铸造工艺方案的确定

1、铸造工艺学第五章 铸造工艺方案确实定.第五章 铸造工艺方案确实定零件构造分析5.1铸造工艺方案分析5.1.2.2思索与练习？.5.1零件构造分析铸件质量对零件构造的要求5.1.15.1.2 零件构造的铸造工艺工艺分析5.1.2.5.1.1铸件质量对零件构造的要求1、铸件应有适宜的壁厚合金种类铸件轮廓尺寸2000碳素铸钢891114161820低合金钢8991012162025高锰钢891012162025不锈钢、耐热钢8101012121616202025灰铸铁344556688101012孕育铸铁（HT300以上）5668810101212161620球墨铸铁3448810101212141

2、46表1 砂型铸造时铸件最小允许壁厚 单位：mm.5.1.1铸件质量对零件构造的要求合金种类铸件轮廓尺寸2000高磷铸铁22可锻铸铁2.53.5343.54.545.55768铝合金33455668810黄铜667788锡青铜356788无锡青铜6678810镁合金4456810锌合金34.5.1.1铸件质量对零件构造的要求图2-1 采用加强肋减小铸件壁厚a不合理 b合理2、铸件的临界壁厚.5.1.1铸件质量对零件构造的要求3、铸件构造不应呵斥严重的收缩妨碍，留意壁厚过渡和圆角图 5-2铸造园角构造的改良a不合理 b合理4、壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止构成热节图 5-3壁厚力求均匀a不合理

3、 b合理轮辐及辐板的改良设计.5.1.1铸件质量对零件构造的要求图5-4 均匀壁厚防止构成大热节a不合理 b合理 .5.1.1铸件质量对零件构造的要求壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止构成热节图 壁厚力求均匀a不合理 b合理.5.1.1铸件质量对零件构造的要求5、铸件内壁应薄于外壁合金种类铸铁件铸钢件铸铝件铸钢件内壁比外壁应减薄的值10%20%20%30%10%20%15%20%表2 砂型铸造铸件的内外壁厚相差值.5.1.1铸件质量对零件构造的要求图 5-5 铸钢件构造的改良a不合理 b合理.5.1.1铸件质量对零件构造的要求6、利于补缩和实现顺序凝固图2-5 合金钢壳体构造改良a不合理 b合理

4、.5.1.1铸件质量对零件构造的要求7、防止铸件翘曲变形图2-6 防止变形的铸件构造a不合理 b合理.5.1.1铸件质量对零件构造的要求8、防止浇注位置上有程度的大平面构造图2-7 防止程度壁的铸件构造a不合理 b合理.5.1.2 零件构造的铸造工艺工艺分析1、改良妨碍起模的凸台、凸缘和肋板的构造图5-9 外壁内凹的框形件a不合理 b合理图5-5 改良妨碍起模的铸件构造a不合理 b合理 .5.1.2 零件构造的铸造工艺工艺分析2、取消铸件外表侧凹图带有外表侧凹的铸件构造之改良a不合理 b合理.5.1.2 零件构造的铸造工艺工艺分析3、改良铸件内腔构造以减少砂芯图 铸件内腔构造的改良a不合理 b

5、合理.5.1.2 零件构造的铸造工艺工艺分析3、改良铸件内腔构造以减少砂芯.3、改良铸件内腔构造以减少砂芯19.4减少和简化分型面。20图 简化分型面的铸件构造a不合理 b合理.5.1.2 零件构造的铸造工艺工艺分析图 改良构造减少分型面a不合理 b合理.5.1.2 零件构造的铸造工艺工艺分析5、有利于砂芯的固定和排气图 撑架构造的改良a不合理 b合理1-轴孔砂芯 2-悬臂砂芯图 活塞构造的改良a不合理 b合理.5.1.2 零件构造的铸造工艺工艺分析6、减少清理铸件的任务量图2-15 铸钢箱体构造的改良a不合理 b合理.5.1.2 零件构造的铸造工艺工艺分析7、简化模具的制造图阀体构造的改良1

6、不合理 2合理.5.1.2 零件构造的铸造工艺工艺分析8、大型复杂件的分体铸造和简单小件的结合铸造图 分体铸造的床身构造a整体方案 b分体方案.5.1.2 零件构造的铸造工艺工艺分析8、大型复杂件的分体铸造和简单小件的结合铸造图 铸焊构造的轧钢机架.5.2 铸造工艺方案分析外型、造芯方法的选择5.2.1浇注位置的选择5.2.2分型面的选择5.2.3砂型中铸件数目确实定5.2.4.5.2.1外型、造芯方法的选择1、优先采用湿型在思索运用湿型时应留意以下情况：铸件过高，金属静压力超越湿型的抗压强度时，应思索运用干砂型或自硬砂型等。浇注位置上铸件有较大程度壁时，用湿型容易引起夹砂缺陷，应思索运用其他

7、砂型。外型过程长或需长时间等待浇注的砂型不宜用湿型。湿型放置过久会风干，使外表强度降低，易出现冲砂缺陷。因此，湿型普通应在当天浇注。如需次日浇注，应将造好的上、下半型空合箱，防止水分散失，于次日浇注前开箱、下芯，再合箱浇注。更长的过程应思索用其他砂型。型内放置冷铁较多时，应防止运用湿型。假设湿型内有冷铁时，冷铁应事先预热，放入型内要及时合箱浇注，以免冷铁生锈或变冷二凝结“水珠，浇注后引起气孔缺陷。.5.2.1外型、造芯方法的选择2、外型、造芯方法应和消费批量相顺应 大量消费的工厂应发明条件采用技术先进的外型、造芯方法、老式的震击式或震压式外型机消费线消费率不够高，工人劳动强度大，噪声大，不顺应

8、大量消费的要求，应逐渐加以改造。对于小型铸件，可以采用程度分型或垂直分型的无箱高压外型机消费线、实型外型线消费效率又高，占地面积也少；对于中件可选用各种有箱高压外型机消费线、气冲外型线。为顺应快速、高精度外型消费线的要求，可选用冷芯盒、热芯盒及壳芯等造芯方法。 中等批量的大型铸件可以思索运用树脂自硬砂外型和造芯、抛砂外型等。 单件小批消费的重型铸件，手工外型仍是重要的方法，手工外型能顺应各种复杂的要求，比较灵敏，不要求很多工艺配备。可以运用水玻璃砂型、VRH法水玻璃砂型、有机酯水玻璃自硬砂型、黏土干型、树脂自硬砂型及水泥砂型等；对于单件消费的重型铸件，采用地坑外型法本钱低、投产快。批量消费或长

9、期消费的定型产品采用多箱外型、劈箱外型法比较适宜。虽然模具、砂箱等开场投资高，但可从节约外型工时、提高产质量量方面得到补偿。.5.2.1 外型、造芯方法的选择3、外型方法应适宜工厂条件 如有的工厂消费大型机床床身等铸件，多采用组芯外型法。着重思索设计、制造芯盒的通用化问题，不制造容貌和砂箱，在地坑中组芯；而另外的工厂那么采用砂箱外型法，制造容貌。不同的工厂消费条件、消费习惯、所积累的阅历各不一样。假设车间内有吊车的吨位小、烘干炉也小，而需求制造大件时，用组芯外型法是行之有效的。 每个铸工车间只需很少的几种外型、造芯方法，所选择的方法应切合现场实践条件。.5.2.1 外型、造芯方法的选择4、要兼

10、顾铸件的精度要求和本钱 各种外型、造芯方法所获得的铸件精度不同，初投资和消费率也不一致，最终的经济效率也有差别。因此，要做到多、快、好、省，就该当兼顾到各个方面。应对所选用的外型方法进展初步的本钱估算，以确定经济效率高又能保证铸件要求的外型、造芯方法。.5.2.1 外型、造芯方法的选择5、常用外型制芯方法及其特点铸型种类主要特点应用情况干型水分少，强度高，透气性好，成本高，劳动条件差，不易实现机械化和自动化结构复杂，质量要求高，单件小批量、中大型铸件湿型不烘干，成本低，劳动条件好，机械化造型，手工造型均广泛应用；采用膨润土活化砂及高压造型，可以得到强度高、透气性较好的铸型多用于单件或大批量的中

11、小件水玻璃砂型强度高，硬化快，效率高，粉尘少。可用CO2、酯硬化、烘干、VRH法硬化各种铸件均可应用，对大型铸件效率更高，以铸钢件应用最多树脂砂型强度高，可自硬，精度高。铸件易清理。生产效率高大、中型钢、铁、铝、铜铸件的单件或批量生产表面烘干型（表干型）只将表面层烘干（烘干层厚度约为1580mm）。具有干型的一些优点，避免和克服了干型的某些缺点同干型相比，生产效率高，成本低。适用于铸件结构较复杂、质量要求较高的单件、小批量生产的中、大型铸件双快水泥砂型利用快凝、快硬的双快水泥作粘结剂制作铸型，具有自硬、快硬的优点生产效率高，劳动条件好，与水玻璃流态砂相比，铸铁件无缩沉和不粘砂。用于单件、成批量

12、生产的铸铁件石灰石砂型通常用水玻璃做粘结剂，吹CO2使之硬化，或配制成水玻璃自硬砂。具有硅粉尘少、易清理、可减少工人矽肺职业病等优点目前主要用于钢铸件的生产中。应用于大型铸钢件时有缩沉现象，还产生大量CO2气体1按铸型的种类分，有粘土湿型、粘土干型、粘土表干型、水玻璃砂型、 有机树脂砂型等，其特点和主要运用场所见表表常用外型方法特点和运用.5.2.1 外型、造芯方法的选择2按紧实方式分，有手工外型和机器外型两大类。手工外型是传统的铸造工艺方法，以前仅限于粘土砂外型，如今曾经开展到树脂砂、水玻璃砂等新型铸外型砂的外型，是单件小批量铸造消费不可或缺的外型手段。详细见表。造型方法主要特点应用情况组芯

13、造型铸件由砂芯组成，可在砂箱、地坑中或用夹具组装用于单件或成批生产结构复杂的铸件脱箱造型造型后取走砂箱。在无箱或加套箱的条件下浇注用于大量、成批或单件生产的小件砂箱造型在砂箱内造型，操作方便，劳动量小大、中、小铸件，大量、成批和单件生产刮板造型用专制的刮板刮制，可节省制造模样的材料和工时，操作麻烦，生产率低用于单件、外形简单的铸件地坑造型在地坑中造型，不用砂箱或只用一个盖箱。才做费时，生产周期长用于单件生产的大、中型铸件表 手工外型分类.5.2.1 外型、造芯方法的选择3有机树脂砂和水玻璃砂外型、制芯工艺，树脂砂和水玻璃砂是除了粘土砂之外，在铸造工艺中运用最为广泛的另外两大型砂类别，是铸造工艺

14、和外型资料的两大提高，有效提高了铸件的尺寸精度和内部质量，大大提高了铸件消费率。表2-6和2-7是树脂砂和水玻璃砂的详细特点和运用范围。.5.2.1 外型、造芯方法的选择树脂砂种类配方优缺点适用范围粘结剂固化剂呋喃树脂自硬砂呋喃树脂，加入量为原砂质量分数的0.8% 1.5%对甲苯磺酸，加入量为树脂质量分数的30%50%优点：(1)常温强度高，树脂加入量少，耗砂量少。(2)高温强度高，型砂耐热性好。(3)树脂粘度小，便于混砂。(4)树脂稳定性好，可存放12年。(5)树脂砂硬透性好(即每间隔5min，测得型、芯内外各部分硬度均匀一致的特性)。(6)旧砂再生率高(90)，新砂用量很少缺点：(1)树脂

15、含游离醛高(质量分数为0.30.5)，浇注时放出有害气体，污染环境。(2)树脂含氮和发气速度高，铸件易产生气孔。(3)固化剂含硫和树脂砂高温塑性低，铸钢件易出现热裂。(4)型砂吸湿性较大，雨季铸件废品增加。(5)对原砂质量要求较高。(6)冬季硬化速度慢，固化剂易结晶。(7)不能用于碱性原砂适用于单件、小批量生产中、大型铸铁件、铸钢件及非铁合金铸件碱性酚醛树脂自硬砂碱性酚醛树脂加入量为原砂质量分数的1.5%2.0%甘油醋酸酯，加入量为树脂质量分数的30%40%优点：(1)树脂砂中不含硫、磷、氮等元素可防止由这些元素引起的铸造缺陷。(2)型、芯砂在浇注初期有一定热塑性，可减少铸钢件的热裂倾向。(3

16、)树脂游离醛少，改善了劳动环境，(4)对原砂要求不高，碱性原砂也可使用。(5)硬化性能好，在较低温度下可固化。(6)抗吸湿性好。(7)溃散性好缺点：(1)树脂强度偏低，加入量较多。(2)树脂粘度大，混砂难均匀。(3)型、芯砂导热性较差。(4)旧砂再生率较低适用于铸钢，特别是不锈钢、球墨铸铁件及非铁合金铸件胺固化酚尿烷自硬砂酚醛树脂：聚异氰酸酯=1：1总加入量为原砂质量分数的1.5%有机胺加入量为酚醛树脂质量分数的0.7%08%优点：(1)在可使用时间内，型、芯砂的流动性好。(2)树脂硬化速度快，可使用时间和起模时间之比可达0.75：1.0。(3)树脂聚合固化过程中没有其他副产物生成，型、芯砂硬

17、透性好。(4)型、芯砂发气量低，落砂性能好缺点：(1)聚异氰酸酯活性大，遇水易水解，要求原砂含水量很低。(2)型、芯砂耐高温性差，芯子易被冲蚀，而且易产生脉纹类铸造缺陷。(3)聚异氰酸酯的价格较高。(4)树脂含氮，生产铸钢件易出现气孔。(5)容易粘模由于硬化速度快，生产率较高，可用于批量生产小型铸钢件及其他复杂的铸铁件表5-6 树脂砂外型特点.5.2.1 外型、造芯方法的选择4无粘结剂砂外型工艺，无粘结剂外型工艺有负压消逝模铸造和V法铸造。它们和有粘结剂的砂型相比具有一些独特的优点。本书第6章专门讲述消逝模铸造工艺的特点和工艺设计规范，V法铸造也有专门的书籍描画。表2-8是大量消费条件下粘土砂

18、和消逝模铸造工艺、V法铸造的比较。5制芯方法 制芯方法有手工制芯和机器制芯，详细见表2-9、2-10、2-11.5.2.1 外型、造芯方法的选择项目传统砂型铸造消失模铸造V法铸造模型工艺开边分型开边无分型分型开边拔模斜度有无有组成外型、芯盒单一模样带孔模型应用次数多次使用一型一次多次使用材质金属或木材泡沫塑料金属或木材造型工艺型砂粘结剂、水、原砂、附加物干砂干砂填砂方式机械力填砂自重微震填砂自重微震填砂紧实方式机械力紧实微震、负压紧实微震、负压紧实砂箱特点根据零件特点制备砂箱带负压结构的通用砂箱带负压结构的通用砂箱铸型型腔由型芯装配组成负压干砂实型负压干砂空腔涂料层一般砂芯涂有涂料模样必须涂刷

19、涂料型腔必须有涂料浇注工艺充型特点金属液充填铸型空腔金属液熔失模样、取代模样金属液充填铸型空腔，溶失塑料薄膜影响充型的因素浇注系统和浇注温度浇注系统、浇注温度、泡沫模样热解过程、涂料浇注系统、浇注温度、塑料薄膜和涂料落砂清理落砂振动落砂自动落砂自动落砂清理打磨飞边、浇冒口浇冒口打磨飞边、浇冒口环境污染程度废砂多、粉尘多、噪音大、废气废砂少、粉尘少、噪音小废砂少、粉尘少、噪音小铸件尺寸精度低高高表面粗糙度粗糙光洁光洁 粘土砂铸造和无粘结剂砂铸造工艺特点比较.5.2.1 外型、造芯方法的选择表2-9 机器制芯方法制芯方法主要特点适用范围震实式及翻台震实式靠震击紧实芯砂。这种机器应用较普遍，噪声大，

20、生产率低，对厂房基础要求高适用于制造不填焦炭块的中、大砂芯的批量生产微震压实式在微震的同时加压紧实芯砂。生产率较高，但机器结构复杂，仍有噪声可用于制造粘土砂、合脂砂、桐油砂的砂芯挤压式(螺旋、柱塞)利用机械传动，将芯砂从成形管连续挤压出而制造砂芯。螺旋挤压式是根据模孔大小，调节螺旋推砂器的速度来控制砂芯的紧实度，其生产率一般为150300nh用于大量生产的截面形状、尺寸不变的小砂芯射芯式将混制好的芯砂以一定的压力射入芯盒内，通过化学或物理作用，使芯砂快速在芯盒内固化，硬化后取出，得到表面光洁、尺寸精确、强度高的砂芯。操作方便，生产率高，易于机械化。主要有热芯盒制芯、冷芯盒制芯和覆膜砂制芯用于批

21、量生产中、小型简单或复杂的砂芯.5.2.1 外型、造芯方法的选择制芯方法主要特点适用范围芯盒制芯用芯盒内表面形成砂芯的形状，砂芯尺寸准确，可制造小而复杂的砂芯各种形状、尺寸和批量的砂芯均可采用刮板制芯与刮板造型相似单件、小批生产，形状简单或回转体砂芯减皮制芯以砂型为“芯盒”，制芯后手工在砂芯表面减去铸件壁厚的砂层用于单件生产表手工制芯方法.5.2.1 外型、造芯方法的选择表2-11 根据砂芯固化特点分类的制芯方法固化特点制芯方法固化方法适用范围盒外固化手工制芯多用烘干法，微波法可用于制造粘土砂、合脂砂、桐油砂等烘干固化的各种批量生产的大、中、小型砂芯机器震击制芯微震击压实制芯挤压制芯震压制芯射

22、（吹）砂制芯盒内固化热芯盒法电、煤气、天然气加热芯盒批量生产的中、小型砂芯覆膜砂法冷芯盒法三乙胺法、甲酸甲酯法，SO2法、CO2法大量生产的中、小型砂芯自硬砂法（手工、机器）制芯粘结剂和固化剂间化学反应使砂芯自行固化单件、批量生产的大、中、小型砂芯不固化手工、机器制湿砂芯直接浇注不烘干中、小型简单砂芯.5.2.2 浇注位置的选择 铸件的浇注位置pouring position of casting是指浇注时铸件在铸型中的位置。须制定出几种方案加以分析、对比，择优选用。浇注位置与外型合箱位置、铸件冷却位置可以不同。消费中常以浇注时分型面是处于程度、垂直或倾斜位置，分别称为程度浇注、垂直浇注和倾斜

23、浇注，但这不代表铸件的浇注位置的涵义。 浇注位置普通于选择外型方法之后确定。先确定出铸件上质量要求高的部位如重要加工面、受力较大的部位、接受压力的部位等。结合消费条件估计主要废品倾向和容易发生缺陷的部位如厚大部位容易出现收缩缺陷。大平面上容易产生jiasha 结疤。薄壁部位容易发生浇不到、冷隔。薄厚相差悬殊的部位应力集中，容易发生裂纹等。这样在确定浇注位置时，就应使重要部位处于有利的形状，并针对容易出现的缺陷，采取相应的工艺措施予以防止。.5.2.2 浇注位置的选择1、铸件的重要部位、重要加工面应朝下或呈直立形状 各种机床床身的导轨面是关键外表，不允许有砂眼、气孔、渣孔、裂纹和缩松等缺陷，而且

24、要求组织致密、均匀，以保证硬度值在规定范围内。因此，虽然导轨面比较肥厚，对于灰铸件而言，床身的最正确浇注位置是导轨面朝下如图5-19所示。圆锥齿轮铸件的齿坯部分质量要求较高，因此其齿坯外表应朝下如图5-20所示。而圆筒零件，内外外表要求较高，普通采用立浇如图5-21所示。.5.2.2 浇注位置的选择1、铸件的重要部位、重要加工面应朝下或呈直立形状 图5-19 车床床身的浇注图5-21 圆筒类铸件的浇注位置图5-20 圆锥齿轮铸件的浇注位置 a正确的b不正确.5.2.2 浇注位置的选择2、使铸件的大平面应朝下 图 平板铸件铸件大平面朝下既可防止气孔和夹渣，又可以防止在大平面上构成砂眼缺陷。在图中

25、，假设将铸件的平面朝上，操作上也有其方便之外，如铸件全部在下型，上型是平的又没有吊砂，但铸件平面部分的质量难以保证。因此，应选用铸件平面朝下的方案，而浇注时可采用倾斜浇注的方法。.5.2.2 浇注位置的选择3、应保证铸件能充溢 图5-23 曲轴箱的浇注位置a不正确b正确较大而壁薄的铸件部分应朝下、侧立、或倾斜以保证金属液的充填。浇柱薄壁件时要求金属液到达薄壁处所经过的路程或所需的时间愈短愈好，使金属液在静压力的作用下平稳地充填好铸型的各部分。如5-23所示为曲轴箱的浇注位置。图 车床切削盘浇注位置a不合理 b)、c) 合理.5.2.2 浇注位置的选择4、应有利于铸件的补缩 图5-24 排链轮铸

26、钢件的正确浇注位置对于因合金体收缩率大或铸件构造厚薄不均匀而易于出现缩孔、缩松的铸件，浇注位置的选择应优先思索实现顺序凝固的条件，要便于安放冒口和发扬冒口的补缩作用。厚大部分尽能够安放在上部位置，而对于中、下位置的部分厚大处采用冷铁或侧冒口等工艺措施处理其补缩问题。双排链轮铸钢件的正确浇注位置如图2-24所示。.5.2.2 浇注位置的选择5、防止用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯、合箱及检验 图5-25 便于合箱的浇注位置a不合理b合理 应尽量少用或不用砂芯，假设需求运用砂芯时，应留意保证砂芯定位稳定、排气通畅和下芯及检验方便应尽量防止用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯。阅历阐明，吊砂在合型、浇注时容易

27、塌箱。向上半型上安放吊芯很不方便。悬臂砂芯不稳定，在金属浮力作用下易偏斜，故应尽力防止。此外要照顾到下芯、合型和检验的方便如图5-25所示。.5.2.2 浇注位置的选择6、应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置相一致 这样可防止在合箱后或于浇注后再次翻转铸型。翻转铸型不仅劳动量大，而且易引起砂芯挪动、掉砂，甚至跑火等缺陷。只在个别情况下，如单件、小批量消费较大的球墨铸铁曲轴时，为了外型方便和加强冒口的补缩效果，常采用横浇竖冷方案。在浇注后将铸型竖立起来，壤冒口在最上端进展补缩。当浇注位置和冷却位置不一致时，应在铸造工艺图上注明。 此外，应留意浇注位置、冷却位置与消费批量亲密相关。同一个铸件，例如

28、，球铁曲轴，在单件小批量消费的条件下，采用横浇竖冷是合理的；而当大批量消费时，那么应采用外型、合箱、浇注和冷却位置相一致的卧浇、卧冷方案。.5.2.3 分型面的选择 分型面parting plan是指两半铸型相互接触的外表。除了地面软床外型、明浇的小件和实型铸造法以外，都要选择分型面。选择分型面时，应留意做到“四少两便，即：少用砂芯、少用活块、少用三箱、少用分型面、便于清理、便于合箱。.5.2.3 分型面的选择如图5-26为某牌汽车后轮毂的铸造方案，加工内孔时以350mm的外圆周定位基准面。如图5-27为管子堵头的分型方案，铸件加工时，以四方头中心线为定位基准，加工外圆螺纹。1、应使铸件全部或大部置于同一半型内图5-26 后轮毂的分型方案图5-27 管子堵头分型方案a合理 b不合理.5.2.3 分型面的选择 机器外型的中小件，普通只答应一个分型面，以便充分发扬外型机的消费率。凡不能出砂的部位均采用砂芯，而不允许用活块或多分型面如图2-28a。如图2-28b所示，采用两个分型面，但单件消费的手工外型是合理的，由于能省去一个大芯盒的破费2、应尽