什么是砂型铸造?

如何用砂型铸造复杂铸件

浇注砂型

砂铸造是一种利用不可重复使用的砂型来形成金属铸件的工艺。一方面,铸造是一种看似简单的制造过程:任何在海滩上建造过城堡的人都知道,沙子可以用来制作细节的形状。然而,在铸造车间处理熔融金属的热时,要想成功,必须考虑许多因素。铸造用于制造各种尺寸的金属部件,从几盎司到几吨不等。可以用砂模制作具有精细外观、内芯和其他形状的铸件。几乎任何金属合金都可以用砂铸造。空心是在湿润的沙子中,填满熔化的金属,然后让其冷却。

什么是型砂?

与其他模具材料相比,型砂有三个重要的优点:

  1. 它很便宜,
  2. 它很容易回收,而且
  3. 它能承受极高的温度。

砂型铸造是为数不多的适用于钢、镍和钛等熔化温度较高的金属的工艺之一。砂型铸造由于其灵活性、耐热性和相对较低的成本,是应用最广泛的铸造工艺。

铸件是将液态金属倒入模腔内生产的。要想铸造成功,模腔必须保持其形状,直到金属冷却和完全凝固。纯砂很容易分解,但型砂含有粘合材料,增加了其耐热和塑形的能力。

湿砂(一种由沙子、煤粉、膨润土和水组成的集料)传统上用于砂型铸造,但现在已经很现代化了化学粘合成型系统越来越受欢迎。最广泛使用的铸造砂是二氧化硅(SiO)2).

型砂性能

强度

砂型在机械应力条件下保持其几何形状的能力。

磁导率

砂型在铸造过程中允许气体和蒸汽逸出的能力。

水分含量

水分含量会影响模具的强度和透气性:水分过少的模具可能会破裂,而水分过多的模具可能会导致蒸汽泡沫滞留在铸件中。

流动性

沙子填充图案中小洞的能力。高流动性可创建更精确的模具,因此对详细铸件非常有用。

晶粒尺寸

单个沙粒的大小。

粒形

这个属性根据沙粒的圆度来评估沙粒的形状。铸造用砂一般分为三类:

  1. 圆形的粮食砂的粘接强度相对较差,但流动性和表面光洁度较好。
  2. 角的谷物由于联锁作用,结合力较大,但流动性和渗透率较圆砂差。
  3. Sub-angular谷物都是中间道路。相对于圆形颗粒,它们具有较好的强度和较低的渗透率,但相对于角状颗粒,它们的强度和渗透率较低。

崩散性

砂土混合物在外力作用下坍塌的能力。更大的模具溃散性允许金属铸件在凝固时自由收缩,而不会出现热裂或开裂的风险。

耐火强度

熔融金属倒入模具时,模具不得熔化、燃烧或开裂。耐火材料强度衡量型砂承受极端高温的能力。

可重用性

型砂在随后的制造操作中可重复使用(在砂处理后)以生产其他砂型铸件的能力。

模框填满
模箱里装满了铸砂。

型砂的许多性能取决于砂颗粒的粒度和分布:小粒度提高模具强度,但大粒度更具有渗透性。细粒砂具有较好的表面光洁度,但渗透性较低,而细粒砂则相反。

特殊的添加剂或活页夹可添加到砂石、粘土和水的基本骨料中以增加内聚力。这些粘合剂可以是有机的,也可以是无机的。常见的粘合剂包括谷物、沥青、海煤、gilsonite、燃料油、木粉、硅粉、氧化铁、珠光体、糖蜜、糊精和专有材料。

找到完美的组合并不容易。砂骨料的一些特性是相互矛盾的:湿陷性越大的型砂强度越小,强度越大的型砂强度越小。经常需要权衡,以达到为特定部件和铸造应用程序提供适当属性的折衷。型砂性能的精确控制是如此重要,以至于砂型实验室已成为现代铸造厂的常见附加物。

砂型铸造模具零件

从模具盒中抽出的顶盖
顶盖从模具盒中抽出。

金属铸件的形状取决于生产它的模具——好的模具是好的铸件的先决条件。模具由多个部分共同作用影响最终产品。

模具型腔由图案这是一个全尺寸的模型,它能在砂模上留下印记。一些内部表面不包括在图案中,而将由单独的核心创建。

一个核心是插入到模具中塑造铸件内部形状的砂型,包括孔或通道等特征。芯通常由型砂制成,因此它们可以从铸件中摇出。一个核心打印是添加到图案、芯或模具中的区域,用于在模具中定位和支持芯。

进一步的核心支持由念珠-固定在芯体和腔体表面之间的小金属件。为了保持这种支撑,晶片必须由熔化温度相同或更高的金属组成。凝固后,晶链将被包裹在铸件内部。

砂芯可以使用许多与砂型相同的方法来生产:因为模具是由一个图案形成的,砂芯是由一个模子来形成的芯盒;它们类似于模具,可以由木头、塑料或金属制成。芯盒也可以包含多个腔来产生几个相同的芯。

一个立管是模具内用来容纳过量金属的额外空隙。当它凝固和收缩时,通过将熔化的金属送入模腔,防止在主铸件中形成缩孔。

整个砂型包含在一个名为.在典型的砂型两部分铸模中,上半部分(包含图案、烧瓶和芯的上半部分)被称为铸件处理.下半部分叫做拖曳.的分型线是分隔边框和拖动的线或面。

如何制作砂型铸件

砂型铸造包括四个基本步骤:组装砂型,将液态金属倒入模具中,使金属冷却,然后将砂子分离,取出铸件。当然,这个过程比听起来要复杂得多。

模具装配的第一步是用沙子部分填充模具。图案、型芯印花、型芯和浇注系统放置在分模线附近。然后将顶盖组装到拖曳装置上。在上半部分浇筑额外的砂,直到覆盖模板、芯和浇注系统,然后通过振动或机械方式压实砂。用刮除棒清除多余的沙子。

现在模具成型了,从拖拽中移走了cope,这样就可以从模具中提取图案了。

小心地进行模式提取,以避免破坏或破坏新形成的模具型腔。通过设计一个草案:垂直于分模线的垂直锥度。拔模斜度通常至少为1°。图案表面越粗糙,提供的拔模量就越多。

在能充满液态金属之前,需要准备完整的模具;模具型腔经常用模具清洗液润滑,以方便铸件拆卸。然后定位型芯,添加额外的模具材料,如套筒绳,以帮助防止跑出,模具的一半关闭并牢固地夹在一起;在销钉和导轨的帮助下,cope和drag sections保持适当的对齐。

模具的一半必须保持安全,这样液态金属就不会通过分型线泄漏。浇注无烧瓶模具前,先浇注木材或金属夹克通常在模具周围放置一个支架,并在顶部设置砝码,以防止顶盖提升。

熔化的金属通过a进入型腔浇注系统:将熔化的金属通过喷嘴倒入模具中倒杯,继续往下走浇口(浇注系统的垂直部分),然后穿过流道(水平部分)。积聚的气体和置换的空气通过通风口. 金属从流道引入模具型腔的多个点称为盖茨

铸件冷却后,从砂型中破开。从铸件中除去砂子的过程叫做落砂.铸件可以用手动或自动化机械拆卸。搅拌台和旋转滚筒是常用的。

砂型
工程零件的完整覆盖和拖动。

根据图案、烧瓶类型和机械化程度的不同,这一基本过程也有所不同:

  • 台成型适合做小工作。整个操作是在一个高度方便的工作台上进行的。
  • 地板成型用于中、大型作业。顾名思义,模具是在浇注前放在地板上的。
  • 机成型用于大规模生产。机器成型节省劳动力,并提供卓越的精度和均匀性,使其有可能保持在狭窄的范围内,以快速的速度。造型机的主要操作是捣砂、辗过模具、浇口、敲打图案和取出图案。

回收型砂

在把砂子从一个完整的铸件上抖掉之后,块状物被冷却并粉碎。在磁场的帮助下,所有的粒子和金属颗粒都被清除掉。所有的砂子和组分都用振动筛、旋转筛或振动筛进行筛分。清洗后的砂可以重新引入到型砂生产周期的开始。

在磨砂机中混合砂子、粘合剂和水制备型砂。同时使用曝气器来松开砂子,使其更易于成型。

准备好的砂子被运送到成型地面,通常是用铲斗卡车或皮带输送机,在那里形成模具;模具可以放在地板上,也可以通过输送机送到浇注站。浇注后,在落砂站将铸件从粘砂中取出。用过的砂子又通过带式输送机或其他方式返回到储罐中。

铸造砂通常在许多生产周期中被回收和再利用。据行业估计,每年大约有1亿吨沙子用于生产。在这些沙子中,只有四七百万吨被丢弃,即使是这些沙子也经常被其他行业回收利用。

型砂成型工艺与方法

关闭模具
准备浇注的封闭砂型。

湿砂模具

典型的绿砂混合物含有89%的沙子,4%的水和7%的粘土。绿砂因其成本低、整体性能稳定而受到业界的青睐。绿砂中的“绿”是指浇注时混合物中所含的水分。

湿砂型具有足够的强度,适用于大多数砂型铸造应用。它们还具有良好的可折叠性、渗透性和可重用性。主要困难在于含水量。水分过多会导致铸件出现缺陷,水分公差取决于铸造的金属。

寒冷的设置过程

有时非传统粘合剂用于工业砂型铸造。传统铸造粘合剂需要加热固化,而这些替代粘合剂在室温下与砂混合时会进行化学粘合,因此称为冷固化工艺。技术先进,这些相对较新的砂型铸造工艺越来越流行。冷凝固工艺比湿砂型更昂贵,但它们生产的铸件具有极高的尺寸精度。

外壳成型

壳型铸造是一种相对较新的成型技术,用于批量生产和光洁度;第二次世界大战期间,德国首次使用。成型材料是一种混合的干燥,细硅砂与最低粘土含量和3- 8%的热固性树脂(酚甲醛或硅脂)。当成型混合物滴在加热的模板上时,就形成了一个大约6毫米厚的硬壳。为了使外壳完全固化,它必须加热到440到650°F(230到350吨)几分钟。

定制铸造服务

信实铸造与客户合作,为每个定制铸件设计模式和成型方法。请求报价获取更多关于我们的铸造服务如何能符合您的项目要求的信息。

相关文章

影像学分

  • 模具盒填充:OKFoundry, CC BY 2.0,通过Flickr
  • 从模具盒绘制的Cope: OKFoundry, CC BY 2.0,通过Flickr
  • 开砂模具:OKFoundry, CC BY 2.0,通过Flickr
  • 封闭模具:OKFoundry, CC BY 2.0,通过Flickr