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砂型铸造工艺

[日期:2010-05-14] 来源:  发布: [字体: ]

1 型砂和芯砂的制备

砂型铸造用的造型材料主要是用于制造砂型的型砂和用于制造砂芯的芯砂。通常型砂是由耐火度较高的原砂(山砂或河砂)、粘土和水按一定比例混合而成,其中粘土约为9%,水约为6%,其余为原砂。有时还加入少量如煤粉、植物油、木屑等附加物以提高型砂和芯砂的性能。型砂的各种原材料是在混砂机中均匀混合制成粘土砂,紧实后的型砂结构,如图1所示。

 

图1 型砂结构

芯砂由于需求量少,一般用手工配制。需求量大,用机器配制,有些要求高的小型铸件往往采用油砂芯(桐油+砂子,经烘烤至黄褐色而成);大中型铸件,芯砂已普遍采用树脂砂制造。

2 型砂的性能  

型砂的质量直接影响铸件的质量,型砂质量差会使铸件产生气孔、砂眼、粘砂、夹砂等缺陷。良好的型砂应具备下列性能:

①透气性  型砂能让气体透过的能力称为透气性。高温金属液浇入铸型后,型内充满大量气体,这些气体必须由铸型内顺利排出去,否则将使铸件产生气孔、浇不足等缺陷。

铸型的透气性受砂的粒度、粘土含量、水分含量及砂型紧实度等因素的影响。砂的粒度越细,粘土及水分含量越高,砂型紧实度越高,透气性则越差。

②强度  型砂抵抗外力破坏的能力称为强度。型砂必须具备足够高的强度才能在造型、搬运、合箱过程中不引起塌陷,浇注时也不会因金属液的冲击破坏铸型表面。型砂的强度也不宜过高,否则会因透气性、退让性的下降使铸件产生缺陷。

③耐火性  指型砂抵抗高温热作用的能力。耐火性差,铸件易产生粘砂。型砂中SiO2含量越多,型砂颗粒度越大,耐火性越好。

④可塑性  指型砂在外力作用下变形,去除外力后能完整地保持已有形状的能力。可塑性好,造型操作方便,制成的砂型形状准确、轮廓清晰。

⑤退让性  指铸件在冷凝时,型砂可被压缩的能力。退让性不好,铸件易产生内应力或开裂。型砂越紧实,退让性越差。在型砂中加入木屑等材料可以提高退让性。

型芯所处的环境恶劣,所以芯砂性能要求比型砂高,同时芯砂的粘结剂用量(粘土、树脂、油类等)比型砂中的粘结剂的比例要大一些,所以其透气性不及型砂,制芯时要做出透气道(孔);为改善型芯的退让性,要加入木屑等附加物。 nextpage

在单件小批生产的铸造车间里,常用手捏法来粗略判断型砂的某些性能,如用手抓起一把型砂,紧捏时感到柔软容易变形,放开后砂团不松散、不粘手,并且手印清晰;把它折断时,断面平整均匀并没有碎裂现象,同时感到具有一定强度,就认为型砂具有了合适的性能要求,如图2所示。对大批量生产的铸造用型砂、芯砂必须通过相应仪器检测其性能。 

型砂湿度适当时    手放开后可看出

可用手捏成砂团     清晰的手纹 

折断时断隙设有碎裂状  

同时有足够的强度  

图2 手捏法检验型砂

3 模样和芯盒的制造

模样是铸造生产中必要的工艺装备。对具有内腔的铸件,铸造时内腔由砂芯形成,因此还要制备造砂芯用的芯盒。制造模样和芯盒常用的材料有木材、金属和塑料。在单件、小批量生产时广泛采用木质模样和芯盒,在大批量生产时多采用金属或塑料模样、芯盒。金属模样与芯盒的使用寿命长达10万~30万次,塑料的使用寿命最多几万次,而木质的仅1000次左右。

为了保证铸件质量,在设计和制造模样和芯盒时,必须先设计出铸造工艺图,然后根据工艺图的形状和大小,制造模样和芯盒。在设计工艺图时,要考虑下列一些问题,如图3所示:

① 分型面的选择  分型面是上、下砂型的分界面,选择分型面时必须使模样能从砂型中取出,并使造型方便和有利于保证铸件质量。

② 拔模斜度  为了易于从砂型中取出模样,凡垂直于分型面的表面,都需做出0.5º~4º的拔模斜度。

 

图3 压盖零件的铸造工艺图及相应的模样图

③ 加工余量  铸件需要加工的表面,均需留出适当的加工余量。

④ 收缩量  铸件冷却时要收缩,模样的尺寸应考虑铸件收缩的影响。通常用于铸铁件的要加大1%;铸钢件的加大1.5%~2%;铝合金件的加大1%~1.5%。

⑤铸造圆角  铸件上各表面的转折处,都要做成过渡性圆角,以利于造型及保证铸件质量。

⑥芯头  有砂芯的砂型,必须在模样上做出相应的芯头,以支撑和固定型芯。

图3是压盖零件的铸造工艺图及相应的模样图。从图中可看出模样的形状和零件图是不完全相同的。



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