【正文】 金屬型鑄造 ,硬模鑄造 將液態(tài)金屬澆入用金屬材料制成的鑄型而獲得鑄件的方法，稱為金屬型鑄造。 熔 模鑄件的重量大多為零點幾十牛（即幾十克到幾公斤），太重的鑄件用熔模鑄造法生產(chǎn)較為麻煩，但目前生產(chǎn)大的熔模鑄件的重量已達 800 牛左右。 熔模鑄件的形狀一般都比較復(fù)雜，鑄件上可鑄出孔的最小直徑可達 ，鑄件的最小壁厚為 。熔模鑄造工藝過程。 熔模鑄造 9 熔模 鑄造 又稱失蠟鑄造或精密鑄造。中、小工廠普遍采用坩堝 爐熔化，如電阻坩堝爐、焦碳坩堝爐等，生產(chǎn)大型鑄件時一般使用反射爐熔化，如重油反射爐、煤氣反射爐等。 鑄造的坩堝爐熔化 常用的 鑄造 有色金屬有鑄造鋁合金、鑄造銅合金、鑄造鎂合金和鑄造鋅合金等。 （ 4）對于液態(tài)收縮和凝固收縮比較大的鑄件，如中、大型鑄鋼件，澆注后要及時從澆口或冒口補澆。澆包內(nèi)的金屬液不宜過滿，以免在輸送和澆注時溢出傷人。 為確保 鑄件 質(zhì)量、提高生產(chǎn)率以及做到安全生產(chǎn)，澆注時應(yīng)嚴(yán)格遵守下列操作要領(lǐng)： 澆注時注意事項： （ 1）澆包、澆注工具、爐前處理用的孕育劑、球化劑等使用前必須充分烘干，烘干后才能使用。 把金屬液從澆包注入鑄型的操作過程稱為澆注。因為提高金屬液的出爐溫度有利于夾雜物的徹底熔化、熔渣上浮，便于清渣和除氣，減少鑄件的夾渣和氣孔缺陷；采用較低的澆注溫度，則有利于降低金屬液中的氣體溶解度、液態(tài)收縮量和高溫金屬液對型腔表面的烘烤，避免產(chǎn)生氣孔、粘砂和縮孔等缺陷。不要斷流和防止跑火。 11 澆不到 由于金屬液未完全充滿型腔而產(chǎn)生的鑄件缺肉。改善澆注系統(tǒng)。 10 冷 隔 在鑄件上有一種未完全融合的縫隙或洼坑，其交界邊緣是圓滑的。改善澆注系統(tǒng)，使金屬液流動平穩(wěn)。 8 9 夾 砂 在鑄件表面上，有一層金屬瘤狀物或片狀物，在金屬瘤片和鑄件之間夾有一層型砂。適當(dāng)降低金 屬的澆注溫度。 8 粘 砂 在鑄件表面上，全部或部分覆蓋著一層金屬（或金屬氧化物）與砂（或涂料）的混（化）合物或一層燒結(jié)構(gòu)的型砂，致使鑄件表面粗糙。不能激冷鑄件。避免壁厚的突然改變。提高型砂和型芯的退 讓性。 嚴(yán)格控制鐵液中的 S、 P 含量。 嚴(yán)格控制型砂性能 和造型操作，合型前注意打掃型腔。增大鑄件內(nèi)圓角。降低熔渣粘性?？籽鄄还饣锩嫒炕虿糠殖淙墼?。 壁間連接處盡量減小熱節(jié)，盡量降低澆注溫度和澆注速度。 壁厚小且均勻的鑄件要采用同時凝固， 壁厚大且不均勻的鑄件采用由薄向厚的順序凝固，合理放置冒口的冷鐵。減少砂型在澆注過程中的發(fā)氣量，改進鑄件結(jié)構(gòu)，提高砂型和型芯的透氣性，使型內(nèi)氣體能順利排出。顏色有白色的或帶一層暗色，有時覆有一層氧化皮。常見的鑄件缺陷名稱、特征和產(chǎn)生的原因，見表。單件小批量生產(chǎn)、手工造型時常用木材制作模樣和芯盒，大批量生產(chǎn)、機器造型時常用金屬材料（如鋁合金、鑄鐵等）或硬塑料制作模樣和芯盒。圖 1 分別表示零件、模樣、芯盒和鑄件的關(guān)系。 5 圖 7 芯盒制芯示意圖 零件、模樣、芯盒與鑄件的關(guān)系 模樣用來形成鑄件的外部輪廓，芯盒用來制作砂芯，形成鑄件的內(nèi)部輪廓。 手工制芯由于無需制芯設(shè)備，工藝裝備簡單，應(yīng)用得很普遍。由于型芯的表面被高溫金屬液包圍，長時間受到浮力作用和高溫金屬液的烘烤作用；鑄件冷卻凝固時，砂芯往往會阻礙鑄件自由收縮；砂芯清理也比較困難。由 于是手工挖砂，操作技術(shù)要求高，生產(chǎn)效率低，只適用于單件、小批量生產(chǎn)。 圖 5 角鐵的活塊模造型工藝過程 4．挖砂造型 當(dāng)鑄件的外部輪廓為曲面（如手輪等）其最大截面不在端部，且模樣又不宜分成兩半時，應(yīng)將模樣做成整體，造型時挖掉妨礙取出模樣的那部分型砂，這種造型方法稱為挖砂造型?；顗K模造型主要用于帶有突出部分而妨礙起模的鑄件、單件小批量、手工造型的場 4 合。 圖 4 三箱分模造型舉例 3．活塊模造型 鑄件上妨礙起模的部分（如凸臺、筋條等）做成活塊，用銷子或燕尾結(jié)構(gòu)使活塊與模樣主體形成可拆連接。 圖 3 套管的分模兩箱造型過程 鑄件形狀為兩端截面大、中間截面小，如帶輪、槽輪、車床四方刀架等，為保證順利起模，應(yīng)采用三箱分模造型（圖 4）。造型時模樣分別置于上、下砂箱中，分模面（模樣與模樣間的接合面）與分型面（砂型與砂型間的接合面）位置相重合。 3 圖 整模造型 2． 分模造型 當(dāng) 鑄件 的最大截面不在鑄件的端部時，為了便于造型和起模，模樣要分成兩半或幾部分，這種造型稱為分模造型。整模造型操作簡便，造型時整個模樣全部置于一個砂箱內(nèi)，不會出現(xiàn)錯箱缺陷。但手 工造型生產(chǎn)率低，勞動強度較大。手工造型是指造型和制芯的主要工作均由手工完成；機器造型是指主要的造型工作，包括填砂、緊實、起模、合箱等由造型機完成。 5）鑄造工藝靈活，生產(chǎn)率高，既可以手工生產(chǎn)，也可以機械化生產(chǎn)。 3）鑄件的形狀和大小可以與零件很接近，既節(jié)約金屬材料，又省切削加工工時。鑄件材料可以是各種鑄鐵、鑄鋼、鋁合金、銅合金、鎂合金、鈦合金、鋅合金和各種特殊合金材料；鑄件可以小至幾克，大到數(shù)百噸；鑄件壁厚可以從 0． 5 毫米到 1 米左右；鑄件長度可以從幾毫米到十幾米。 2 圖 2 型砂結(jié)構(gòu)示意圖 工藝特點 鑄造是生產(chǎn)零件毛坯的主要方法之一，尤其對于有些脆性金屬或合金材料（如各種鑄鐵件、有色合金鑄件 等）的零件毛坯， 鑄造幾乎是唯一的加工方法。為了進一步提高型 （芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤份、鋸末、紙漿等。鑄造用原砂要求含泥量少、顆粒均勻、形狀為圓形和多角形的海砂、河砂或山砂等。 型砂的性能及組成 型砂的性能 型砂（含芯砂）的主要性能要求有強度、透氣性、耐火度、退讓性、流動性、緊實率和潰散性等。 圖 1 鑄造成形過程 鑄件一般 作為毛坯經(jīng)切削加工成為零件。 1 鑄造生產(chǎn)的工藝流程 鑄造生產(chǎn)是一個復(fù)雜的多工序組合的工藝過程，它包括以下主要工序： 1）生產(chǎn)工藝準(zhǔn)備，根據(jù)要生產(chǎn)的零件圖、生產(chǎn)批量和交貨期限，制定生產(chǎn)工藝方案和工藝文件，繪制 鑄造 工藝圖； 2）生產(chǎn)準(zhǔn)備，包括準(zhǔn)備熔化用材料、造型制芯用材料和模樣 、芯盒、砂箱等工藝裝備； 3）造型與制芯； 4）熔化與澆注； 5）落砂清理與鑄件檢驗等主要工序。 成形原理 鑄造生產(chǎn)是將金屬加熱熔化，使其具有流動性，然后澆入到具有一定形狀的鑄型型腔中，在重力或外力（壓力、離心力、電磁力等）的作用下充滿型腔，冷卻并凝固成鑄件（或零件）的一種金屬成形方法。但也有許多鑄件無需切削加工就能滿足零件的設(shè)計精度和表面粗糙度要求，直接作為零件使用。 型砂的組成 型砂由原砂、粘接劑和附加物組成。鑄造用粘接劑有粘土（普通粘土和膨潤土）、水玻璃砂、樹脂、合脂油和植物油等，分別稱為粘土砂，水玻璃砂、樹脂砂、合脂油砂和植物油砂等。型砂結(jié)構(gòu)，如圖 2 所示。與其它加工方法相比，鑄造工藝具有以下特點： 1）鑄件可以不受金屬材料、尺寸大小和重量的限制。 2）鑄造可以生產(chǎn)各種形狀復(fù)雜的毛坯，特別適用于生產(chǎn)具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件毛坯，如各種箱體、缸體、葉片、葉輪等。 4）鑄件一般使用的 原材料來源廣、鑄件成本低。 鑄件的手工造型 手工造型的主要方法 砂型鑄造分為手工造型（制芯）和機器造型（制芯）。 泊頭鑄造工量具 友介紹手工造型的主要方法： 手工造型因其操作靈活、適應(yīng)性強，工藝裝備簡單，無需造型設(shè)備等特點，被廣泛應(yīng)用于單件小批量生產(chǎn)。手工造型的方法很多，常用的有以下幾種： 1． 整模造型 對于形狀簡單，端部為平面且又是最大截面的鑄件應(yīng)采用整模造型。整模造型適用于形狀簡單、最大截面在端部的鑄件，如齒輪坯、軸承座、罩、殼等（圖 2）。當(dāng)鑄件的最大截面在鑄件的中間時，應(yīng)采用兩箱分模造型（圖 3），模樣從最大截面處分為兩半部分（用銷釘定位）。兩箱分模造型廣泛用于形狀比較復(fù)雜的鑄件生產(chǎn)，如水管、軸套、閥體等有孔鑄件。此時分模面應(yīng)選在模樣的最小截面處，而分型面仍選在鑄件兩端的最大截面處，由于三箱造型有兩個分型面，降低了鑄件高度方向的尺寸精度，增加了分型面處飛邊毛刺的清整工作量，操作較復(fù)雜，生產(chǎn)率較低，不適用于機器造型，因此，三箱造型僅 用于形狀復(fù)雜、不能用兩箱造型的鑄件生產(chǎn)。起模時先取出模樣主體，活塊模仍留在鑄型中，起模后再從側(cè)面取出活塊的造型方法稱為活塊模造型（圖 5）。如果這類鑄件批量大，需要機器造型時，可以用砂芯形成妨礙起模的那部分輪廓。挖砂造型的分型面為曲面，造型時為了保證順利起模，必須把砂挖到模樣最大截面處（圖 6）。 圖 6 手輪的挖砂造型的工藝過程 手工制芯 型芯用來形成鑄件內(nèi)部空腔或局部外形。因此造芯用的芯砂要比型砂具有更 高的強度、透氣性、耐高溫性、退讓性和潰散性。根據(jù)砂芯的大小和復(fù)雜程度，手工制芯用芯盒有整體式芯盒、對開式芯盒和可拆式芯盒，如圖 7 所示。造型時分 別用模樣和芯盒制作鑄型和型芯。制造模樣和芯盒所選用的材料，與鑄件大小、生產(chǎn)規(guī)模和造型方法有關(guān)。 圖 零件、模樣、芯盒與鑄件的關(guān)系 鑄造鑄件常見缺陷分析 鑄造工藝過程復(fù)雜，影響鑄件質(zhì)量的因素很多，往往由于原材料控制不嚴(yán)，工藝方案不合理，生產(chǎn)操作不當(dāng)，管理制度不完善等原因，會使鑄件 產(chǎn)生各種鑄造缺陷。 常見鑄件缺陷及產(chǎn)生原因 缺陷名稱 特征 產(chǎn)生的主要原因 氣孔 在 鑄件 內(nèi)部或表面有大小不等的光滑孔洞 ① 爐料不干或含氧化物、雜質(zhì)多；② 澆注工具或爐前添加劑未烘干；③ 型砂含水過 多或起模和修型時刷水過多； ④ 型芯烘干不充分或型芯通氣孔被堵塞； ⑤ 摻 砂過緊，型砂透氣性差； ⑥ 澆注溫度過低或澆注速度太快等 縮孔與縮松 縮孔多分布在鑄件厚斷面處，形狀不規(guī)則，孔內(nèi)粗糙 ① 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，如壁厚相差過大，厚壁處未放冒口或冷鐵；② 澆注系統(tǒng)和冒口的位置不對； ③澆注溫度太高； ④ 合金化學(xué)成分不合格，收縮率過大， 冒口太小或太少 6 砂眼 在鑄件內(nèi)部或表面有型砂充塞的孔眼 ① 型砂強度太低或砂型和型芯的緊實度不夠，故型砂被金屬液沖入型腔； ② 合箱時砂型局部損壞； ③澆注系統(tǒng)不合理，內(nèi)澆口方向不對，金屬液沖壞了砂型； ④ 合箱時型腔或澆口內(nèi)散砂未清理干凈 粘砂 鑄件表面粗糙，粘有一層砂粒 ① 原砂耐火度低或顆粒度太大； ②型砂含泥量過高，耐火度下降； ③澆注溫度太高； ④ 濕型鑄造時型砂中煤粉含量太少； ⑤ 干型鑄造時鑄型未刷涂斜或涂料太薄 夾砂 鑄件表面產(chǎn)生的金 屬 片 狀 突 起物， 在金屬片狀突起物與鑄件之間夾有一層型砂 ① 型砂熱濕拉強度低，型腔表面受熱烘烤而膨脹開裂； ② 砂型局部緊實度過高，水分過多，水分烘干后型腔表面開裂； ③ 澆注位置選擇不當(dāng)，型腔表面長時間受高溫鐵水烘烤而膨脹開裂； ④ 澆注溫度過高，澆注速度太慢 錯型 鑄件沿分型面有相對位置錯移 ① 模樣的上半模和下半模未對準(zhǔn)；② 合箱時，上下砂箱錯 位； ③ 上下砂箱未夾緊或上箱未加足夠壓鐵，澆注時產(chǎn)生錯箱 冷隔 鑄件上有未完全融合的縫隙或洼坑，其交接處是圓滑的 ① 澆注溫度太低，合金流動性差；② 澆注速度太慢或澆注中有斷流；③ 澆注系統(tǒng)位置開設(shè)不當(dāng)或內(nèi)澆道橫截面積太??； ④ 鑄件壁太?。虎?直澆道（含澆口杯）高度不夠；⑥ 澆注時金屬量不夠，型腔未充滿 澆不足 鑄件未被澆滿 裂紋 鑄件開裂，開裂處金屬表面有氧化膜 ① 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，壁厚相差太大，冷卻不均勻； ② 砂型和型芯的退讓性差，或春砂過緊； ③ 落砂過早； ④ 澆口位置不當(dāng)，致使鑄件各部分收縮不均勻 7 常見鑄件缺陷及其預(yù)防措施 序 缺陷名稱 缺陷特征 預(yù)防措施 1 氣孔 在 鑄件 內(nèi)部、表面或近于表面處，有大小不等的光滑孔眼，形狀有圓的、長的及不規(guī)則的，有單個的，也有聚集成 片的。 降低熔煉時金屬的吸氣量。 2 縮孔 在鑄件厚斷面內(nèi)部、兩交界面的內(nèi)部及厚斷面和薄斷面交接處的內(nèi)部或表面，形狀不規(guī)則，孔內(nèi)粗糙不平，晶粒粗大。 3 縮松 在鑄件內(nèi)部微小而不連貫的縮孔，聚集在一處或多處，晶粒粗大，各晶粒間存在很小的孔眼，水壓試驗時滲水。 4 渣氣孔 在鑄件內(nèi)部或表面形狀不規(guī)則的孔眼。 提 高鐵液溫度。提高澆注系統(tǒng)的擋渣能力。 5 砂 眼 在鑄件內(nèi)部或表面有充塞著型砂的孔眼。 6 熱 裂 在鑄件上有穿透或不穿透的裂紋（注要是彎曲形的），開裂處金屬表皮氧化。鑄件壁厚盡量均勻。澆冒口不應(yīng)阻礙鑄件收縮。開型不能過早。 7 冷 裂 在鑄件上有穿透或不穿透的裂紋（主要是直的），開裂處金屬表皮氧化。 減少砂粒間隙。提高型砂、芯砂的耐火度。 嚴(yán)格控制型砂