砂型铸造工艺金属工艺学
金属砂型铸造技术-砂型铸造
金属砂型铸造技术-砂型铸造前言金属砂型铸造技术砂型铸造是一种最基本的铸造方法，其工艺过程有制造模型和芯合、混砂、造型和造芯、烘干合箱、熔化…等等。
砂型铸造在砂型中生产铸件的铸造方法。
钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。
由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。
制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。
最常用的铸造砂是硅质砂。
硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。
为使制成的砂型和型芯具有一定的强度，在搬运、合型及浇注液态金属时不致变形或损坏，一般要在铸造中加入型砂粘结剂，将松散的砂粒粘结起来成为型砂。
应用最广的型砂粘结剂是粘土，也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。
砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。
金属砂型铸造技术-造型方法1、各种造型方法的特点和应用造型是砂型铸造的重要工序，大体分手工和机器造型两大类。
手工造型主要用于单件或小批量铸件的生产，而机器造型则主要用于大批量的铸件制造。
1．手工造型：手工造型操作灵活、大小铸件均能适应。
在实际生产中，由于铸件的结构特点、批量大小、使用要求及生产条件的不同，所用的造型方法也不一样，如表1为常用手工造型方法的特点和应用范围。
手工造型对模型的要求不高，一般采用成本较低的木模。
对于尺寸较大的回转体或等截面的铸件，还可以采用成本更低的刮板造型法。
因此，尽管手工造型的生产率较低、获得铸件的尺寸精度及表面质量也较差，但对工人的技术水准要求较高，且在实际生产中很难完全以机器造型取代。
尤其是对于单件、小批铸件的生产。
表1 常用手工造型方法的特点和应用范围2．机器造型机器造型是将手工造型中的紧砂和起模工步实现了机械化的方法。
金属工艺学砂型铸造.pptx
1、造芯 ⑴造芯方法
①手工造芯
整体式芯盒 分开式芯盒 可拆式芯盒 刮板造芯
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② 机器造芯
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⑵芯骨、芯撑和型芯的通气 ① 芯骨
提高型芯的强度 和刚度
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② 芯撑：辅助支撑，最终与铸件熔为一体。
③ 型芯的通气：提高型芯的透气性
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(2)机器造型
①` 紧砂方法
a．震实紧实──通过往复振击，将型砂紧实 b．压实紧实──用压板或压头从型砂的上面施加压力 将型砂紧实的方法 c．震压紧实──兼以上两种方法 d．抛砂紧实──用机械的方法将一团团的砂
块高速抛入砂箱使型砂紧实
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② 起模方法 a．顶箱起模 b．漏模起模 c．翻转起模
1、 造型 (1)手工造型 ① 整模造型 适于形状简单且横截面 依次减少的铸件
② 分模造型 适于最
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当生产批量比较大时 可采用假箱造型
④ 活块造型 适于带有难起模的 凸起部分的铸件
⑤ 刮板造型 适于大中型回转体铸件
⑥ 三箱造型 适形状复杂中间截面 小的铸件
最新职院金属工艺学教案：砂型铸造工艺
职业技术学院教案授课教师：班级：授课日期：课时：2课题： 5.1砂型铸造工艺教学目的：通过学习理解铸造各工艺参数的含义，掌握砂型铸造工艺；掌握浇注位置的确定原则和分型面的选择原则。
教学重点和难点：重点：砂型铸造工艺。
难点：砂型铸造工序。
教学方法：讲授法、分析法、举例法授课内容：旧课复习多孔含油制品、耐磨减摩制品是如何加工而成的？高硬度的碳化物经常采用什么工艺加工？新课学习5.1 砂型铸造工艺目前,铸件生产的主要方法,砂型铸件占铸件总量的90%以上,可生产各种铸钢,灰铁,球铁,可锻铸铁,有色金属等.用于铸造各种机械零件。
砂型铸造生产过程:配砂→造型→烘干制模熔化浇注→落砂→清理→检验造型操作顺序:1安放铸模 2套下箱,撒防粘材料 3盖上面砂 4铲填背砂 5用尖头砂冲舂砂 6用平头砂冲舂砂 7刮去多余型砂 8翻转下型 9撒分型砂 10吹去铸模上的分型砂 11撒防粘材料 12加面砂13填上型 14扎通气孔 15去上型 16 起模 17挖浇口 18合箱浇注。
一、型砂及型芯砂（一）型砂(芯)性能1、强度:型砂在外力作用下,不易破坏的性能,强度不足,会造成塌箱,砂眼等。
2、透气性:型砂之间本身有空隙,具有透气的能力.透气性不好,易出现气孔。
3、耐火性:型砂在高温金属液的作用下而不软化,熔化.若耐火性不足,砂粒粘在铸件表面上形成一层硬皮,造成切削加工困难,粘砂严重,铸件报废。
4、退让性:型(芯)砂具有随铸件的冷却收缩而被压缩其体积的性能. 若退让性不足,铸件收缩受阻,内应力加大,甚至产生裂纹、变形等.加锯末、木屑,提高退让性。
二、型砂的分类、成分和应用1、粘土砂:砂子,粘土,水,附加物(煤粉,木屑等).应用广泛:1) 不受铸件大小,重量,尺寸,批量影响。
2) 铸钢,铸铁,铜,铝合金等均可铸。
3) 手工,机器造型均可。
4) 粘土来源广,价低。
粘土砂分两类: 湿型砂:中,小件。
干型砂:质量要求高的件,大件。
2、水玻璃砂:水玻璃(硅酸钠的水溶液)为粘结剂。
金属工艺学项目教学_模块八__铸造
2、分型面的确定
3、工艺参数的确定
3、铸造收缩率
铸件在凝固和冷却过程中会发生收缩而造成各部分体 积和尺寸缩小。为了使铸件的实际尺寸符合图样要求，在 制作模样和芯盒时，模样和芯盒的制造尺寸应比铸件放大 一个该合金的收缩率。 合金收缩率的大小取决于铸造合金的种类及铸件的结 构、尺寸等因素。 通常灰铸铁的铸造收缩率是0.7%～1.0%，铸钢的铸造收缩 率为1.3%～2.0%，铝合金的铸造收缩率为0.8%～1.2%，锡 青铜铸造收缩率为1.2%～1.4%。
（1）原砂 成颗粒状，主要成分是石英（SiO2）,耐火 度高，质地坚硬。 （2）粘结剂 常用粘土、树脂、水玻璃、合脂等，使砂 粒粘结，型砂有强度。 （3）附加物 主要有煤粉、木屑等。
活动二 模样和芯盒
模样 是用来形成铸型型腔的工艺装备。 芯盒 是制造砂芯或其他种类耐火材料芯所有的装备。 活动三 造型 1.手工造型 是全部 用手工或手动工具完成 的造型工序。
1.对型砂和芯砂的性能要求
（1）强度 指型（芯）砂抵抗外力破坏的能力。足 够的强度可保证砂型在制造、搬运和浇铸过程中不至于 变形毁坏。 （2）耐火性 型砂承受高温作用而不软化、不熔融的 能力。若型砂耐火性差，易使铸件产生粘砂缺陷。 （3）其它性能 透气性、流动性、韧性、落砂性、溃 散性、退让性等。
2.造型材料的配制
项目二 特种铸造
教学要求： 1、熟悉金属型铸造、压力铸造、熔模铸造、 离心铸造的铸造工艺。 2、知道各铸造方法的特点和适用范围。 重点、难点： 特种铸造工艺、各铸造方法的特点和适用范围。
活动一 熔模铸造
1、定义：是用易熔材料如蜡料制成模样，在模样上包 覆若干层耐火材料，制成型壳，熔出模样后经高温培烧即 可浇注的铸造方法。 2、熔模铸造的特点和适用范围 优点： （1）型腔表面极为光滑 （2）能生产高熔点的黑色金属铸件 （3）生产批量不受限制。 缺点：铸造工艺复杂，生产周期长。 适用范围： 主要用于小型生产精密的碳钢及合金钢铸件，如涡轮 发电机、增压器、汽轮机叶片和叶轮、切削刀具等。
金属工艺学 第6章 砂型铸造
1.1 常见的造型（芯）方法
6.刮板造型(芯)
对大、中型具有等截面或回转体铸件造型时，为简单起见不用模样，采用一个与铸件或砂芯截面形状一致的木板（称为刮板）代替模样，根据砂型型腔或砂芯表面形状，引导刮板做旋转、直线或曲线运动，以形成型腔成为型芯。
2.2 铸型分型面的选择原则
6.为便于造型、下芯、合箱及检验铸件壁厚，应尽量使型腔及主要型芯位于下箱，但下箱型腔也不宜过深，并力求避免使用吊芯和大的吊砂。
选择分型面的上述原则，对于某个具体的铸件来说难以全面满足，有时甚至互相矛盾。因此，必须抓住主要矛盾、全面考虑，至于次要矛盾，则应从工艺措施上设法解决。
分型面一般在确定浇注位置后再选择。生产中，浇注位置和分型面有时是同时确定的，分型面的优劣，在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。
1.为了方便起模而不损坏铸型，分型面应选在铸件的最大截面上。
2.尽可能使全部或大部分铸件，或者加工基准面与重要的加工面处于同一半型内以防止错型，减小铸件尺寸偏差。
1.3 3D打印铸造砂型
3D打印实现了数字化砂芯的生产，替代传统的芯盒、模具，从CAD数据直接打印砂型和砂芯，实现砂型和砂芯的无模化打印生产，降低了整体生产成本与制造风险，非常适用于中小批量、高复杂度、短期快速等要求的产品制造。
1.3 3D打印铸造砂型
现阶段，行业生产砂型3D打印设备的厂家有德国Voxeljet公司、美国的ExOne公司、中国的峰华卓立、共享装备股份有限公司等。
2.1 浇注位置的选择原则
砂型铸造,金属的铸造性能教案
金属工艺学电子教案（25）【课题编号】25-13.1【课题名称】砂型铸造，金属的铸造性能【教材版本】郁兆昌主编．中等职业教育国家规划教材—金属工艺学（工程技术类）．第2版．北京：高等教育出版社，2006【教学目标与要求】一、知识目标了解铸造生产的特点、分类及应用；砂型铸造工艺；金属的铸造性能。
二、能力目标针对铸件的结构形状，初步学会选用不同的手工造型方法。
三、素质目标了解铸造生产的特点、分类及应用；砂型铸造工艺；初步学会选用手工造型方法。
四、教学要求一般了解铸造生产的特点、分类及应用；砂型铸造。
初步了解金属的铸造性能。
【教学重点】铸造的特点、分类及应用；砂型铸造工艺。
【难点分析】砂型铸造工艺、金属铸造性能对铸件质量的影响。
【分析学生】1．具有学习的知识基础。
2．具有学习的能力基础、如果已进行过铸造金工实习，再学习理论，更易懂了。
3．铸造生产适应性强，成本低廉，对于受力不大的零件，应用广泛。
但是铸造生产工序多，铸件易产生缺陷，学习中要特别关注正确掌握铸造工艺，减少和避免铸造缺陷。
【教学设计思路】教学方法：讲练法、演示法、讨论法、归纳法。
【教学资源】1．郁兆昌，潘展，高楷模研编制作．金属工艺学网络课程．北京：高等教育出版社，20052．郁兆昌主编．金属工艺学教学参考书（附助学光盘）．北京：高等教育出版社，2005 【教学安排】2学时（90分钟）教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插练习与设问，穿插讨论，最后进行归纳。
【教学过程】一、复习旧课（10分钟）零件材料的选用及热处理课堂讨论总结报告批改情况。
二、导入新课铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成型方法。
铸造生产适应性强、成本低廉，在机械产品中，铸件占有很大的比例，如机床中为60%～80%。
但由于铸造生产工序多，铸件易产生铸造缺陷，晶粒粗大，力学性能不如锻件，因此铸件多用于受力不大的零件。
铸造工艺学(3篇)
第1篇一、引言铸造工艺学是研究金属熔炼、造型、熔炼处理、凝固、冷却、铸件处理等一系列工艺过程和原理的学科。
它是金属工艺学的一个重要分支，广泛应用于机械制造、汽车、航空航天、船舶、能源、化工等领域。
本文将从铸造工艺学的概念、分类、特点、应用等方面进行阐述。
二、铸造工艺学的概念铸造工艺学是一门研究金属熔炼、造型、熔炼处理、凝固、冷却、铸件处理等一系列工艺过程和原理的学科。
其主要任务是研究金属材料的熔炼、凝固、冷却等过程，以及铸件质量与工艺参数之间的关系，从而为铸造生产提供理论指导和实践经验。
三、铸造工艺学的分类1. 按照铸件材料分类：铸铁铸造、铸钢铸造、有色金属铸造、粉末冶金铸造等。
2. 按照铸型材料分类：砂型铸造、金属型铸造、陶瓷型铸造、熔模铸造等。
3. 按照铸造方法分类：重力铸造、压力铸造、离心铸造、电磁铸造等。
四、铸造工艺学的特点1. 材料广泛：铸造工艺可以应用于各种金属材料，包括铸铁、铸钢、有色金属等。
2. 形状复杂：铸造工艺可以生产形状复杂、尺寸精度要求高的铸件。
3. 生产成本低：与机械加工相比，铸造工艺生产成本较低。
4. 便于大批量生产：铸造工艺可以实现大批量生产，提高生产效率。
5. 可实现自动化：随着技术的发展，铸造工艺可以实现自动化生产，提高生产效率和质量。
五、铸造工艺学的应用1. 机械制造：铸造工艺在机械制造领域应用广泛，如汽车、机床、工程机械等。
2. 航空航天：铸造工艺在航空航天领域具有重要作用，如发动机、机体、零件等。
3. 船舶制造：铸造工艺在船舶制造领域应用广泛，如船体、舵叶、螺旋桨等。
4. 能源：铸造工艺在能源领域具有重要作用，如锅炉、汽轮机、发电机等。
5. 化工：铸造工艺在化工领域应用广泛，如反应器、塔、阀门等。
六、铸造工艺学的发展趋势1. 绿色铸造：随着环保意识的提高，绿色铸造技术逐渐成为主流，如水玻璃砂、粘土砂、熔模铸造等。
2. 智能化铸造：利用计算机技术、传感器、机器人等实现铸造过程的智能化控制。
《金属工艺学铸造》课件
金属材料的可铸造性
流动性：金属材料在铸造过程中流动性 越好，越容易形成均匀的铸件
收缩性：金属材料在冷却过程中收缩性 越小，越容易形成尺寸精确的铸件
热导率：金属材料的热导率越高，越容 易形成表面光滑的铸件
化学稳定性：金属材料在铸造过程中化 学稳定性越好，越不容易产生气孔和裂 纹
机械性能：金属材料的机械性能越好， 越容易形成强度高、耐磨损的铸件
铸造缺陷的检测方法
目视检查：观 察铸件表面是 否有裂纹、气 孔、砂眼等缺
陷
超声波检测： 利用超声波探 头对铸件内部 进行扫描，检
测内部缺陷
射线检测：利 用X射线或γ 射线对铸件进 行照射，通过 观察射线穿透 情况检测内部
缺陷
磁粉检测：利 用磁粉对铸件 表面进行喷涂， 观察磁粉吸附 情况检测表面
缺陷
离心铸造设备： 包括离心铸造 机、离心铸造 模具等，特点 是生产效率高， 精度高，但成
本较高。
连续铸造设备： 包括连续铸造 机、连续铸造 模具等，特点 是生产效率高， 成本低，但精
度较低。
砂型铸造设备的使用和维护
设备类型：砂型铸造设备主要包括砂型铸造机、砂型铸造模具等 使用方法：按照设备说明书进行操作，注意安全操作规程 维护方法：定期检查设备，及时更换磨损部件，保持设备清洁 常见问题及解决方法：如设备故障、模具损坏等问题，应及时解决，确保生产顺利进行
安全设施：包括防护罩、安全门、安全护栏等，确保操作人员安全 环保设施：包括废气处理系统、废水处理系统、噪音控制设备等，减少对环境的影响 使用方法：按照说明书进行操作，定期检查和维护，确保设施正常运行 维护方法：定期进行清洁、润滑、更换易损件等，确保设施使用寿命和效果
铸造生产安全与环保管理的实施
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加工余量
孔的铸出：要考虑铸出的可能性、必 要性、和经济性。一般大孔用下芯的 方式铸出，而小孔则用机加工完成。
铸造收缩率
铸件在凝固和冷却过程中会发 生收缩而造成各部分体积和尺寸 缩小。为使铸件的实际尺寸符合 图样要求，在制作模样和芯盒时， 模样和芯盒的制造尺寸应比铸件 放大一个该合金的收缩率。
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7.2——7.3 砂型铸造的工艺设计
设
计
要
点
铸
分
造 工 艺
型 面
图
的
的
选
绘
择
制
工
浇
艺
注
参
位
数
置
的
的
确
确
定
定
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铸造工艺图的绘制
铸造工艺图——是在零件图上用各种工艺符号及参数表 示出铸造工艺方案的图形
➢减少型芯的数量，避免不必要的型芯
实例分析：
➢便于型芯的稳定、排气和铸件的清理
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7.4.2合金铸造性能对铸件结构的要求
7.4.2.1铸件壁厚的设计
原则1：合理设计铸件壁厚 概念：
原则：外形设计应便于起模， 简化造型工艺
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7.4.1.2 铸件的内腔设计
原则：减少形芯数量，避免不必要的型芯； 铸件的内腔设计视频 便于型芯的固定、排气和清理。
作用：防止偏芯、气孔 等缺陷的产生；
简化造型工艺， 降低成本。
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第七章 金属的液态成型工艺
• 主要内容：
砂型铸造的造型方法：手工造型和机械造型
砂型铸造的工艺设计 特种铸造
如何将设计的零件变 成铸件？怎样生产出 合格铸件
重点内容：
砂型铸造的工艺设计
铸造工艺图的绘制 分型面的选择 工艺参数的确定 浇注位置的确定
作业：P68/ (3a); P80/(2); P81/ (11）
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思考 题
确定下列铸件的铸造工艺方案。要求： 1、在单件、小批生产和大量生产两种条件 分析最佳方案； 2、按所选择的最佳方案绘制铸造工艺图： （包括浇注位置、分型面、拔模斜度、 铸造圆角、型芯及型芯头等）。
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7.4 铸件的结构设计
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分模造型
7.1造型方法的选择 ——砂型铸造-手工造型
活块造形
刮板造型(芯)
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7.1.2 砂型铸造-机器造型
机器造型的实质
将填砂、紧实、和起模等 主要工序实现机械化
机器造型的特点
生产效率高，产品质量稳定 震压式造型、抛砂造型、无箱挤压
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整模造型
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整模造型
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分模造型
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分模造型
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挖砂造型
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假箱造型
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三箱造型
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合金收缩率的大小取决于铸造合 金的种类及铸件的结构、尺寸等因素。 通常灰铸铁的铸造收缩率是 0.7%~1.0%，铸钢的铸造收缩率为 1.3%~2.0%
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拔模斜度
为了在造型和制芯时便于起模， 以免损坏砂型和型芯，在模样、芯和 的起模方向留有一充
型
不同转 角处的
热节
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型芯及型芯头
型芯是铸件的一个重要的组成部分，型芯的功用是形成铸件的
内腔,孔洞和形状复杂阻碍起模部分的外形
型芯种类
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型芯头
型芯头:是型芯的定位、支撑和排气的部分 设计时需考虑：保证定位准确、能承受砂芯自身重量和液态合金的冲击、 浮力等外力的作用，浇注时砂芯内部产生的气体能顺畅引出铸型等
1 应保证模样能顺利的从铸型中取出
选
2 应尽量减少分型面的数量
择
3
应尽量使分型面是一个平直的面
原
4 应使铸件的全部或大部分置入同一砂
则
箱
5 应使铸件的全部或大部分置入下箱
6 应尽量使型芯和活块的数量减少
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A. 应保证模样能顺利从铸型中取出（1）
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1
第七章 金属的液态成型工艺
整模造型
分模造型
手工造型
砂型铸造
活块造型 三箱造型
液
挖砂造型
态
机器造型
刮板造型
成
铸造工艺图的绘制
型
砂型铸造的工艺设计
分型面的选择
工
工艺参数的确定 浇注位置的确定
艺
金属型铸造
熔模铸造
压力铸造
特种铸造
低压铸造 陶瓷型铸造
离心铸造
消失模铸造
机器造型
若分型面是一曲面，则必 须用挖砂造型
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E.应使铸件的全部或者大部分位于同一砂箱
使铸件的全部或者大部分位于同一砂箱,易于保证铸件的尺寸精度
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7.3 工艺参数的确定
加工余量 收缩率 拔模斜度
工艺参数
铸造圆角
型芯及型芯头
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A. 应保证模样能顺利从铸型中取出（2）
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应保证模样能顺利从铸型中取出（3）
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B. 应尽量减少分型面的数量
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C.应尽量使分型面是 一个平直的面
D.应尽量使型芯和活 块的数量减少
首先要考虑这个零件有
绘
几种可能的分型方案
制
对浇注位置的选择
方
法
铸型分型面选择
分型面的选择
浇注位置画法(上和下) 工艺参数定性给出即可
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铸造工艺图实例
分 型 面 的 选 取 至 关 重 要
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7.2 分型面的选择
分型面——指铸型中相互结合的表面
主要内容:
7.4.1 砂型铸造工艺对铸件结构的要求 7.4.2 合金铸造性能对铸件结构的要求 7.4.3 不同成形工艺对铸件结构的要求
重点内容：铸件结构设计如何考虑铸造工艺特点
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7.4.1 砂型铸造工艺对铸件结构的要求
• 铸件的外形设计 • 铸件的内腔设计
7.4.1 .1.铸件的外形设计