砂型鑄造有六個(gè)基本步驟:

　　1) 把模樣放入砂中制成一個(gè)模具。
　　2) 在澆注系統(tǒng)中把原型和砂子接合起來(lái)。
　　3) 把模樣去掉。
　　4) 把模具的空隙用熔化了的金屬填充起來(lái)。
　　5) 讓金屬冷卻。
　　6) 把砂型模具敲掉取出鑄件。

砂型鑄造案例

項(xiàng)目導(dǎo)入：軸承座鑄件的造型工藝方案。

鑄件簡(jiǎn)圖：軸承座如圖2-1所示。

鑄件材料：HT150。

體積參數(shù)：輪廓尺寸240mm´65mm´75mm，鑄件重量約5kg。

生產(chǎn)性質(zhì)：?jiǎn)渭a(chǎn)。

項(xiàng)目要求：確定鑄件的造型工藝方案并完成造型操作。

圖2-1  軸承座

將液體金屬澆入用型砂搗實(shí)成的鑄型中，待凝固冷卻后，將鑄型破壞，取出鑄件的鑄造方法稱為砂型鑄造。砂型鑄造是傳統(tǒng)的鑄造方法，它適用于各種形狀、大小及各種常用合金鑄件的生產(chǎn)。套筒的砂型鑄造過(guò)程如圖2-2所示，主要工序包括制造模樣型芯盒、制備造型材料、造型、制芯、合型、熔煉、澆注、落砂、清理與檢驗(yàn)等。

圖2-2  套筒的砂型鑄造過(guò)程

鑄件生產(chǎn)前需根據(jù)零件圖繪制出鑄造工藝圖，鑄造工藝圖是在零件圖上用各種工藝符號(hào)及參數(shù)表示出鑄造工藝方案的圖形。其中包括：澆注位置，鑄型分型面，型芯的數(shù)量、形狀、尺寸及其固定方法，加工余量，收縮率，澆注系統(tǒng)，起模斜度，冒口和冷鐵的尺寸和布置等。鑄造工藝圖是指導(dǎo)模樣(型芯盒)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、鑄型制造和鑄件檢驗(yàn)的基本工藝文件。砂型鑄造主要工序包括：

(1) 根據(jù)零件圖制造模樣和型芯盒；

(2) 配制性能符合要求的型(芯)砂；

(3) 用模樣和型芯盒進(jìn)行造型和造芯；

(4) 烘干型芯(或砂型)并合型；

(5) 熔煉金屬并進(jìn)行澆注；

(6) 落砂、清理和檢驗(yàn)。

2.1.1  常用造型工模具

1. 砂箱

制造砂型時(shí)，需要用一種無(wú)底、無(wú)蓋并圍繞砂型的框架，以防型砂搗實(shí)時(shí)向外擠出，這種框架就叫做砂箱，砂箱的作用是便于造型，便于翻轉(zhuǎn)砂型及搬運(yùn)砂型。砂箱可緊固著在它里面所搗實(shí)的型砂，它的四壁可承受金屬液對(duì)型砂的側(cè)壓力，砂箱附有合型時(shí)的對(duì)準(zhǔn)裝置及吊運(yùn)翻箱和夾緊裝置，如圖2-3所示。

砂箱的結(jié)構(gòu)和尺寸做得是否合理，對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)鑄件、提高生產(chǎn)率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度都有著重要的意義。在選擇砂箱大小時(shí)，要根據(jù)模樣的大小和數(shù)量來(lái)定。也就是說(shuō)，模樣應(yīng)該有足夠的吃砂量(模樣邊與砂箱內(nèi)壁的距離)，吃砂量太小，舂不緊，砂型強(qiáng)度低，易造成沖砂、漏箱缺陷；吃砂量太大，則浪費(fèi)人力及型砂，降低生產(chǎn)率。砂箱選用多大合適，應(yīng)根據(jù)具體情況而定。

圖2-3  砂箱

2. 模底板

模底板是一塊具有光滑工作面的平板，如圖2-4所示。造型時(shí)用來(lái)托住模樣、砂箱和砂型。模底板通常是用硬木材料制成，也可采用鋁合金或鑄鐵、鑄鋼鑄成。

圖2-4  木制模底板

3. 模樣與型芯盒

用來(lái)獲得鑄件外形的模具稱為模樣，用來(lái)獲得鑄件內(nèi)腔的模具稱為型芯盒，如圖2-2中所示。有時(shí)型芯盒制成的型芯，也可以用來(lái)獲得鑄件的外形。按制造模樣和型芯盒所用材料的不同，可分為木模、金屬模和塑料模3類。

l 木模。用木材制成的模樣和型芯盒。木材質(zhì)輕，易于加工成型，生產(chǎn)周期短、成本低。但不耐用、易變形，是單件或小批量生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的模樣材料。

l 金屬模。用金屬材料制作的模樣和型芯盒。常用的金屬材料有鋁合金、銅合金和灰口鑄鐵等。鋁合金具有質(zhì)輕、易于加工成型、不易生銹等優(yōu)點(diǎn)，是最常用的金屬材料。

l 塑料模。塑料模的性能介于木模與金屬模之間。

在實(shí)際生產(chǎn)中，木模的應(yīng)用最為廣泛。由于木模形成鑄型的型腔，故木模的結(jié)構(gòu)一定要考慮鑄造的特點(diǎn)。如為便于取模，在垂直于分型面的木模壁上要做出斜度(稱拔模斜度)；木模上壁與壁的連接處應(yīng)采用圓角過(guò)渡；在零件的加工部位上，要留出切削加工時(shí)切除的多余金屬層(稱加工余量)，考慮金屬冷卻后尺寸變小，木模的尺寸要比零件尺寸大一些(稱收縮余量)；而在零件上有孔的部位，木模上是實(shí)心無(wú)孔，且凸起一塊(稱型芯頭)?？梢娔灸Ｅc零件是有區(qū)別的，因此，木模一般不直接按照零件圖紙來(lái)制造，但須以零件圖為基礎(chǔ)，對(duì)零件進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)，并繪制出鑄造工藝圖后，再制造木模和型芯盒。

以上工裝(模樣及芯盒等)在使用時(shí)須注意維護(hù)其精確度，如舂砂時(shí)避免搗著它們的表面；在起?；蚱鹦竞泻笠⒓从妹⑶謇?，并用棉紗擦干凈，否則粘模的型(芯)砂風(fēng)干后不好清除，用硬物清除時(shí)刮壞工作表面；用畢后整理好，放在架上防止受潮。

大型復(fù)雜件?？慷鄠€(gè)砂芯及砂型分部組成其幾何形狀，下芯時(shí)需用樣板來(lái)檢驗(yàn)相互間位置尺寸是否正確。復(fù)雜的砂芯往往分塊制造，有時(shí)須用下芯夾具使之裝配好后一起下入型腔。

4. 造型工具

常用的造型工具有下列幾種。

l 鐵鍬。又稱鐵锨，用來(lái)鏟運(yùn)和拌和型(芯)砂(圖2-5)。

l 篩子。有方形和圓形兩種；方形篩用來(lái)篩分原砂或型砂(圖2-6)；圓形篩一般為手篩，用于將面砂篩到模樣表面。

l 砂舂。用來(lái)舂實(shí)型砂，砂舂的頭部分扁頭和平頭兩種，一般將它們分別做在砂舂的兩端，扁頭用來(lái)舂實(shí)模樣周圍及砂箱靠邊處或狹窄部分的型砂，平頭用以舂平砂型表面(圖2-7)。

l 刮板。又稱刮尺，用平直的木板或鐵板制成，長(zhǎng)度應(yīng)比砂箱寬度長(zhǎng)些(圖2-8)。在砂型舂實(shí)后，用來(lái)刮去高出砂箱的型砂。

l 通氣針。又稱氣眼針，有直的和彎的兩種，用來(lái)扎出通氣的孔眼，一般為f2～8mm，用鐵絲或鋼條制成(圖2-9)。

l 起模針和起模釘。用來(lái)起出砂型中的模樣。工作端為尖錐形的叫起模針，用于起出較小的模樣；工作端為螺紋形的叫起模釘，用于起出較大的模樣(圖2-10)。

l 撣筆。用來(lái)在起模前潤(rùn)濕模樣邊緣的型砂，或在小的砂型和砂芯上涂刷涂料(圖2-11)。

l 排筆。用來(lái)在砂型大的表面刷涂料或清掃砂型(芯)上的灰砂(圖2-12)。

l 粉袋。用來(lái)在型腔表面抖敷石墨粉或滑石粉。

l 皮老虎。用來(lái)吹去砂型上散落的灰土和砂粒，使用時(shí)不可用力過(guò)猛，以免損壞砂型，如圖2-13所示。

l 風(fēng)動(dòng)搗固器。又稱風(fēng)沖子或風(fēng)槍，如圖2-14所示。它由壓縮空氣帶動(dòng)，用來(lái)舂實(shí)較大的砂型和砂芯，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

l 鋼絲鉗。用來(lái)綁扎芯骨或彎曲砂鉤等。

l 活動(dòng)扳手。在合型緊固工作中用來(lái)松緊螺母或螺釘。

5. 修型工具

制好的砂型(芯)還要用各種形狀的修型工具把其缺陷修補(bǔ)好，使砂型(芯)質(zhì)量合格。常用的修型工具有以下幾種。

l 鏝刀。又稱刮刀，一般用工具鋼制成，頭部形狀有平頭的、圓頭的、尖頭的幾種，手柄用硬木制成，如圖2-15所示。用以修理砂型(芯)的較大平面，開挖澆冒口，切割大的溝槽及在砂型插釘時(shí)把釘子拍入砂型等。

l 提鉤。又稱砂鉤；用工具鋼制成，見圖2-16所示。用于修理砂型(芯)中深而窄的底面和側(cè)壁及提出落在砂型中的散砂。

l 半圓。又叫竹爿?；蚱焦鈼U，用來(lái)修整垂直弧形的內(nèi)壁和它的底面，如圖2-17所示。

l 法蘭梗。又稱光槽鏝刃，由鋼或青銅制成，如圖2-18所示。供修理砂型(芯)的深窄底面及管子兩端法蘭的窄邊用。

                                             
圖2-17  竹爿梗                             圖2-18  法蘭梗

l 成型鏝刀。用鋼或鑄鐵制成，形狀不一，往往根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中所修表面的形狀而定，如圖2-19所示。用來(lái)修整鏝光砂型(芯)上的內(nèi)外圓角、方角和弧形面等。

圖2-19  成型鏝刀

l 壓勺。多由鋼制成，一端為弧面，另一端為平面，勺柄斜度為30°，如圖2-20所示。供修理砂型(芯)較小平面，開設(shè)較小澆口時(shí)使用。

l 雙頭銅勺。又稱秋葉，是一種銅制的、兩頭均為匙形的修型工具，如圖2-21所示。用來(lái)修整曲面或窄小的凹面。

                 
圖2-20  壓勺                            圖2-21  雙頭銅勺

6. 常用量具

l 卷尺。用來(lái)測(cè)量長(zhǎng)度。

l 鋼板尺。是測(cè)量長(zhǎng)度、外徑和內(nèi)徑等尺寸的常用量具(圖2-22)。

圖2-22  鋼板尺

l 鐵角尺。用來(lái)劃線或檢查被測(cè)物體的垂直度(圖2-23)。

l 水平儀。用來(lái)測(cè)量被測(cè)平面是否水平(圖2-24)。

                       
圖2-23  鐵角尺                          圖2-24  水平儀

l 卡鉗。是一種常用的量具，不能直接看出尺寸數(shù)字，須與鋼板尺配合使用?？ㄣQ用來(lái)測(cè)量砂型(芯)的外徑與內(nèi)徑、凹槽寬度等，如圖2-25所示。

l 濕態(tài)砂型硬度計(jì)。如圖2-26所示，用來(lái)測(cè)量砂型(芯)表面硬度。一般砂型緊實(shí)后的硬度為70～80，緊實(shí)度高的砂型表面硬度為85～90；砂芯的硬度為70～80。

濕態(tài)砂型硬度計(jì)是用鋼球被壓入的深度來(lái)表示硬度的大小。鋼球壓入0.05mm的深度算一度，從硬度計(jì)的指針可直接讀出硬度值。