、浇注系统和砂箱等,部分组成。,上、下砂型的结合面称为,分型面,。,砂型铸造方法主要有,手工造型,和,机器造型,两大类。,手工造型按,砂箱特征,可分：两箱造型、三箱造型、地坑造型等；,按,铸型特点,分：整模造型、分模造型、活块造型、挖砂造型、假箱造型、和刮板造,型等。,22,手工造型,是用手工或手动工具完成紧砂、起模、修型的工序。,其特点是：,操作灵活，可按铸件尺寸、形状、批量与现场生产条件灵活地选用具体的造型方,法；,工艺适应性强；,生产准备周期短；,生产效率低；,质量稳定性差，铸件尺寸精度、表面质量较差；,对工人技术要求高，劳动强度大。主要应用于单件、小批生产或难以用造型机械生,产的形状复杂的大型铸件生产中。,手工造型方法：整模造型、分模造型、活块造型、刮板造型、挖砂和假箱造,型、三箱造型。,23,1.,整模造型,(,工艺短片,),模样是一个整体，通常型腔全部放在一个砂箱内，分型面为平面。,造下型 造上型 起模、修型将上砂型拿下，合箱。,整模造型操作简便，不会产生错型缺陷，故铸件的形状、尺寸精度高。适用于最,大截面在端面、且为平面的铸件，如轴承、齿轮坯等。,整模造型,24,2.,分模造型,(,工艺短片,),模样沿最大截面处分为两半，型腔位于上、下两个砂箱内。因零件有通孔，因此,模样必须带有芯头。,分模造型操作较简便，在生产中应用最广，适用于形状较复杂，,最大截面在中部的铸件，如套筒、管子、箱体、阀体等。,分模造型,25,挖砂造型,(,工艺短片,),当铸件的最大截面不在端部，且模样又不便分模（模样太薄或分模面不是平面等）,时，可将模样做成整模，为起出模样，造型时用手工挖去阻碍起模的型砂。挖砂造型,时，每造一型需挖砂一次，而且往往由于挖砂时不易准确地挖出模样的最大截面，易,使铸件在分型面处产生毛刺，影响外形的美观和尺寸精度，生产率低，要求操作水平,较高，因此只适于单件小批生产。,要点,：,挖砂时，必须挖到模样的最大截面处。分型面应平整光滑。为避免上型的,吊砂过陡，分型面的坡度应尽量小。,挖砂造型,26,假箱造型,(,工艺短片,),假箱造型指为了避免挖砂，预备好强度较高的半个铸型，其上承托模样，可供造另半型由于该铸型只用于造型。不参与浇注，故称为,假箱,。,生产中也可采用木材或金属制成成型底板来代替假箱。假箱造型时，先将模样放,在假箱或成型底板上造下型，然后将下型翻转造上型。用假箱或成型底板造下型可使,模样的最大截面露出，不必挖砂就可起出模样。假箱造型比挖砂造型简便，生产率,高，适用于小批或成批生产。,27,活块造型,(,工艺短片,),活块造型是指在制模时将铸件上妨碍起模的凸台、肋条等部分做成活块，起模,时，先起出主体模样，再从侧面取出活块,活块造型时，活块与模样主体之间用钉子、,销子或燕尾榫连接。销、榫易磨损，春砂时活块容易被移而错位，所以铸件的尺寸精,度较低；取出活块需花费一定工时；活块部分的砂型损坏后修补较麻烦；要求操作水,平高，生产率低。因此，活块造型只适用于单件小批生产。,28,三箱造型,三箱造型是指当铸件结构具有两个较大截面（图,9.11a,），采用一个分型,面无法起模时，可选两个大截面处为分型面，用三个砂箱制造铸型。模样从中间小截,面处分开，中箱高度应与模样的相应高度相适应。,三箱造型的操作过程是先做下型，翻转后，在下型上面做中型，最后做上型。三,箱造型操作复杂，费工，生产率低；分型面增多，错型机会增加；此外，还要求高度,适当的中箱，且不能用机器造型（无法造中箱）。因此，只适用于单件小批生产。,在大批量生产或机器造型,时，可采用带外部型芯的整模,或分模两箱造型代替三箱造型。,29,刮板造型（,工艺短片）,刮板造型是指不用模样用刮板操作的造型（芯）方法。造型（芯）时，用一个与,铸件或砂芯截面形状一致的木板（称为刮板）代替模样，根据型腔或砂芯表面形状，,引导刮板作旋转、直线或曲线运动，以形成型腔或型芯。图为带轮的刮板造型过程。,刮板造型可节省模样材料和费用，生产准备时间短。铸件尺寸越大，其优点越显,著。但刮板造型生产率低，要求操作水平高，只适用于大、中型具有等截面或回转体,铸件的单件小批生产。,30,地坑造型,刮板造型可以在砂箱内进行，下型也可利用地面进行刮制，尤其是大件或特大件,的下型，限于工装设备的限制，必须在地面以下（预备砂坑）进行。这种在地面以下,的砂坑中或特制的地坑中制造下型的造型方法，称地坑造型。在生产大型铸件时，为,顺利将气体排出，常用焦炭垫底，并埋设通气管。,地坑造型可节约下砂箱，降低砂型的高度，便于浇注。但操作麻烦，铸型较难烘,干，生产率低，适用于单件小批生产大、中型铸件。,31,组芯造型,组芯造型是指用若干块砂芯组合成铸型的造型方法。造型时只需芯盒，不用模,样，砂芯装配好后用夹具夹紧。组芯造型适用于难以找出合适分型面的复杂铸件的生,产。,32,9.3.1.3,制芯,型芯的主要作用是形成铸件的内腔，有时也可用来形成铸件难以起模部分的局部,外形，如凸台、凹槽等。对干某些铸件其内腔和外形可全部用型芯来形成，即组芯,造型。,造芯的工艺措施,放芯骨 开设通气道 刷涂料 烘干,33,造芯的工艺措施,放芯骨,型芯中放入芯骨可提高强度和刚度。小型芯的芯骨多用铁丝、钉制成，中、大型,芯的芯骨多用铸铁制成。为便于吊起和搬运，较大的芯骨一般设置吊钩（吊环）等装,置。,开设通气道,型芯中开设通气道可提高其排气能力。各部分的通气道应互相连通，并通到芯端,部，使气体经铸型顺利排出。形状简单的小型芯可用排气针扎出排气孔；由两半粘合,的型芯，可在两半型芯上挖出同通气槽；形状较复杂的型芯可在芯中埋放蜡线，型芯,烘干时蜡线熔化或燃烧后留下通气道；大型芯内部可放焦炭、煤渣等增加孔隙的块状,物，既可利于排气，又可改善退让性。,34,刷涂料,在型芯表面刷涂料可提高耐火度，防止粘砂，减小铸件表面粗糙度值。铸铁件型,芯多用石墨粉作为涂料，铸钢件型芯用石英粉为涂料。,烘干,为提高型芯强度、透气性，减少发气量，型芯一般必须烘干。烘干粘土芯的温度,为,250,350,；烘干油砂芯的温度为,180,240,。,制芯方法,制芯方法主要根据型芯的结构、尺寸及生产量进行选择。单件小批生产时，多选,用手工造芯。手工制芯可采用芯盒，也可采用刮板。,芯盒制芯,按芯盒结构分为整体式、对开式和可拆式芯盒制芯。芯盒制芯可制制,出各种形状复杂的型芯，是最常用的制芯方法。,刮板制芯,制芯时，刮板沿导向基准面移动，将多余的砂从预先紧实的芯坯上,刮去。将两个制好的半芯经烘干后再胶合成整体。刮板造芯常用于制造尺寸较大，并,具有等截面的型芯的生产。,35,9.3.2,机器造型（制芯）,是指用机器全部地完成,(,填砂、紧实、起模等,),或至少完成紧实型砂操作的造型工,序。与手工造型相比，机器造型具有生产率高、铸件质量较稳定、铸件精度和表面质,量高、工人劳动强度低等优点。但机器造型需要专用的砂箱、模板（模样和模底板的,组合体，一般带有浇口、冒口模和定位装置）和设备，投资较大；主要适用于中、小,型铸件的大批量生产。,工艺短片,36,9.3.2.1,造型方法,按紧实方式分为：压实、震实、震压、微震压实、射砂紧实、抛砂紧实等造型方,法。,压实造型,压实造型可分为普通压实造型和高压造型两种。普通压实造型，填砂,后，压缩空气进入压实气缸，使压实活塞上升，带动工作台、模板、砂箱等一起上,（压头不动），从而使铸型紧实。高压造型又分为水平分型有箱造型和水平分型无箱,（脱箱）造型两种。后者通常采用平压头，而前者的压头形式有平压头、成型压头、,胶皮充气弹性压头和多触头压头等,。,工艺短片,37,震实、震压造型,两者相类似，只不过后者在震实后再对顶部型砂补加压实，使紧实度比前者更高、,更均匀些。,抛砂造型,型砂由传送带进入抛砂机后，被高速旋转的叶片带入抛砂头，随即被高速旋转的,叶片甩向弧板，在离心力的作用下初步紧实成砂团，然后高速抛入砂箱内，再次紧实。,砂团速度越高，动能越高，则紧实度越高。,射压造型,射压造型亦属于高压造型。靠射砂初步紧实后再补加侧向高压压实。,工艺短片,38,9.3.2.2,起模方法,造型机常见的起模方法有,顶箱起模、漏模起模和翻转起模,。,顶箱起模如图，型砂紧实后，开动顶箱机构，使分布在砂箱四个项角上的顶杆穿过,模板上的孔顶起砂箱而完成起模的操作。顶箱起模机构较简单，但起模时易掉砂或损,箱，适用于形状较简单，高度较小的铸型，常用于造上型。,39,9.3.2.3,机器制芯,大批量生产时，型芯可用振动造型机、震压造型机、抛砂造型机（其工作原理与,相应造型设备相似）及射芯机等制造。射芯机是用压缩空气骤然膨胀把芯砂射入芯盒,的机器。,9.3.3,型芯的固定,型芯通常靠型芯头来固定，由于型芯头的形状和尺寸对型芯在合型时的工艺性和,稳定性有很大影响，故应合理设计，以免型芯在安装和浇注时偏斜或移动。对于有些,型芯，只靠芯头不能保证其定位稳定时，可采用型芯撑加以固定。型芯撑由钢、铸,铁、铝等制成，浇注后与金属液熔焊在一起而留在铸件壁内，由于型芯撑所在处致密,性较差，因此凡要求承压或密封性好的铸件均不宜采用。,40,9.5,浇注、落砂与清理,9.5.1,浇注,将金属液浇入铸型型腔的过程称为浇注。浇注对铸件质量有很大影响，而影响浇,注的主要因素是,浇注温度,和,浇注速度,。,9.5.1.1,浇注过程,9.5.1.2,浇注工艺,浇注温度,浇注温度应合理。浇注温度过高，金属液含气量大，液态收缩大，对型,砂热作用强烈，铸件易产生气孔、缩孔、缩松、粘砂等缺陷；浇注温度过低，铸件易,产生浇不到、冷隔等缺陷。浇注温度取决于合金的种类、铸件大小和壁厚等。一般灰,铸铁中小型铸件的浇注温度为,1260,1350,，形状复杂和薄壁的铸件为,1350,1400,。,浇注速度,浇注速度应适中，太慢会降低金属液温度，易产生浇不到、冷隔等缺,陷；太快会使气体来不及排出而产生气孔，同时由于金属液动压力的增大，增加了对,铸型、型芯的冲击，易造成冲砂、跑火等。浇注速度取决于铸件大小、壁厚、形状,等。对于形状复杂的薄壁铸件，浇注速度应适当快些。,41,9.5.2,落砂,落砂是使铸件与型砂、砂箱分开的操作。,落砂方法有手工落砂和机器落砂两种。,9.6,铸件的检验及缺陷分析,类别,名称,特 征,图 例,主 要 原 因 分 析,孔,眼,类,缺,陷,气,孔,铸件内部和表面的孔洞。孔洞内壁光滑，多呈圆形或梨形,1,春砂太紧或型砂透气性太差,2,型砂含水过多或起模、修型刷水过多,3,型芯未烘干或通气孔堵塞,4,浇注系统不合理，使排气不畅通或产生涡流，卷入气体,缩,孔,铸件厚大部位出现的形状不规则、内壁粗糙的孔洞,l,铸件结构设计不合理，壁厚不均匀,2,内浇道、冒口位置不对，冒口尺寸太小,3,浇注温度过高或合金成分不对，收缩过大,42,孔,眼,类,缺,陷,砂,眼,铸件内部或表面出现的充塞型砂、形状不规则的孔洞,1,型、芯砂强度不够，被金属液冲坏,2,型腔或浇注系统内散砂未吹净,3,合型时砂型局部损坏,4,铸件结构不合理，无圆角或圆角过小,渣,孔,铸件内部和表面出现的充塞熔渣、形状不规则的孔洞,1,浇注系统设计不合理，挡渣作用差,2,浇注时挡渣不良,3,浇注温度太低，渣不易上浮排除,表,面,类,缺,陷,不,粘,砂,铸件表面粗糙，粘有烧结砂粒,l,浇注温度过高,2,型、芯砂耐火度低,3,砂型、型芯表面未刷涂料或涂料太薄,夹,砂,铸件表面有一层突起的金属片状物，在金属片与铸件之间夹有一层型砂,1,砂型含水过多，粘土过多,2,砂型紧实度过高或紧实不均匀,3,浇注温度过高，浇注速度太慢,4,浇注位置不当，例如有处于水平位置的大平面,冷,隔,铸件表面有未完全熔合的缝隙，其交接边缘圆滑,1,浇注温度过低,2,浇注速度太慢或浇注时断流,3,内浇道位置不当或尺寸过小,4,铸件结构不合理，壁厚过小,43,形,状,尺,寸,不,合,理,偏,芯,铸件上的孔出现偏斜或轴线偏移,1,型芯变形,2,下芯时型芯偏移,3,型芯座尺寸不对,4,浇口位置不当，金属液将型芯冲歪,错,型,铸件沿分型面有相对位置错移,l,合型时上下型未对准,2,模样尺寸不正确或变形,3,定位销或泥号不准,浇,不,足,铸件未浇满,l,浇注温度过低,2,浇注速度太慢或金属液量不够,3,内浇道尺寸过小或铸型排气不畅,4,铸件壁厚太薄,裂,纹,热裂是铸件开裂，裂纹表面氧化，冷裂是铸件开裂，裂纹表面不氧化或仅有轻微氧化,1,铸件结构不合理，壁厚相差太大,2,砂型（芯）退让性差,3,合金含硫、磷较多,4,浇口位置开设不当,其他,铸件的化学成分、组织和性能不合格,1,炉料成分、质量不符合要求,2,熔化时配料不准或熔炼操作不当,3,铸件结构不合理,4,热处理未按规范进行,44,