砂型铸造工艺概述
精品课件：砂型铸造工艺详解
砂型铸造工艺（1）手工造型 ——单件单件、、小批量生产 （2）机器造型 ——中、小件大批量生产 （3）机器造芯 ——中、小件大批量生产（4）柔性造型单元 ——各种形状与批量生产铸造由于具有适应性广铸造由于具有适应性广，，经济性好等许多优点许多优点，，通常用来提供切削加工的毛坯通常用来提供切削加工的毛坯，，有时也直接铸造成形有时也直接铸造成形。
在机器中在机器中，，铸件一般占很大比例铸件一般占很大比例，，比如比如，，在汽车中在汽车中，，铸件重量占40-60%；机床中占70-95%。
而铸件中而铸件中，，砂型铸造占90%。
基本术语铸 型型：用型砂用型砂、、金属或其他耐火材料制成金属或其他耐火材料制成；；包括形成铸件形状的空腔铸件形状的空腔、、型芯和浇冒系统的组合整体型芯和浇冒系统的组合整体。
型 腔腔：铸型中造型材料所包围的空腔部分铸型中造型材料所包围的空腔部分。
铸 件件：用铸造方法制成的金属件用铸造方法制成的金属件，，一般作毛坯用一般作毛坯用。
分型面分型面：：铸型组元间的接合面组元间的接合面。
分模面分模面：：模样组元间的接合面组元间的接合面。
模 样样：由木材由木材、、金属或其他材料制成金属或其他材料制成，，用来形用来形成铸型型腔的工艺装备成铸型型腔的工艺装备。
零 件件：铸件经切削加工制成的金属件铸件经切削加工制成的金属件。
砂 芯芯：为获得铸件的内孔或局部外形为获得铸件的内孔或局部外形，，用芯砂或其他材料制成的或其他材料制成的，，安放在型腔内部的铸型组元安放在型腔内部的铸型组元。
芯 盒盒：制造砂芯或其他耐火材料所用的装备制造砂芯或其他耐火材料所用的装备。
基本术语11砂型铸造的生产过程砂型铸造的生产工序主要包括:制模、配砂、 造型、造芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理 和检验。
型砂铸模型型熔化 浇注芯盒型芯砂芯冷却 凝固12铸件检验 落砂、清理合箱铸造工艺图 零件图套筒的砂型铸造过程：13砂型铸造的特点可以制造形状复杂的毛坯或零件； 加工余量小，金属利用率高； 适应性强，应用面广，用于制造常用金属及合金的铸铁件； 铸件的成本低； 铸件的晶粒比较粗大，组织疏松，常存在气孔、夹渣等铸造 缺陷，机械性能比锻件差； 铸造生产工序多，铸件质量不够稳定，废品率较高； 铸件表面较粗糙，多用于制造毛坯。
砂型铸造工艺
砂型铸造工艺砂型铸造工艺是一种常见的金属铸造工艺，也是最古老的铸造方法之一。
它通过将熔化的金属注入制作好的砂型中，经过冷却凝固后得到所需的铸件。
砂型铸造工艺具有成本低、适用范围广、生产周期短等优点，在工业生产中被广泛应用。
砂型铸造的工艺流程可以分为模具制作、铸造操作和铸件处理三个主要步骤。
首先是模具制作。
模具是铸造过程中的重要工具，用于制作铸件的外形和内部结构。
模具制作的首要任务是根据产品的图纸和要求设计出合适的模具形状，并选择适当的砂型材料。
常用的砂型材料有石英砂、石膏砂、水玻璃砂等。
制作模具时需要根据产品的形状和尺寸进行精确的加工和装配，以确保铸件的质量和尺寸精度。
其次是铸造操作。
在进行铸造前，需要先预热模具，以避免热应力对模具的影响。
接下来，将砂型放置在铸造设备中，然后通过加热炉将金属熔化。
一旦金属达到适当的温度，就会倒入模具中。
在倒入金属之前，还需要在砂型中放置冷铁、通道、浇口等辅助构件，以便于金属在砂型中流动和凝固。
倒入金属后，需要等待一段时间，让金属冷却凝固，形成铸件。
最后是铸件处理。
铸件冷却后，需要将其从砂型中取出，并进行后续处理。
这包括切割、修磨、清理等工序，以去除铸件表面的砂粒和气孔，使其达到所需的光洁度和精度。
随后，可以对铸件进行热处理、表面处理等工艺，以提高其力学性能和外观质量。
最后，对铸件进行检验，确保其符合产品要求。
砂型铸造工艺具有许多优点。
首先，它适用于各种复杂形状和尺寸的铸件制造，可以满足不同行业的需求。
其次，砂型铸造成本低廉，模具制作相对简单，不需要复杂的设备和工艺。
此外，砂型铸造还具有生产周期短的优势，可以快速得到所需的铸件。
因此，砂型铸造广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域。
然而，砂型铸造工艺也存在一些局限性。
首先，砂型铸造对金属材料的要求较高，一些高温和腐蚀性金属难以进行砂型铸造。
其次，在砂型铸造过程中，砂型会因为高温和金属的冲击而破裂，导致模具寿命较短。
砂型铸造工艺流程简介
砂型铸造工艺流程简介
砂型铸造工艺是一种广泛应用于金属加工领域的铸造工艺，其工艺流程一般包括以下几个步骤：
1. 设计和制作模具：根据产品的几何形状和尺寸要求，设计和制作相应的铸模，通常采用木模或金属模。
2. 准备砂型材料：将粘结剂、砂粒等材料混合均匀，形成砂型材料，通常采用粘土砂、树脂砂等。
3. 制作砂型：将砂型材料按照产品的形状和尺寸要求制作成铸型，通常采用手工或机械加工等方式。
4. 浇注和冷却：将熔融金属液体倒入砂型中，待冷却后取出铸件，然后进行后续加工处理。
5. 清理和修整：对铸件进行清理和修整，以去除表面的砂型残留物和毛边等，提高铸件的表面质量和精度。
6. 后处理：对铸件进行必要的后处理，如热处理、表面处理等，以满足后续使用要求。
需要注意的是，不同的产品和工艺要求可能会有所不同，因此在实际应用中，还需要根据具体情况进行调整和优化。
砂型铸造工艺具有生产效率高、成本低等优点，被广泛应用于机械、汽车、航空航天、电子等领域。
砂型铸造生产工艺流程
随着科技的进步，新型材料和技术的应用 不断推动着砂型铸造工艺的发展，铸件的 质量和性能得到了显著提升。
02 砂型铸造生产工艺流程
模具设计与制作
01
根据产品图纸或样品进行模具设计，确定模具结构、尺寸和材 料。
02
使用CAD软件进行三维建模，并优化设计以满足生产要求。
制作模具原型，进行试模和修正，确保模具的准确性和可靠性。
检测流程
根据产品图纸和技术要求，对铸件的各个部位进行尺寸和形位公差 的测量，记录数据并评估其是否符合标准或客户要求。
05 砂型铸造生产中的问题与 解决方案
气孔与缩孔
气孔
气孔是由于气体在金属液中未及时逸出而形成的 孔洞，通常出现在铸件表面或内部。
缩孔
缩孔是由于金属液在冷却过程中收缩而形成的孔 洞，通常出现在铸件内部。
01
02
03
04
浇注系统阻塞
由于金属液中的杂质或砂粒堵 塞浇注系统而导致的生产中断
。
解决方案
定期清理和检查浇注系统，控 制金属液的纯净度，加强过滤
和脱氧处理等。
模具损坏
由于模具材料、设计或使用不 当导致模具损坏或寿命缩短。
解决方案
选择合适的模具材料，优化模 具设计和制造工艺，加强模具
的维护和保养等。
04 砂型铸造质量控制与检测
化学成分检测
检测目的
确保铸件材料的化学成分符合标准要求，满足产品性能和使用要 求。
检测பைடு நூலகம்法
采用化学分析法对铸件材料进行成分分析，如使用光谱分析仪、 滴定分析等。
检测流程
采集铸件样品，进行破碎、研磨、溶解等处理，然后进行化学分 析，得出各元素的含量。
金相组织检测
砂型铸造的造型工艺
浇注系统的计算与选择
计算浇注系统的流量和压力 选择合适的浇注系统类型 考虑浇注系统的尺寸和布局
计算浇注系统的冷却时间和冷却速度 考虑浇注系统的安全性和可靠性 计算浇注系统的成本和效率
砂型铸造的常见 缺陷及防止措施
气孔的产生及防止措施
气孔产生的原因：砂型铸造过程中由于气体的侵入导致铸件内部形成气孔 防止措施：在铸造过程中采用真空铸造技术减少气体的侵入 防止措施：在铸造过程中采用压力铸造技术提高铸件的致密度 防止措施：在铸造过程中采用热处理技术消除铸件内部的气孔
陶瓷型铸造：使用陶瓷型作为造型材 料具有耐高温、耐磨损等优点
塑料型铸造：使用塑料型作为造型材 料具有重量轻、易于加工等优点
金属型铸造：使用金属型作为造型材 料具有强度高、耐磨损等优点
复合型铸造：使用多种材料复合作为 造型材料具有综合性能优良等优点
造型材料的选择
石英砂：具有较高的耐火性 和稳定性适用于高温铸造
砂型铸造常用的造型材料有： 石英砂、粘土、水玻璃等
粘土：具有良好的可塑性和 粘结性适用于复杂形状的铸
造
水玻璃：具有较好的流动性 和粘结性适用于大型铸造件
的制造
造型材料的制备
原材料选择：选择合适的砂、粘结剂、附加剂等 混合搅拌：将原材料混合均匀形成砂型铸造所需的造型材料 造型材料性能测试：测试材料的流动性、强度、透气性等性能指标 造型材料储存：将制备好的造型材料储存在适宜的环境中以保持其性能稳定
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汇报人：
模型制作包括手工制作、机 械制作、3D打印等方法
模型修整包括打磨、切割、 焊接等操作
模样制作是砂型铸造造型工 艺中的重要环节
模型检验包括尺寸检验、表 面质量检验、结构检验等
砂箱准备
砂型铸造工艺
材料成型与控制工程专业
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§1-5 砂型铸造工艺
二、造型和造芯工艺
1.手工造型
手工造芯
芯盒造型： 提高强度和刚度方法： 小砂芯一般用退火的铁丝弯 成所需的形状； 芯骨 大的芯骨用铸铁浇成，并带有铁 环，以便烘干和下芯中的吊运。
材料成型与控制工程专业
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§1-5 砂型铸造工艺
三、砂型（芯）的烘干、合箱与浇注
1.砂型与砂芯的烘干 4）烘干方法： 表 面 烘 干
喷灯火焰表面烘干 移动式焦炭炉或煤气炉表面烘干 远红外线辐射表面烘干
高频干燥炉烘干和微波技术烘干等新方法 也已在烘干中应用 周期式; 连续式.
整体烘干：
材料成型与控制工程专业
二、造型和造芯工艺 1.手工造型 定义：用手工完成紧砂、起模、修整及合箱 等主要操作过程； 特点：适用面广，不需要特别设备；
造型方法：
材料成型与控制工程专业
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§1-5 砂型铸造工艺
二、造型和造芯工艺 1.手工造型
分模造型
材料成型与控制工程专业
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§1-5 砂型铸造工艺 二、造型和造芯工艺 1.手工造型
材料成型与控制工程专业
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§1-6 砂型铸造工艺分析
二、浇注位置选定原则
材料成型与控制工程专业
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§1-6 砂型铸造工艺分析
二、浇注位置选定原则
5 便于型芯的固定和排气，能减少型芯的数量；
材料成型与控制工程专业
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§1-6 砂型铸造工艺分析
二、浇注位置选定原则 5 便于型芯的固定和排气，能减少型芯的数量；
材料成型与控制工程专业
第一章 砂型铸造
第一章砂型铸造§1－1 概述以型砂为材料制备铸型的铸造方法叫做砂型铸造。
有别于砂型铸造的其它铸造方法，称为特种铸造。
砂型铸造和特种铸造比较，其缺点是：劳动条件较差，铸件质量欠佳，铸型只能使用一次，生产率也较低。
优点是：不受零件的形状、大小、复杂程度及合金种类的限制；造型材料来源较广，生产准备周期短，成本低。
因此砂型铸造是铸造生产重应用最广泛的一种方法，世界各国用砂型铸造生产的铸件约占铸件总产量的80～90％砂型的种类常用的砂型有湿型、干型、表面干型和各种化学硬化砂型（自硬砂型）。
湿型：向石英砂中加入适量的粘土和水分，混制而成的型砂称为湿型砂。
用湿型砂舂实，浇注前不烘干的砂型称为湿型。
铝合金、镁合金铸件、小型铸铁件的生产常使用湿型。
湿型可使铸件生产周期缩短，生产率高，经济；由于不必烘干及不需要相应的烘干装置，故节省投资及能源消耗；易于实现机械化和自动化；比干型生产劳动条件好。
干型：经过烘干的砂型称为干型。
烘干后增加了强度和透气性，显著降低发气性，大大减少了由于铸型方面的原因而产生的气孔、砂眼、胀砂、夹砂等缺陷。
干型的缺点是生产周期长，需要烘干设备，增加燃料消耗，恶化劳动条件，难于实现机械化和自动化。
主要用于质量要求高，结构复杂，单件、小批生产的中大型铸件上。
表面干型：铸件表面仅有一层很薄的型砂被干燥（干燥层一般为15～20mm厚），铸型其余部分仍然是湿的，故称表面干型。
表面干型介于湿型和干型之间，既有湿型的优点，又有湿型达不到的性能。
表面干型常用于生产中、大型铝铸件和铸铁件。
化学硬化砂型（自硬砂型）：铸型靠型砂自身的化学反应而硬化，一般不需要烘干，或只经低温烘烤。
优点是强度高，节约能源、效率高。
但成本较高，有的易产生粘砂等缺陷。
自硬砂型目前用得较多的有用水玻璃作粘结剂的水玻璃砂型以及用合成树脂作粘结剂的树脂砂型等。
自硬砂型对于各种铸件均可采用。
§1－2 铸造用砂粘土型砂粘土砂是以原砂和粘土为主要材料配制成的型（芯）砂。
砂型铸造工艺设计概述
铸造工艺图实例2
作业：P80 （1） 补充作业：定性画出图示支座的铸造工艺
图、模型图及铸件图
材料：灰铁 铸造工艺：砂型铸造 生产量：单件小批
(1)外浇口
其作用是容纳注入的金属液并缓解液态金属对砂型的冲击。 小型铸件通常为漏斗状(称浇口杯)，较大型铸件为盆状(称 浇口盆)。
(2)直浇道
是连接外浇口与横浇道的垂直通道，改变直浇道的高度可以 改变型腔内金属液的静压力从而改善液态金属的充型能力。
(3)横浇道
横浇道是将直浇道的金属液引入内浇道的水平通道，一般 开在砂型的分型面上。横浇道的主要作用是分配金属液入内 浇道和隔渣。
四、收缩率
铸件由于凝固、冷却后的体积收缩，其各部分尺寸均小 于模样尺寸。为保证铸件尺寸要求，需在模样(芯盒)上加大 一个收缩的尺寸。加大的这部分尺寸称收缩量，一般根据铸 造收缩率来定。铸造收缩率定义如下：
K＝[(L模－L件)/L件]×100% 式中： K为铸造收缩率；L模为模样尺寸；L件为铸件尺寸。
铸造收缩率主要取决于合金的种类，同时与铸件的结构 、大小、壁厚及收缩时受阻碍情况有关。对于一些要求较高 的铸件，如果收缩率选择不当，将影响铸件尺寸精度，使某 些部位偏移，影响切削加工和装配。
通常灰铸铁为0.7～1.0%，铸造碳钢为1.3～2.0%，铝硅
合金为0.8～1.2%，锡青铜为1.2～1.4%。
四、铸造工艺方案
概括说明铸造生产的基本过程和方法的工艺 文献，包括造型和造芯方法、铸型种类、浇注位 置和分型面的确定等。
第一节 浇注位置与分型面的选择
浇注位置：浇注时铸件在砂型中所处的空间位置。 分型面：铸型组元间的结合面
一、浇注位置的选择原则
原则：主要考虑铸件质量 1.铸件的重要加工面或主要工作面应朝下或位于侧面
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防止产生冷隔
流动性 减少冲刷，防 止冷隔，防止 气孔
落砂 将铸件从铸型中取出，落砂应注意
温度，一般在浇注1.5小时后取出
清理 清理过程即除去浇冒口、芯砂、铸
件表面的粘砂
之后进行热处理即可
谢谢！砂型铸造工艺概述 Nhomakorabea制作人：于程名
学习内容
• 砂型铸造工艺流程
造型
造型分为造型和造芯，相比较而言，造型 的过程较复杂，需注意的需注意的地方也 比较多
• 造型的工具和附具
•
型砂、
1.型砂的组成 型砂由原砂、粘结剂、水和附加物组成，其 中粘结剂主要是黏土、水泥、水玻璃和树脂， 需要注意的是附加物：煤粉用于增加型砂的 耐火性；木屑用于型砂的退让性。 2.型砂的性能主要有一定的强度、透气性、耐 火性、退让性和可塑性。另外，芯砂的性能 要求更高
•
炉料
1.金属炉料 生铁、回炉铁（废铸铁和浇冒口）、废钢、 铁合金 2.熔剂 用来降低熔渣熔点、 3.焦炭
浇注、落砂、清理
浇注
• 浇注即在合箱后将熔融金属液沿直浇道注 入型腔。浇注系统如图
• 横浇道应开在分型面上，且如图二所示， 当存在型芯时，内浇道不能正对型芯
浇注方法 浇注时浇包与铸型外浇口对准，
• 砂箱造型一般过程
• 注意事项 1.平头砂冲只做最后的压实 2.扎通气孔时注意其深度到离工件1到5mm 3.横浇道不宜过深 4.挖砂造型时，注意要挖到最大分型面
熔炼
• 铸铁的熔炼是在化铁炉中进行，化铁炉有 冲天炉、感应炉、三节炉
铸铁的熔 炼实际上 仅仅是在 为浇注做 准备，浇 注是最后 一个环节， 也是至关 重要的环 节