砂型铸造技术工艺

一个国家的生产建设离不开铸造业的支持,铸造技术是关系国计民生的重要行业,是汽车、石化、钢铁、电力、造船、纺织、装备制造等支柱产业的基础,是制造业的重要组成部份。铸造是金属成形的一种最主要方法,它是热加工的基础。铸造的历史与华夏文明的历史一样悠久,我们的祖先在4000多年前就铸造出了“三星堆”那样精美的青铜器,其技术水平令人叹为观止,然而到了现代,作为全球铸件产量第一大国,中国的铸造水平却落后于发达国家。

机械装备中,铸件占整机重量的比例很高,内燃机占80%、拖拉机占50%—80%、液压件、泵类机械占50%—60%。汽车中的关键部件几乎全部铸造而成;冶金、矿山、电站等重大设备都依赖于大型铸锻件,铸件的质量直接影响着整机的质量和性能。

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砂型铸造技术

在铸造生产过程中,砂型铸造占到60%~70%的比重,尤其是粘土砂型铸造更是广泛的应用于各种铸件生产。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。

砂模铸造是应用广泛的铸造形式,砂模铸造需要在砂子中放入成品零件模型。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。下面就介绍一下常用的粘土砂型铸造工艺相关;

粘土湿沙型  以粘土和适量的水为型砂的主要粘结剂,制成砂型后直接在湿态下合型和浇注。湿型铸造历史悠久,应用较广。湿型砂的强度取决于粘土和水按一定比例混合而成的泥土浆。型砂一经混好即具有一定的强度,经舂实制成砂型后,即可满足合型和浇注的要求。因此型砂中的粘土量和水分是十分重要的工艺因素。

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粘土湿砂型铸造的优点

粘土的资源丰富、价格便宜,使用过的粘土湿砂经适当的砂处理后,绝大部分均可回收再用,制造铸型的周期短、工效高,混好的型砂可使用的时间长,砂型舂实以后仍可容受少量变形而不致破坏,对拔模和下芯都非常有利。

粘土湿砂型铸造的缺点

混砂时要将粘稠的粘土浆涂布在砂粒表面上,需要使用有搓揉作用的高功率混砂设备,否则不可能得到质量良好的型砂。由于型砂混好后即具有相当高的强度,造型时型砂不易流动,难以舂实,手工造型时既费力又需一定的技巧,用机器造型时则设备复杂而庞大,铸型的刚度不高,铸件的尺寸精度较差,铸件易于产生冲砂、夹砂、气孔等缺陷。

20世纪初铸造业开始采用辗轮式混砂机混砂,使粘土湿型砂的质量大为改善。新型大功率混砂机可使混砂工作达到高效率、高质量。以震实为主的震击压实式造型机的出现,又显著提高了铸型的紧实度和均匀性。随着对铸件尺寸精度和表面质量要求的提高,又出现了以压实为主的高压造型机。用高压造型机制造粘土湿砂型,不但可使铸件尺寸精度提高,表面质量改善,而且使紧实铸型的动作简化、周期缩短,使造型、合型全工序实现高速化和自动化。气体冲击加压的新型造型机,利用粘土浆的触变性,可由瞬时施以0.5兆帕的压力而得到非常紧密的铸型。这些进展是粘土湿砂型铸造能适应现代工业要求的重要条件。因而这种传统的工艺方法一直被用来生产大量优质铸件。

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粘土干砂型 制造这种砂型用的型砂湿态水分略高于湿型用的型砂。砂型制好以后,型腔表面要涂以耐火涂料,再置于烘炉中烘干,待其冷却后即可合型和浇注。烘干粘土砂型需很长时间,要耗用大量燃料,而且砂型在烘干过程中易产生变形,使铸件精度受到影响。粘土干砂型一般用于制造铸钢件和较大的铸铁件。自化学硬化砂得到广泛采用后,干砂型已趋于淘汰。

砂型铸造技术是一般铸造厂首选的工艺,其优点更能突出它在铸造生产中的重要作用,在对铸件的密度及表面的光洁度、机械性能要求不高的情况下,砂型铸造是最好的选择,它在我国铸造生产中起着中流砥柱的作用。

 

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