生產工藝流程圖
鑄造生產的工藝流程
鑄造生產是乙個複雜的多工序組合的工藝過程，它包括以下主要工序：
1）生產工藝準備，根據要生產的零件圖、生產批量和交貨期限，制定生產工藝方案和工藝檔案，繪製鑄造工藝圖；
2）生產準備，包括準備熔化用材料、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；
成形原理
鑄造生產是將金屬加熱熔化，使其具有流動性，然後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，冷卻並凝固成鑄件（或零件）的一種金屬成形方法。
圖1 鑄造成形過程
鑄件一般作為毛坯經切削加工成為零件。但也有許多鑄件無需切削加工就能滿足零件的設計精度和表面粗糙度要求，直接作為零件使用。
型砂的效能及組成
1、 型砂的效能
型砂（含芯砂）的主要效能要求有強度、透氣性、耐火度、退讓性、流動性、緊實率和潰散性等。
2、 型砂的組成
型砂由原砂、粘接劑和附加物組成。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。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。
為了進一步提高型（芯）砂的某些效能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤份、鋸末、紙漿等。型砂結構，如圖2所示。
圖2 型砂結構示意圖
工藝特點
鑄造是生產零件毛坯的主要方法之一，尤其對於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。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。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，大到數百噸；鑄件壁厚可以從0．5公釐到1公尺左右；鑄件長度可以從幾公釐到十幾公尺。
2）鑄造可以生產各種形狀複雜的毛坯，特別適用於生產具有複雜內腔的零件毛坯，如各種箱體、缸體、葉片、葉輪等。
3）鑄件的形狀和大小可以與零件很接近，既節約金屬材料，又省切削加工工時。
4）鑄件一般使用的原材料**廣、鑄件成本低。
5）鑄造工藝靈活，生產率高，既可以手工生產，也可以機械化生產。
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）。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。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、適應性強，工藝裝備簡單，無需造型裝置等特點，被廣泛應用於單件小批量生產。但手工造型生產率低，勞動強度較大。手工造型的方法很多，常用的有以下幾種：
1． 整模造型
對於形狀簡單，端部為平面且又是最大截面的鑄件應採用整模造型。整模造型操作簡便，造型時整個模樣全部置於乙個砂箱內，不會出現錯箱缺陷。整模造型適用於形狀簡單、最大截面在端部的鑄件，如齒輪坯、軸承座、罩、殼等（圖2）。
圖整模造型
2．分模造型
當鑄件的最大截面不在鑄件的端部時，為了便於造型和起模，模樣要分成兩半或幾部分，這種造型稱為分模造型。當鑄件的最大截面在鑄件的中間時，應採用兩箱分模造型（圖3），模樣從最大截面處分為兩半部分（用銷釘定位）。造型時模樣分別置於上、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。
兩箱分模造型廣泛用於形狀比較複雜的鑄件生產，如水管、軸套、閥體等有孔鑄件。
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，應採用三箱分模造型（圖4）。此時分模面應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，由於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，操作較複雜，生產率較低，不適用於機器造型，因此，三箱造型僅用於形狀複雜、不能用兩箱造型的鑄件生產。
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（如凸台、筋條等）做成活塊，用銷子或燕尾結構使活塊與模樣主體形成可拆連線。起模時先取出模樣主體，活塊模仍留在鑄型中，起模後再從側面取出活塊的造型方法稱為活塊模造型（圖5）。活塊模造型主要用於帶有突出部分而妨礙起模的鑄件、單件小批量、手工造型的場合。
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。
圖5 角鐵的活塊模造型工藝過程
4．挖砂造型
當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。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）。由於是手工挖砂，操作技術要求高，生產效率低，只適用於單件、小批量生產。
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部空腔或區域性外形。由於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。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。
手工制芯由於無需制芯裝置，工藝裝備簡單，應用得很普遍。根據砂芯的大小和複雜程度，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。
圖7 芯盒制芯示意圖
零件、模樣、芯盒與鑄件的關係
模樣用來形成鑄件的外部輪廓，芯盒用來製作砂芯，形成鑄件的內部輪廓。造型時分別用模樣和芯盒製作鑄型和型芯。圖1 分別表示零件、模樣、芯盒和鑄件的關係。
製造模樣和芯盒所選用的材料，與鑄件大小、生產規模和造型方法有關。單件小批量生產、手工造型時常用木材製作模樣和芯盒，大批量生產、機器造型時常用金屬材料（如鋁合金、鑄鐵等）或硬塑料製作模樣和芯盒。
圖零件、模樣、芯盒與鑄件的關係
鑄造鑄件常見缺陷分析
鑄造工藝過程複雜，影響鑄件質量的因素很多，往往由於原材料控制不嚴，工藝方案不合理，生產操作不當，管理制度不完善等原因，會使鑄件產生各種鑄造缺陷。常見的鑄件缺陷名稱、特徵和產生的原因，見表。
常見鑄件缺陷及產生原因
缺陷名稱特徵產生的主要原因氣孔
在鑄件內部或表面有大小不等的光滑孔洞 ①爐料不幹或含氧化物、雜質多；②澆注工具或爐前新增劑未烘乾；③型砂含水過多或起模和修型時刷水過多；④型芯烘乾不充分或型芯通氣孔被堵塞；⑤春砂過緊，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，形狀不規則，孔內粗糙 ①鑄件結構設計不合理，如壁厚相差過大，厚壁處未放冒口或冷鐵；②澆注系統和冒口的位置不對；③澆注溫度太高；④合金化學成分不合格，收縮率過大，冒口太小或太少砂眼
在鑄件內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，故型砂被金屬液衝入型腔；②合箱時砂型區域性損壞；③澆注系統不合理，內澆口方向不對，金屬液沖壞了砂型；④合箱時型腔或澆口內散砂未清理乾淨粘砂
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乾型鑄造時鑄型未刷塗斜或塗料太薄夾砂
鑄件表面產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砂型區域性緊實度過高，水分過多，水分烘乾後型腔表面開裂；③澆注位置選擇不當，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；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，澆注時產生錯箱冷隔
鑄件上有未完全融合的縫隙或窪坑，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澆注系統位置開設不當或內澆道橫截面積太小；④鑄件壁太薄；⑤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鑄件結構設計不合理，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，致使鑄件各部分收縮不均勻
常見鑄件缺陷及其預防措施
序缺陷名稱缺陷特徵預防措施
1 氣孔在鑄件內部、表面或近於表面處，有大小不等的光滑孔眼，形狀有圓的、長的及不規則的，有單個的，也有聚集成片的。顏色有白色的或帶一層暗色，有時覆有一層氧化皮。 降低熔煉時流言蜚語金屬的吸氣量。
減少砂型在澆注過程中的發氣量，改進鑄件結構，提高砂型和型芯的透氣性，使型內氣體能順利排出。
2 縮孔在鑄件厚斷面內部、兩交介面的內部及厚斷面和薄斷面交接處的內部或表面，形狀不規則，孔內粗糙不平，晶粒粗大。 壁厚小且均勻的鑄件要採用同時凝固，壁厚大且不均勻的鑄件採用由薄向厚的順序凝固，合理放置冒口的冷鐵。
3 縮松在鑄件內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。 壁間連線處盡量減小熱節，盡量降低澆注溫度和澆注速度。
4 渣氣孔在鑄件內部或表面形狀不規則的孔眼。孔眼不光滑，裡面全部或部分充塞著熔渣。 提高鐵液溫度。降低熔渣粘性。提高澆注系統的擋渣能力。增大鑄件內圓角。
5 砂眼在鑄件內部或表面有充塞著型砂的孔眼。 嚴格控制型砂效能和造型操作，合型前注意打掃型腔。
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。 嚴格控制鐵液中的 s、p含量。鑄件壁厚盡量均勻。
提高型砂和型芯的退讓性。澆冒口不應阻礙鑄件收縮。避免壁厚的突然改變。
開型不能過早。不能激冷鑄件。
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。
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（或塗料）的混（化）合物或一層燒結構的型砂，致使鑄件表面粗糙。 減少砂粒間隙。適當降低金屬的澆注溫度。
提高型砂、芯砂的耐火度。
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