砂型铸造严选荟萃

1、2.2 砂型铸造工艺 1教学教资铸件的生产工艺流程铸件的生产工艺流程铸铸造造工工艺艺图图零零件件图图铸型准备铸型准备造型材料造型材料工装模具工装模具出出型型清清理理铸铸件件检检验验铸铸件件热热处处理理浇浇注注冶冶炼炼金金属属炉炉料料准准备备2教学教资模板芯盒制造模板芯盒制造造型材料配置造型材料配置砂箱准备砂箱准备造造型型造造芯芯下下芯芯、合合箱箱落落砂砂清清理理铸铸件件检检验验铸铸件件热热处处理理浇浇注注炉料准备炉料准备金属冶炼金属冶炼砂型铸造生产工艺流程砂型铸造生产工艺流程3教学教资2.2.1 造型材料4教学教资造型材料：砂型铸造中用来制作铸行的原材 料以及由各种原材料按一定比例 配置而成的

2、混合料。型 砂：用来制作砂型的造型混合料。芯 砂 ：用来制作砂芯的造芯混合料。5教学教资一、型（芯）砂的主要性能1 强度 型砂抵抗外力破坏的能力，有干强度和湿强度。强度过低，易造成：塌箱、冲砂、砂眼等缺陷。 型砂的强度取决于：粘结剂的种类、紧实度、原砂粒度、水的含量。 6教学教资2 透气性 紧实的型砂允许气体透过的能力，透气性不好，易在铸件内部形成气孔。 透气性取决于：原砂的粒度、均匀度；粘土的含量；紧实度；水量。7教学教资3 耐火性 型砂在液态金属作用下，不软化、不熔化的性能。耐火性差易形成粘砂。 耐火性取决于：原砂中杂质的含量、原砂的圆度、原砂粒度的大小。8教学教资4 退让性 铸件在冷却收

3、缩时，型（芯）砂是否易被压缩的性能。退让性差，铸件收缩阻力大，易造成较大的机械力。 在造型材料中加木屑可提高其退让性。9教学教资5 流动性（可塑性） 型砂在外力或重力的作用下，砂粒间相互移动的能力。6 溃散性 落砂清理铸剑时，铸型是否容易破坏和从铸件上清除的性能。10教学教资二、型（芯）砂的组成1 原砂 原砂的主要成分是sio211教学教资普通粘土：用于干砂型制作普通粘土：用于干砂型制作膨膨 润润 土：用于湿砂型制作土：用于湿砂型制作粘土粘土粘结剂粘结剂水玻璃：硅酸钠的水溶液，水玻璃：硅酸钠的水溶液，nao.msio2有机粘结剂有机粘结剂合成树脂合成树脂油类粘结剂油类粘结剂桐油桐油亚麻仁油亚麻

4、仁油2 粘结剂粘结剂12教学教资3 附加物附加物 煤粉、重油：防粘砂。煤粉、重油：防粘砂。 木屑：加入到需要烘烤的砂型中，增加铸木屑：加入到需要烘烤的砂型中，增加铸 型的孔隙率，提高其透气、退让性。型的孔隙率，提高其透气、退让性。4 水水13教学教资三、涂料及扑料 为防止铸件表面粘砂，并使铸件表面光滑，常在铸型型腔表面覆盖一层耐火材料。1 涂料 石墨+粘土水剂：用于铸铁干型 石英+粘土水剂：用于铸钢干型2 扑料 石墨粉、滑石粉：用于铸铁湿型 石英粉：用于铸钢湿型。 14教学教资四 型砂的种类1 粘土砂粘土砂 成分：原砂、粘土、附加物、水成分：原砂、粘土、附加物、水2 水玻璃砂水玻璃砂 成分：原

5、砂、水玻璃、膨润土、成分：原砂、水玻璃、膨润土、 naoh、重油、水。、重油、水。3 树脂砂树脂砂 成分：原砂、合成树脂、固化剂成分：原砂、合成树脂、固化剂15教学教资五 型砂的选用及配制1 单件小批生产中小型铸铁件、小型铸钢件、单件小批生产中小型铸铁件、小型铸钢件、手工造型，选湿型干芯的粘土砂。手工造型，选湿型干芯的粘土砂。2 大型铸铁件和中大型铸钢件，选干型干芯大型铸铁件和中大型铸钢件，选干型干芯粘土砂或水玻璃砂。粘土砂或水玻璃砂。3 批量身缠中小型铸铁件，机器造型，选湿批量身缠中小型铸铁件，机器造型，选湿型粘土砂，树脂砂芯。型粘土砂，树脂砂芯。4 高质量件及复杂型芯，选树脂砂。高质量件及

6、复杂型芯，选树脂砂。 16教学教资2.2.2 造型与制芯17教学教资一、模样及芯盒一、模样及芯盒1 模样的作用及要求模样的作用及要求 作用作用：制造铸型的模具，形成铸型型腔。：制造铸型的模具，形成铸型型腔。 要求要求：足够的强度、刚度和耐磨性；：足够的强度、刚度和耐磨性； 一定的尺寸精度和表面粗糙度；一定的尺寸精度和表面粗糙度； 使用方便、制造简单、成本低。使用方便、制造简单、成本低。18教学教资2 芯盒的作用及要求芯盒的作用及要求 作用作用：制造型芯的模具，形成制件的内部：制造型芯的模具，形成制件的内部 轮廓。轮廓。 要求要求：尺寸精度，表面质量；：尺寸精度，表面质量； 强度、耐磨性；强度、

7、耐磨性； 结构合理。结构合理。19教学教资3 模样和芯盒的材料模样和芯盒的材料 木材木材 用于单件小批生产，手工造型。用于单件小批生产，手工造型。 金属材料金属材料 硬硬 塑塑 料料用于大批量生产、机器造型用于大批量生产、机器造型20教学教资二、造型方法造型方法造型方法手工造型手工造型机器造型机器造型21教学教资 造型方法造型方法特特 点点应用范围应用范围手手工工造造型型 用手工或手动工具完成紧砂、起模、修型工用手工或手动工具完成紧砂、起模、修型工序序，其特点为：其特点为：1.操作灵活，可按铸件尺寸、形状、批量与操作灵活，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。现场生

8、产条件灵活地选用具体的造型方法。2.工艺适应性强工艺适应性强3.生产准备周期短生产准备周期短4.生产效率低生产效率低5.质量稳定性差，铸件尺寸精度、表面质量较质量稳定性差，铸件尺寸精度、表面质量较 差差6.对工人技术要求高，劳动强度大对工人技术要求高，劳动强度大 单件、小批单件、小批量铸件量铸件难以用造型难以用造型机械生产的机械生产的形状复杂的形状复杂的大型铸件。大型铸件。 机机器器造造型型采用机器完成全部操作，至少完成紧砂操作采用机器完成全部操作，至少完成紧砂操作的造型方法的造型方法，效率高，铸型和铸件质量好，但投资较大。效率高，铸型和铸件质量好，但投资较大。大量或成批大量或成批生产的生产的

9、中小铸件中小铸件 22教学教资手工造型方法手工造型方法两箱整模造型两箱整模造型两箱分模造型两箱分模造型挖砂造型挖砂造型活块造型活块造型三箱造型三箱造型刮板造型刮板造型1手工造型手工造型23教学教资两箱整模造型两箱整模造型24教学教资25教学教资两箱分模造型两箱分模造型26教学教资27教学教资挖砂造型挖砂造型28教学教资29教学教资30教学教资31教学教资三箱造型三箱造型32教学教资33教学教资 采用外型芯将三箱造型变为两箱造型采用外型芯将三箱造型变为两箱造型34教学教资 刮板造型35教学教资气动微震压实造型气动微震压实造型多触头高压造型多触头高压造型垂直分型无箱造型垂直分型无箱造型射砂挤压造型

10、射砂挤压造型机器造型机器造型2 2 机器造型机器造型 机器造型就是用机器进行紧砂和起模。根据紧砂机器造型就是用机器进行紧砂和起模。根据紧砂和起模的方式不同，有各种不同种类的造型机。和起模的方式不同，有各种不同种类的造型机。36教学教资气动微震压实造型气动微震压实造型37教学教资38教学教资 多触头高压造型 多触头高压造型由许多多触头高压造型由许多可单独动作的触头组成。当可单独动作的触头组成。当压实活塞向上推动时，触头压实活塞向上推动时，触头将型砂从余砂框压入砂箱内，将型砂从余砂框压入砂箱内，而自身在多触头箱体的相互而自身在多触头箱体的相互连通的油腔内浮动，以适应连通的油腔内浮动，以适应不同形状

11、的模样，使整个型不同形状的模样，使整个型砂得到均匀的紧实度。砂得到均匀的紧实度。 该设备通常也配备气动该设备通常也配备气动微振装置，以增加工作适应微振装置，以增加工作适应能力。多触头高压造型辅机能力。多触头高压造型辅机多，砂箱数量大，造价高，多，砂箱数量大，造价高，适用于各种形状中小铸件的适用于各种形状中小铸件的大量或成批生产。大量或成批生产。39教学教资垂直分型无箱造型40教学教资射砂挤压造型41教学教资三三 制芯方法制芯方法制芯方法制芯方法手工制芯手工制芯芯盒制芯芯盒制芯刮板制芯刮板制芯机器制芯机器制芯热芯盒制芯热芯盒制芯壳芯法制芯壳芯法制芯42教学教资1 型芯的作用43教学教资2 手工制

12、芯手工制芯44教学教资3 机器制芯机器制芯45教学教资2.2.3 常用铸造合金及其熔炼常用铸造合金及其熔炼46教学教资 一、一、 钢铁的生产过程钢铁的生产过程铁矿石铁矿石高炉高炉转炉转炉铸铁件铸铁件钢钢钢锭钢锭连铸件连铸件( (型材）型材）铁水铁水铸铁铸铁冲天炉冲天炉钢液钢液铁锭铁锭钢锭钢锭铸钢件铸钢件铸钢铸钢电弧炉电弧炉目录目录47教学教资钢锭钢锭48教学教资49教学教资50教学教资钢水浇注成钢锭的方法钢水浇注成钢锭的方法51教学教资52教学教资二 常用合金铸件的生产1、铸铁件的生产铸铁分类：按组织分灰口铸铁 g片可锻铸铁 g团絮球墨铸铁 g球蠕墨铸铁 g蠕虫 按化学成分分普通铸铁合金铸铁目

13、录53教学教资1）灰口铸铁件的生产）灰口铸铁件的生产灰口铸铁的成分及组织灰口铸铁的成分及组织 成分：成分：2.73.9 c 1.1 2.6 si 常用：常用：3.0 3.5c 1.4 2.4 si 组织及牌号：组织及牌号：fg片片 ht100 f p g片片 ht150 p g片片 ht200 ht250 ht300 ht350 54教学教资f+g片片f+p+g片片p+g片片f+g片片f+p+g片片p+g片片f+g片片f+p+g片片p+g片片55教学教资灰口铸铁的性能灰口铸铁的性能机械性能：机械性能：b b:125:125250mpa 250mpa 、k k 趋于零。趋于零。工艺性能：不能锻造

14、和冲压；焊接性很差；工艺性能：不能锻造和冲压；焊接性很差； 良好的铸造性；切削加工性好。良好的铸造性；切削加工性好。其它性能：良好的减震性、耐磨性；缺口敏其它性能：良好的减震性、耐磨性；缺口敏 感性低于钢。感性低于钢。56教学教资牌号意义 单铸单铸30mm30mm试棒的抗拉强度值，分为六个牌号试棒的抗拉强度值，分为六个牌号 ht100 ht150 ht200 ht250 ht300 ht350ht100 ht150 ht200 ht250 ht300 ht350牌号的选用 根据铸件受力处的主要壁厚或平均壁厚，按国标根据铸件受力处的主要壁厚或平均壁厚，按国标gb9439gb94398888所规定

15、的参考值选所规定的参考值选。注：普通灰口铸铁的壁厚增大，强度降低。普通灰口铸铁的壁厚增大，强度降低。灰口铸铁的牌号（灰口铸铁的牌号（gb9439-88gb9439-88）57教学教资牌号铸件壁厚/mm b/mpaht1002.510102020303050130100 90 80ht1502.510102020303050175145130120灰铸铁的壁厚与强度的关系灰铸铁的壁厚与强度的关系58教学教资牌牌 号号 组织组织 用途举例用途举例 ht100ht100f+gf+g片片 盖、外罩、油盘、手轮、支架、底板、镶导轨的盖、外罩、油盘、手轮、支架、底板、镶导轨的机床底座等对强度无要求的零件机

16、床底座等对强度无要求的零件 ht150ht150f+p+gf+p+g片片底座、床身、与底座、床身、与ht200ht200相配的溜板、工作台；泵相配的溜板、工作台；泵壳、容器、法兰盘壳、容器、法兰盘; ;工作压力不太大的管件工作压力不太大的管件 ht200ht200f+p+gf+p+g片片要求高的强度和一定耐蚀能力的泵壳、容器、塔要求高的强度和一定耐蚀能力的泵壳、容器、塔器、法兰、硝化塔器、法兰、硝化塔 机床床身、立柱、平尺、划线平板、汽缸、齿轮、机床床身、立柱、平尺、划线平板、汽缸、齿轮、活塞、刹车轮、联轴器盘、水平仪框架活塞、刹车轮、联轴器盘、水平仪框架 压力为压力为80mpa80mpa以下

17、的油缸、泵体、阀门以下的油缸、泵体、阀门 ht250ht250p+gp+g片片ht300ht300p p细细+g+g细片细片床身导轨、车床、冲床等受力较大的床身、机座、床身导轨、车床、冲床等受力较大的床身、机座、主轴箱、卡盘、齿轮、高压油缸、水缸、泵体、主轴箱、卡盘、齿轮、高压油缸、水缸、泵体、阀门、衬套、凸轮、大型发动机曲轴、气缸体、阀门、衬套、凸轮、大型发动机曲轴、气缸体、气缸盖；冷镦模、冷冲模气缸盖；冷镦模、冷冲模 ht350ht350p p细细+g+g细片细片灰铸铁的用途灰铸铁的用途59教学教资孕育处理对大铸件截面硬度的影响孕育处理对大铸件截面硬度的影响0501505010010015

18、0150表面表面 中心160140170180硬度hb灰口铸铁的孕育处理灰口铸铁的孕育处理 应用：静载下要求较高强度、高耐磨性或高气密性的铸件，应用：静载下要求较高强度、高耐磨性或高气密性的铸件，特别是厚大铸件特别是厚大铸件。60教学教资灰口铸铁的铸造工艺特点熔炼与浇注：在冲天炉内熔炼，不需炉前 处理，直接浇注。铸造工艺不需冒口和冷铁，一般采用同时凝固。浇注系统截面多采用封闭式 f内f横f直 或 f内f直f横对型砂的要求比钢低，粘土砂或树脂砂，中小型件可用湿型砂。一般不需热处理，或仅需时效处理61教学教资2）可锻铸铁件的生产成分： 2.42.8 c 0.4 1.4 si组织：钢基体上分布有团絮

19、状石墨p+g团絮团絮f+g团絮团絮62教学教资力学性能（与普通灰口铁比） 具有较高的韧性 12 k30j/cm2牌号：黑心可锻铸铁 kth300-06 珠光体可锻铸铁ktz450-06应用：结构复杂，承受冲击载荷的薄壁零 件，如水管弯头，农机具，阀门等。63教学教资 可锻铸铁的牌号、机械性能可锻铸铁的牌号、机械性能 及应用及应用分分类类 牌牌 号号铸铁铸铁壁厚壁厚mmmm试棒试棒直径直径mmmm抗拉抗拉强度强度 b b mpampa延伸延伸率率 % %硬度硬度 hbhb 应用举例应用举例铁铁素素体体基基 kth300-06kth300-06121216163003006 6150150弯头、三

20、通等管件弯头、三通等管件kth330-08kth330-08121216163303308 8螺丝扳手等，犁刀、犁柱、螺丝扳手等，犁刀、犁柱、车轮壳等车轮壳等kth350-10kth350-10121216163503501010汽车拖拉机前后轮壳、减汽车拖拉机前后轮壳、减速器速器kth370-12kth370-12121216163703701212壳、转向节壳、制动器等壳、转向节壳、制动器等 珠珠光光体体基基 ktz450-06ktz450-06 16164504506 6150150200200曲轴、凸轮轴、连杆、齿曲轴、凸轮轴、连杆、齿轮、轮、 ktz550-04ktz550-04 1

21、6165505504 4180180230230活塞环、轴套、万向接头、活塞环、轴套、万向接头、ktz650-02ktz650-02 16166506502 2210210260260棘轮、扳手、传动链条棘轮、扳手、传动链条ktz700-2ktz700-2 16167007002 2240240290290 64教学教资生产特点生产特点 先铸出白口铸铁坯料先铸出白口铸铁坯料 再进行长时间的石墨化退火再进行长时间的石墨化退火65教学教资石墨化退火的总周期一般为4070小时高温阶段的石墨化退火时间需1020小时可锻铸铁的石墨化退火工艺920 980 720 650fe3c共晶 a+g团 fe3c共

22、析 f+g团p+gp+g团团f+ gf+ g团团ttt66教学教资铸造性能（与普通灰口铁比）及铸造工艺特点铸造性能（与普通灰口铁比）及铸造工艺特点铸造性能 熔点高，流动性差、 收缩大 易产生冷隔、浇不足，缩孔，缩松、裂纹等 缺陷。铸造工艺 高的铁水温度； 顺序凝固原则设计浇冒口； 浇注系统截面加大，以缩短充型时间； 提高型砂的退让性，设计适当的铸筋以减少裂纹。67教学教资3）球墨铸铁件的生产成分 3.64.0 c 2.4 2.8 si 低低p s组织：钢基体上分布有球状石墨p+g球球f+g球球f+p+g球球68教学教资力学性能力学性能 良好的机械性能良好的机械性能 b:400600mpa 0.

23、2/b0.7 =218%牌号牌号 qt450-10qt450-10应用应用 以铁代钢，生产重载机件，如以铁代钢，生产重载机件，如曲轴曲轴。生产工艺特点生产工艺特点 成分：高碳、高硅、低成分：高碳、高硅、低p p、s s 球化处理球化处理 孕育处理孕育处理69教学教资 球墨铸铁的牌号、机械性能及应用球墨铸铁的牌号、机械性能及应用 机械性能机械性能 牌号牌号基体基体 b b mpampa 0.20.2 mpampa 5 5 % %hbhb应应 用用 举举 例例qt400-18qt400-18铁素体铁素体4004002502501818130130180180 汽车、拖拉机床底盘汽车、拖拉机床底盘零

24、件；零件；16-6416-64大气压阀大气压阀门的阀体、阀盖门的阀体、阀盖qt400-15qt400-15铁素体铁素体4004002502501515130130180180qt450-10qt450-10铁素体铁素体4504503103101010160160210210qt500-7qt500-7铁素体铁素体+ +珠光体珠光体5005003203207 7 170 170230 230 机油泵齿轮机油泵齿轮qt600-3qt600-3珠光体珠光体+ +铁素铁素体体6006003703703 3190190270270 柴油机、汽油机曲柴油机、汽油机曲轴；磨床、铣床、车床轴；磨床、铣床、车床

25、的主轴；空压机、冷冻的主轴；空压机、冷冻机缸体、缸套机缸体、缸套qt700-2qt700-2珠光体珠光体7007004204202 2225225305305qt800-2qt800-2珠光体珠光体8008004804802 2245245335335qt900-2qt900-2下贝氏下贝氏体体9009006006002 2 280 280360 360 汽车、拖拉机传动齿汽车、拖拉机传动齿轮轮70教学教资铁水合金球化剂硅铁粉铁水包出铁槽草木灰反应室反应室铸件铸件冒口冒口积渣包积渣包球化处理工艺有球化处理工艺有冲入法和型内球化法冲入法和型内球化法冲入法冲入法型内球化法71教学教资铸造性能及铸造

26、工艺铸造性能： a流动性较好 b结晶时膨胀力大，易产生缩孔、缩松 c铸造应力大，易产生裂纹 d易产生皮下气孔 e易氧化 mg+h2o=mgo+h2 mgs+h2o=mgo+h2s 铸造工艺： 高的出炉铁水温度 浇注系统的截面积灰铸铁 采用半封闭或开放式浇注系统（球铁易氧化） 增加铸型刚度，安放冒口、冷铁以防止缩孔，缩松。 严格控制型砂中的水分及原铁水的碳、硅含量，降低铁水中含硫量和残余镁量，防止产生气孔72教学教资4）蠕墨铸铁件的生产成分：高c si 低p s 组织 钢基体上分布有蠕虫状石墨73教学教资性能 强度、塑性、韧性、耐磨性优于灰铸铁 铸造性能优于球墨铸铁 具有良好的热疲劳性及导热性应

27、用 代替灰铸铁生产较高要求的铸件，如液压阀，钢锭模等牌号 rut420生产特点 成分：高碳、高硅、低 p、s 蠕化处理 孕育处理铸造工艺 与灰口铁接近74教学教资蠕墨铸铁的牌号和机械性能蠕墨铸铁的牌号和机械性能 牌号牌号抗拉强度抗拉强度 b b mpampa屈服强度屈服强度 0.20.2 mpampa延伸率延伸率 % % 硬度值范硬度值范围围蠕化率蠕化率 v vg g % % 组组 织织 不不 小小 于于hbhb不小于不小于rut420rut4204204203353350.750.75200200280280 珠光体珠光体+ +石墨石墨rut380rut3803803803003000.75

28、0.75193193274274 珠光体珠光体+ +石墨石墨rut340rut3403403402702701.01.01701702492495050珠光体珠光体+ +铁素体铁素体+ +石墨石墨rut300rut3003003002402401.51.5140140217217铁素体铁素体+ +珠光体珠光体+ +石墨石墨rut260rut2602602601951953 3121121197197 铁素体铁素体+ +石墨石墨75教学教资牌号牌号组织组织用用 途途 举举 例例 rut260rut260 f+g f+g蠕蠕汽车、拖拉机底盘类零件、驱汽车、拖拉机底盘类零件、驱动桥壳、阀体等动桥壳、

29、阀体等rut300rut300 f+p+g f+p+g蠕蠕 排气管、变速箱体、汽缸盖、排气管、变速箱体、汽缸盖、纺织零件、液压件等纺织零件、液压件等 rut340rut340 f+p+g f+p+g蠕蠕重型机床件、大型齿轮箱体、重型机床件、大型齿轮箱体、盖、刹车鼓、玻璃模具、飞轮盖、刹车鼓、玻璃模具、飞轮等等rut380rut380 p+g p+g蠕蠕 活塞环、气缸套、制动盘、活塞环、气缸套、制动盘、玻璃模具、刹车鼓、钢珠研磨玻璃模具、刹车鼓、钢珠研磨盘吸泥泵体等盘吸泥泵体等 rut420rut420 p+ g p+ g蠕蠕蠕墨铸铁的牌号及应用蠕墨铸铁的牌号及应用76教学教资2铸钢件的生产1）

30、铸钢的分类、性能及应用 性能：具有高的强度及塑韧性，焊接性好 应用：制造承受较大载荷及冲击载荷的重要机件，如 火车轮、车箱车钩、高压阀门。2）牌号（gb11352-89) zg200-400 zgmn13 zg1cr18ni9ti铸钢铸造碳钢铸造合金钢分类:77教学教资3）铸钢的铸造性能及铸造工艺特点铸造性能铸钢的熔点高，铸件易产生粘砂缺陷钢液易氧化、渣较多铸钢的流动性差铸钢的收缩大易产生热裂或变形铸造工艺一般用水玻璃砂造型浇注系统多采用底注开放式，使液流尽量平缓浇注系统截面积要大、简单、拐弯不要多；浇注温度高。按顺序凝固原则设计浇冒口系统，热节处加冷铁或冒口在易产生裂纹处设收缩筋，对易变形的

31、铸件则常设拉筋以加强刚性。铸钢件需热处理78教学教资 3铝合金铸件的生产1）铸造铝合金的熔炼设备：坩锅炉、反射炉、 工频炉熔炼特点：元素烧损大、 易吸气熔炼方法：常规熔炼法:以mg、al、zn金属锭作炉料，其余元素以中间合金形式加入。合金锭重熔法：直接按牌号购买铸造铝合金锭重熔一次熔炼法：大部分合金元素以纯金属锭加入。熔炼工艺：熔剂（覆盖剂）kcl、nacl精炼除气，熔炼后期通入氯气或压入氯盐、氯化物，如氯化锌、六氯乙烷等，以除去合金液内的气体和氧化夹杂。细化晶粒：al-mg、al-cu中加入ti、b、zr 等元素或其盐类，使晶粒细化。变质处理：al-si合金熔炼时，加变质剂，以细化晶粒。79教学教资2