一、铸造

     将熔化了的金属液浇注到具有与零件形状相应的型腔中，待其凝固、冷却后获得毛坯或铸件的工艺手法。利用铸造生产得到的毛坯称为铸件，需要加工的铸件称为毛坯，不需要加工的铸件称为零件。

     用于铸造生产的金属称为铸造合金。常用的铸造合金有铸铁、铸钢、铸造有色金属。根据所设计的零件形状用造型材料制成的称为铸型，铸型可以用砂型和金属型。

 1.1、铸型的组成

      砂型铸造所用的铸型由：上砂箱、下砂箱、砂芯、浇注系统等几部分组成。

 1.2、铸造工艺流程

1.3、铸造工艺设计

     铸造工艺设计的内容，根据每个铸件的生产任务、要求和生产条件来制订的，生产中使用的工艺文件有：铸造工艺图、铸造图、铸型装配图和铸造工艺卡

A、铸造工艺图：在单件小批量生产中，把铸型分型面、浇注位置、浇住位置、浇冒口系统、砂芯结构尺寸和有关工艺参数等，按规定的工艺符号及文字绘制在零件图上，就成为铸造工艺图

B、铸件图：铸件图是根据铸造工艺图绘制而成，表明铸件的形状和主要尺寸，标注有机械加工余量、铸件的技术条件和检验方法

C、铸型装配图：表明经装配合型后铸型的结构

D、铸造工艺卡片：铸造工艺卡制成表格形式，列有铸件、造型、合型、浇注等方面的重要工艺数据和内容说明

1.4、造型方法

A、整摸造型：其模样是一个整体，造型时将模样全部放在一个砂箱内。

B、分模造型：分模造型的木模有两个木模组成，造型时分别放在上砂箱和下砂箱中

C、活块造型：木模侧面的小凸块在造型时不能和整体木模同时取出，为此，把小凸块做成可以活动的。起模时整体木模取出后再将留在砂型中的活块取出

D、挖砂造型：有些铸件木模不允许分为两半、整模造型又有一定的困难则可采用挖砂造型

E、多箱造型：对于复杂的铸件，尤其是两端截面大、中间截面小的铸件，可采用三箱或多箱造型

F、刮板造型：对于尺寸较大的旋转铸件，或截面没有变化的管形铸件当生产数量不大时可采用刮板造型方法

H、机器造型：对于大批量生产的铸件，可采用机器造型工艺方法组织生产

1.5、木模

     木模生产工艺流程：

绘制木模图         制备坯料         坯料加工        外模与芯盒装配         检查        涂漆

木模工艺参数主要有：收缩量、加工余量、起模斜度、铸造圆角、工艺补正量、芯头间隙

1.6、造型材料

     用来制造的铸型和砂芯的材料称为造型材料，最普遍的制造砂型所用材料：砂子、黏土及辅助材料

A、砂子：由于成分不同，砂子成分也不同主要有：石英砂、石英、黏土砂、石灰石砂、特种砂

B、黏土是砂型和砂芯的黏结剂，主要成分是含水的硅酸铝

C、特殊黏结剂：干性油如：亚麻仁油、桐油、合脂、合成树脂

D、附加物：为使型砂具有某些特殊性能而加入的少量其他物质统称为附加物。

E、涂料：为防止型砂与高温金属液发生化学反应，降低铸件表面粗糙度，造型时常在铸型和型砂的表面涂上一层涂料。如：铅粉、石墨粉、黏土和水的混合涂料

二、砂型基本操作工艺

    根据铸件的的复杂程度技术要求、生产数量和生产周期不同，应考虑选取正确、合理的手工造型工艺方法

2.1、木模在砂型中的位置安排

     手工砂型制造工艺中，首先应该把木模正确安排在造型的砂箱中，操作时注意以下几点：

A、必须考虑好造型后能否在砂箱中将木模顺利地取出

B、放置木模时应考虑铸件的加工要求，特别是铸件的重要加工面，应尽量朝下放置，或者在垂直面的位置上

C、放置木模时木模不能紧靠砂箱边缘，必须使木模的边缘与砂箱内侧保持一定的距离，以防止浇注时发生金属液跑箱（又称跑火）现象

2.2舂砂

    放入砂箱内之后，下一道工序就要分批向砂箱内填入型砂，然后再用专用的砂舂工具舂紧。舂砂操作时应注意以下几点：

    A、为防止砂型在搬移或浇注金属液时损坏，必须保证砂型具有一定的紧实度，既不能太硬也不能太松

    B、按一定的顺序进行舂砂操作，先把填入木模周围的型砂舂实，达到木模固定的位置

    C、舂砂时，应正确使用砂舂

    D、舂砂过程中应分层填砂，分层舂砂

    E、为了不使分型面处的型砂黏结在一起，必须在分型面处撒上一层分型砂，使其隔离，如果是倾斜的分型面可用纸来隔离

2.3砂型定位

    为了使上砂箱与下砂箱按原来开箱时的位置正确合箱，必须采用砂箱定位措施：

  A、红泥定位：在上砂箱与下砂箱的结合部位，用红泥在箱外做出定位面，然后在定位面上划出定位线，以保证开箱后不会发生错位现象

  B、定位销定位：利用事先加工好的定位销和砂箱上的定位孔机械定位

2.4砂型的排气工艺措施

常用的排气工艺措施有以下几种：

A、扎气眼：用细通气纲件在上砂型面上扎出适当数量的气眼，以利排气。一般把气眼深度控制在距离木模10~15MM

B、加排气冒口：在砂型结构中，对于上部窄而薄的部分，就不能采取扎气眼的排气工艺。在砂型上部的相应位置上加排气冒口，不但可以使砂型的气体及时顺利地排出，而且还可以减少浇不足的现象

C、其他排气方法：

          下铺型砂

          在地面上挖通起沟

          在砂箱的四角或者边缘放少量轻质材料

2.5、起模

 A、起模前在木模周围边缘处用水笔淡淡地浸润一下，可以增加型砂的黏结力

B、起模时，首先要松动木模，先把起模针钉在木模上。用锤子轻轻敲打起模针杆。使木模向四周方向轻微松动

C、起模质量的好坏，关键在于能否小心操作，起模时一定要把起模针钉在木模的重心处，否则起模时会因木模偏重歪向一边，使木模不易起出，甚至碰坏砂型

2.6、砂型的修整，修模时一般注意以下几个方面：

  A、修整时，在修整的部位先用水浸润一下，然后进行修整

B、损坏的部位较大时，修整前应先把损坏的部位的砂型表面型砂弄松

C、砂型损坏的部位如果是一块较大的薄层时，修整前应先将其型砂深挖去一些，然后再进行修整。否则浇注时易产生砂型脱皮现象

 为此在砂型造好后，对砂型上的一些薄壁表面、转角处、凸起的部位以及浇口周围等处一般都插入一定数量的铁钉。目的是固定该处砂型，以提高砂型的强度

 2.7、开设浇口、冒口

 浇口是金属液进入铸型中的一系列通道，浇口对铸件质量有很大的影响，完整的浇口系统通常由浇口盆、直浇道、横浇道和内浇道四个部分组成，开设浇口袄注意以下几方面的问题：

A、浇口要做得表面光滑，形状正确。防止金属液将砂粒冲下带入型腔中

B、应使金属液能平稳地流入型腔，以免冲坏砂型和砂芯

C、为使金属液中的溶渣等杂质挡在横浇道中，一般内浇道不要开在横浇道的尽头、上面和直浇道的下面

D、内浇道的数目，根据铸件大小、壁厚而定

为了防止铸件上的肥厚部分产生缩孔，便于在凝固过程中进行补缩，往往在铸件的肥厚部分或铸件的{zg}处设置冒口。冒口的大小、数量因铸件的大小、结构、材料不同而异。

2.8、上敷料和涂料

    制好的砂型如果是湿砂型，用粉袋在型腔内撒上一层石墨粉等敷料，如果是干砂型则用排笔在型腔表面刷上一层液体涂料。

2.9、合箱

    砂箱的合箱对铸件的质量有很大影响，合箱时注意以下几点：

A、仔细检查砂型各个部分是否有损坏的地方，型腔中散落的废砂可用皮老虎或压缩空气吹出，也可以用吸尘器吸出

B、检查砂芯尺寸及安放位置是否正确，并检查各部分的厚度是否符合要求

C、必要时合箱后在将上型吊起来，检查在合箱时有无压坏的部分

D、合箱时将浇口和冒口盖住，防止废砂或杂物进入型腔

  2.10、砂箱的紧固

     为防止浇注时上砂箱被金属液抬起，出现跑火现象，合箱后还必须做好砂箱的紧固工作。紧固砂箱时应注意以下几方面：

A、合理放置压箱铁：在上砂箱顶面上放置压箱铁，目的是防止浇注时上砂箱被金属液抬起，保证浇注工作的顺利进行。

B、对称紧固：上、下砂箱一般用夹钳或螺栓紧固，具体操作时应同时对称、交替紧固。不可一边紧固后，再紧固另一边

C、紧固的拆除：浇注结束后，不要立即拆除砂箱的压箱铁或其他紧固件，否则会因金属液未完成凝固而顶起上箱，造成跑火。

三、砂芯的制造

3.1砂芯的用途及要求

A、砂芯的主要用途是构成铸件的空腔，对外型复杂的铸件，外模制作困难时，也可以用砂芯来形成铸件的外部形状，砂芯还可以用来加强砂型某一局部的强度，如为了防止冲砂，有时可利用设置砂芯的措施缓冲金属液的冲击力。

B、砂芯的要求

   浇注后，砂芯全部或部分被金属液包围，因此它不但要具备砂型所应有的各种性能，而且还要满足以下各项要求：

        低的吸湿性和发气性（吸收空气中的水分和加热时发出气体的能力

        良好的透气性

        好的退让性

        高的耐火性

3.2、砂芯骨架

     砂芯骨架又称芯骨、芯铁。他的主要作用是提高砂芯的强度和刚度，芯骨按所用的材料和制造工艺的不同分为：

           铸铁芯骨

           铁丝芯骨

           管子芯骨

3.3砂芯的排气

   砂芯的排气，将高温金属液热作用下，砂芯所产生的气体经通气道从芯头排出，开通气道时注意几点：

      通气道要互相连通

      排气孔必须直通芯头

      通气道的工艺和措施应视砂芯的形状和大小不同采取不同的工艺措施，对复杂的砂芯，在舂砂过程中将腊线或松香线直接埋入砂芯中。

四、铸造合金

    铸铁和钢都是铁和碳的合金，区别在于他们各自的含碳量不同，铸铁是含碳量大于2.11﹪的铁碳合金，除碳元素外，铸铁中还含有硅、锰、铜等合金

    根据碳在铸铁中存在的形式不同，通常将铸铁分为灰铸铁、球墨铸铁、白口铸铁、可锻造铸铁、合金铸铁等等

4.1、灰铸铁：通常指具有片状石墨的铸铁，其断口呈灰色，铸铁的强度性能是其最主要质量之一，灰铸铁用“HT”来表示。牌号、力学性能及化学成分

4.2球墨铸铁

  将普通灰铸铁铁水进行球化和孕育等特殊工艺处理后，使片状石墨转变为球状石墨或夹有少量的团絮状石墨，从而形成一种大幅度提高了力学性能的新型铸铁。这种铸铁组织中由于石墨球化与片状石墨比较。不但对基体的割裂作用大幅度降低，而且应力集中现象大为降低，具有良好的塑性和韧

4.3白口铸铁

   通过对铸铁成分的调整，加快冷却速度，使铸铁组织中的石墨碳全部呈碳化物状态，其断面呈银白色，就形成了包口铸铁，硬度较高但非常脆。

4.4、可锻造铸铁

  白口铸铁通过石墨化或氧化脱碳进行可锻化处理，改变其金相组织而获得的有较高韧性的铸铁，可锻造铸铁中的石墨呈团絮状，对金属基体的割裂作用和引起的应力集中较小

5、炉料的组成

5.1、铸铁在熔炼是必须按比例加入炉料，炉料由以下几部分组成：

   金属料：新生铁、废钢、回炉料等

   燃料：熔炼所需的燃料主要是焦碳

   溶剂：为降低炉渣的熔点。增加炉渣的流动性，在熔炼过程中按比例加入溶剂，使炉渣与金属液分离，保证金属液的质量，冲天炉用的溶剂有石灰石和萤石两种，加入量一般为焦碳的25%~30%。

5.2、冲天炉的操作

A、炉料的准备：金属炉料首先按不同成分将金属炉料分别堆放

               金属炉料的长度不许超过炉径的三分之一的要求

               xx炉料中的夹杂

               焦碳块度100~150mm，层焦可放宽至40~50mm

               溶剂：石灰石和英石块度在20~50mm

B、修炉：  修炉前先除去炉壁上烧结挂渣和残铁

           用炉衬材料修补炉壁损坏处

           全面修整炉膛

           修炉底

           烘炉

C、点火：先将风口和出铁口打开，用木材点燃，待大块木材燃烧后加入40%焦碳

         木材基本燃尽，加入的焦碳也全部燃烧，在风口处搅动焦碳，使其全部落下。再投40%焦碳 

D、装料 ： 装料前先鼓风2~3分钟，除掉点火时的木材灰

           加溶剂

           装料顺序：焦碳-溶剂-废钢=新铁-铁合金-回炉铁

E、送风 ：送风前先打开冲天炉的进风口，使装好炉料预热

          炉料预热20分钟到1小时左右再开动鼓风机送风

F、熔炼：正确掌握风量与风压

         按时出渣

         查炉

         炉前检查：观察熔炼过程中铁水情况，判断铁水温度

H、打炉：停炉前应多加两批炉料，使炉内{zh1}几批炉料正常熔化

5.3、配料的简单计算

  配料计算依据：铸件的化学成分、现有金属炉料的化学成分、各元素在熔炼过程中增减变化情况及其他影响因素。

  各元素在熔炼过程中增减率变化情况

碳：平均含碳量在3.6%以下以增碳为主，在3.6%以上以脱碳为主

硅：熔炼过程中被烧损10~15%

锰：熔炼过程中被烧损15~20%

磷：酸性熔炼过程中不变

硫：酸性熔炼过程中增长率在50%以上。

五、常见铸件缺陷及其预防措施

1)．冷紋：

原因：熔汤前端的温度太低，相叠时有痕迹．

改善方法：

1．检查壁厚是否太薄(設計或制造) ，较薄的区域应直接充填．

2．检查形狀是否不易充填;距离太远、封閉区域(如鳍片(fin) 、凸起) 、被阻挡区域、圆角太小等均不易充填．並注意是否有肋点或冷点．

3．缩短充填时间．缩短充填时间的方法：…

4．改变充填模式．

5．提高模温的方法：…

6．提高熔汤温度．

7．检查合金成分．

8．加大逃气道可能有用．

9．加真空裝置可能有用．

2)．裂痕：

原因：1．收缩应力．

2．頂出或整缘时受力裂开．

改善方式：

1．加大圆角．

2．检查是否有热点．

3．增压时间改变(冷室机)．

4．增加或缩短合模时间．

5．增加拔模角．

6．增加頂出銷．

7．检查模具是否有錯位、变形．

8．检查合金成分．

3)．气孔：

原因：1．空气夾杂在熔汤中．

2．气体的来源：熔解时、在料管中、在模具中、离型剂．

改善方法：

1．适当的慢速．

2．检查流道转弯是否圆滑，截面积是否渐減．

3．检查逃气道面积是否够大，是否有被阻塞，位置是否位於{zh1}充填的地方．

4．检查离型剂是否噴太多，模温是否太低．

5．使用真空．

4)．空蚀：

原因：因压力突然減小，使熔汤中的气体忽然膨胀，冲击模具，造成模具損伤．

改善方法：

流道截面积勿急遽变化．

5)．缩孔：

原因：当金属由液态凝固为固态时所占的空间变小，若无金属补充便会形成缩孔．通常发生在较慢凝固处．

改善方法：

1．增加压力．

2．改变模具温度．局部冷却、噴离型剂、降低模温、．有时只是改变缩孔位置，而非消缩孔．

6)．脫皮：

原因：1．充填模式不良，造成熔汤重叠．

2．模具变形，造成熔汤重叠．

3．夾杂氧化层．

改善方法：

1．提早切換为高速．

2．缩短充填时间．

3．改变充填模式，浇口位置，浇口速度．

4．检查模具強度是否足夠．

5．检查銷模裝置是否良好．

6．检查是否夾杂氧化层．

7)．波紋：

原因：{dy}层熔汤在表面急遽冷却，第二层熔汤流過未能将{dy}层熔解，却又有足夠的融合，造成組织不同．

改善方法：

1．改善充填模式．

2．缩短充填时间．

8)．流动不良产生的孔：

原因：熔汤流动太慢、或是太冷、或是充填模式不良，因此在凝固的金属接合处有孔．

改善方法：

1．同改善冷紋方法．

2．检查熔汤温度是否稳定．

3．检查模具温充是否稳定．

9)．在分模面的孔：

原因：可能是缩孔或是气孔．

改善方法：

1．若是缩孔，減小浇口厚度或是溢流井进口厚度．

2．冷却浇口．

3．若是气孔，注意排气或捲气問题．

10)．毛边：

原因：1．鎖模力不足．

2．模具合模不良．

3．模具強度不足．

4．熔汤温度太高．

11)．缩陷：

原因：缩孔发生在压件表面下面．

改善方法：

1．同改善缩孔的方法．

2．局部冷却．

3．加热另一边．

12)．积碳：

原因：离型剂或其他杂质积附在模具上．

改善方法：

1．减小离型剂喷洒量．

2．升高模温．

3．选择适合的离型剂．

4．使用软水稀釋离型剂．

13)．冒泡：

原因：气体捲在铸件的表面下面．

改善方式：

1．減少捲气(同气孔)．

2．冷却或防低模温．

14)．粘模：

原因：1．鋅积附在模具表面．

2．熔汤冲击模具，造成模面损坏．

改善方法：

1．降低模具温度．

2．降低划面粗糙度．

3．加大拔模角．

4．镀膜．

5．改变充填模式．

6．降低浇口速度