《金工实训与技能训练》课件第8章

模块八铸造项目一砂型铸造项目二特种铸造

一、实训目的和要求

实训目的：

(1)了解铸造的工艺过程、特点、应用及其在机械制造中的地位和作用。了解型砂、芯砂的组成、性能要求，以及型砂对铸件质量的影响。

(2)了解常用的手工造型方法。

(3)了解浇注速度和浇注温度对铸件质量的影响，以及常见铸件缺陷特征及产生的主要原因。

(4)了解常见特种铸造的基本知识。

(5)了解常用造型工具的名称并能正确使用。

二、安全操作规程

(1)实习时，必须按规定穿戴好劳动保护用品。

(2)未经实习指导人员许可，不准擅自动用任何电器设备、电闸、开关和操作手柄，以免发生安全事故。

(3)实习中，如有异常现象或发生安全事故，应立即拉下电闸或关闭电源开关，停止实习，保留现场并及时报告指导人员，待查明事故原因后方可再进行实习。

(4)造型时，不要用嘴吹型砂，以免砂粒飞入眼中。

(5)出铁水时，不准加料，不能用湿的或冷铁杆搅动铁水或扒渣。

(6)抬运浇包时，动作要协调。抬包时，若发生金属液体飞溅，应保持冷静，抬包双方应同时慢慢地放包，切不可单独摔掉浇包，否则会发生更大的工伤事故。

(7)浇注时，浇包内铁水不能过满，浇包要对准铁槽，人不能站在浇注的正面，不能垂直去看冒口是否浇满，以免铁水飞溅伤人。

(8)清理铸件时，应避免浇冒口飞出伤人。

(9)砂箱、砂型等应平稳放置，防止其倒塌伤人。

(10)不准在吊车下行走或停留，不准踩踏或站在没有浇注的铸型或已浇注但未凝固的铸型砂箱上，以免碰伤、砸伤和烧伤。

项目一砂型铸造

砂型铸造是指用型砂紧实成型的铸造方法。砂型铸造的生产过程如图8-1所示。其主要工序为：制造模样和芯盒，制备型砂和芯砂，造型和造芯，合型，熔化金属及浇注，落砂后铸件，表面清理及质量检验等。图8-1砂型铸造的生产过程

任务引入

如图8-2所示的模样，按要求完成造型工序。

图8-2模样

相关知识

整模造型的模样是一个整体，通常型腔全部放在一个砂箱内，分型面为平面。

1．型砂与芯砂

型砂与芯砂是用来制造砂型的主要材料，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，要合理选用和配置型(芯)砂，严格控制其性能。

(1)型(芯)砂应具备的性能。

①强度。型(芯)砂抵抗外力破坏的能力称为强度。强度过低，在造型、搬运、合型过程中，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、黏结剂含量及型砂紧实度等。砂粒愈细，黏结剂愈多，紧实度愈高，则其强度愈高。

②耐火度。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，铸件表面易产生黏砂缺陷，增加了铸件清理和切削加工的难度。耐火度主要取决于砂中SiO2的含量。砂中SiO2的含量高而杂质少时，其耐火度好。

③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，砂型和砂芯会产生大量气体，金属液的冷却、凝固也将析出气体。型(芯)砂的透气性若不好，铸件内极易形成气孔等缺陷。通常，砂粒愈细，水分和黏结剂含量愈多，紧实度过高，则型(芯)砂的透气性愈差。

④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，铸件收缩时受到的阻力增大，易产生较大应力，甚至造成变形、裂纹。退让性主要取决于黏结剂及附加物的含量。

由于芯砂在浇注时会被高温金属液冲刷和包围，因此对芯砂的强度、耐火度、透气性、退让性的要求更高。除满足上述性能要求外，芯砂还应具备吸湿性小、发气量少以及易于落砂清理等性能。

(2)型(芯)砂的组成。

型砂和芯砂通常是由砂粒(含SiO2)、黏结剂、附加物及水等混合制成，其结构如图8-3所示。为保证型(芯)砂的性能要求，应对其原材料进行合理的选用。

①原砂(新砂)。原砂多为天然砂，主要成分为石英(SiO2)，并含有少量泥粉和杂质。为降低成本，对已用过的旧砂，经磁选及筛选，除去铁豆、砂团、木片等杂物后，仍可混入型砂中使用。

图8-3型砂结构示意图

②黏结剂。黏结剂是指能使砂粒相互黏结的物质。常用的黏结剂为黏土，黏土又分为普通黏土和膨润土。膨润土的黏结性优于普通黏土。湿型(不经烘干可直接进行浇注的砂型)型砂多用膨润土，而干型(经过烘干的砂型)型砂多用普通黏土。

③附加物。附加物是指除黏结剂以外，加入的能改善型(芯)砂性能的物质。常用的附加材料有煤粉和锯木屑。煤粉可以防止铸件黏砂，提高其表面质量；锯木屑可以改善型(芯)砂的透气性和退让性。

(3)型(芯)砂的制备。

铸造合金不同，铸件大小不同，对型(芯)砂的性能要求均不相同。为保证性能要求，型(芯)砂应选用不同的原材料，按不同的比例配制。配制好的型(芯)砂必须经过检验，合格后才能使用。型(芯)砂的性能可用专门的仪器来测定，也可凭手测检验。合格的型(芯)砂用手测法检验的结果，如图8-4所示。

图8-4手测法检测型砂

2．砂型制造的工具、模具

(1)模样和芯盒。

模样是指由木材、金属或其他材料制成，用来形成铸型型腔及获得铸件外形的模具。芯盒是用来制造获得铸件内腔的型(芯)砂的模具。

(2)造型工具及辅具。

造型工具及辅具包括砂箱、造型工具、修型工具等。图8-5为手工造型常用工具及用具。

图8-5手工造型常用工具及用具

3．浇注系统

浇注系统是指为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。其作用是保证金属液平稳、无冲击地充满型腔，同时能够除渣和调节铸件的凝固顺序，以避免铸件产生夹渣、砂眼、浇不到、缩孔、气孔等缺陷。

浇注系统通常由外浇口(浇口盆)、直浇道、横浇道和内浇道组成(见图8-6)。

图8-6浇注系统的组成

4．常用的手工造型方法

手工造型常用的造型方法有整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造型、活块造型、三箱造型、刮板造型、地坑造型、组芯造型等。

任务实施

1．准备

(1)配置型砂—新砂10%～20%，旧砂80%～90%，另加膨润土2%～3%，煤粉2%～3%，水4%～5%。

(2)砂箱及工具准备—选择大小尺寸合适的砂箱及相关的造型工具。

2.造型步骤(见图8-7)

图8-7整模造型

(1)造下型。如图8-7(a)所示，将模样安放在底版上，放好下砂箱；撒上厚度约20mm的面砂，用手将模样周围的砂塞紧；再加入填充砂，型砂锤实后，用刮砂板刮去多余型砂(见图8-7(b))；翻转下型，用镘刀修光分型面。

(2)造上型。如图8-7(c)所示，套上上砂箱，放上浇口棒，加填充砂，舂紧后刮去多余型砂；用通气针扎出通气孔；拔出浇口棒，在直浇道上部挖出外浇口。若砂箱上没有定位装置，则应在上、下砂型打开之前，在砂箱壁上做出合型线或打上记号。

(3)起模、修型。将上砂型拿下，在下砂型上挖出内浇道；然后用毛笔沾水，将模样边缘润湿，将起模针钉在模样的重心上，用小锤前后左右轻轻敲打起模针下部，使模样和砂型之间松动，再轻轻敲打模样的上方并将模样垂直向上提起(见图8-7(d))。起模后，型腔如有损坏，可使用镘刀、砂勾、秋叶等修型工具进行修型。

(4)合型。如图8-7(e)所示，合型前应用手风箱吹去多余砂粒，并在分型面上铺撒涂料；合型时应使上砂型保持水平下降，并按定位装置或合型线定位。必要时，合型后，可再将上砂型吊起来，检查合型时有无压坏的部位。

评分标准

整模造型评分标准如表8-1所示。

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任务二手工造型——分模造型

图8-8分模造型模样

任务引入如图8-8所示的模样，按要求完成造型工序。

任务实施

1.准备

(1)配置型砂—新砂10%～20%，旧砂80%～90%，另加膨润土2%～3%，煤粉2%～3%，水4%～5%。

(2)砂箱及工具准备—选择大小尺寸合适的砂箱及相关的造型工具。

2.造型步骤(见图8-9)

(1)造下型。图8-9(a)所示为用下半模样造下型。方法和整模造型造下型方法相同。

(2)造上型。如图8-9(b)所示，翻转下型180°，放置上半模样，撒分型砂，放置浇口棒，造上型。开外浇口如图8-9(c)所示。方法和整模造型造上型方法基本相同。

(3)起模、修型、下芯、合型，如图8-9(d)所示，方法与整模造型方法相似。关键是在合型时，应注意使上、下模型准确定位，否则铸件会产生错型缺陷。

图8-9分模造型

3．操作注意事项

操作注意事项同整模造型。

评分标准

分模造型评分标准如表8-2所示。

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项目二特种铸造

任务一熔模铸造

熔模铸造是指在易熔材料(如蜡料)制成的模样上包覆若干层耐火涂料，待其干燥硬化后熔出模样而制成壳型，壳型经高温焙烧后即可浇注的铸造方法。熔模铸造是精密铸造方法之一。

任务引入

如图8-10所示的哑铃，材料为35#钢，批量生产。根据要求及分析，现采取熔模铸造方法进行生产。

图8-10哑铃

任务实施

1．准备

准备好生产所需的工具及设备；制备好生产所需的材料。

2．熔模铸造的生产及工艺过程(见图8-11)

(1)用钢或铜合金等加工制成用来制造压型的母模。

(2)利用母模制成压制模样的压型。根据生产批量的大小，压型可用钢、铝合金制成，也可用易熔合金、环氧树脂、石膏等制成。

图8-11熔模铸造工艺过程

(3)制造模样。将石蜡和硬脂酸混合物加热至熔融状态后压入压型，凝固后取出得到蜡模。当铸件较小时，常将单个蜡模黏在预制好的蜡质浇注系统上制成蜡模组。

(4)制造型壳。将蜡模组浸入涂料(石英粉加水玻璃黏结剂)中，取出后在其表面撒上一层石英砂，再放入硬化剂(如氯化铵溶液)中进行化学硬化。如此反复涂挂4～9层，得到厚度约5～10mm的坚硬型壳。然后将结壳后的蜡模组放入90～95℃的热水中，使蜡模熔化并从浇口流出，从而得到中空的型壳。

(5)造型和焙烧。为加固型壳，防止型壳浇注时变形或破裂，可将其竖放在铁箱中，周围用干砂填紧，此过程称为造型。对于强度高的型壳可不必填砂。为进一步排除型壳内的水分、残留蜡料及其他杂质，提高其强度，还需将装好型壳的铁箱送入加热炉内，在900～950℃下焙烧。

(6)浇注。为提高金属液的充型能力，应在型壳焙烧出炉后趁热(650℃左右)进行浇注。冷却凝固后清除型壳，便得到一组带有浇注系统的铸件。

评分标准

熔模铸造哑铃的评分标准如表8-3所示。

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任务二磁型铸造

磁型铸造是指用泡沫塑料制造模样，采用铁丸代替型砂，磁场代替黏结剂来制造铸型的方法。它是一种实型铸造(失模铸造)。

任务引入

将上一任务的哑铃，采用磁型铸造的方法生产。

相关知识

1．磁型铸造的工艺过程

磁型铸造的工艺过程如图8-12所示。将装好泡沫塑料的模样(气化模)及铁丸的砂箱推入磁丸机内，接通电源后，在马蹄形电磁铁产生的磁场作用下，铁丸被磁化而相互结合成型。将金属液浇入磁型，模样气化消失，其留下的空腔被金属液填充，待金属液冷却凝固后，切断电源，磁场消失，铁丸溃散，即可取出铸件。

图8-12磁型铸造的工艺过程

2．磁型铸造的特点

磁型铸造的特点是