砂型铸造工艺优化控制研究

2016-07-12隋联亭

大科技 2016年17期

关键词：型砂铸型砂型

隋联亭

（哈尔滨东安发动机（集团）有限公司黑龙江哈尔滨 150066）

砂型铸造工艺优化控制研究

隋联亭

（哈尔滨东安发动机（集团）有限公司黑龙江哈尔滨 150066）

砂型铸造是指用型砂紧实成铸型并用重力浇注的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。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。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。

铸造；砂型；技术；控制

铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。砂型一般采用重力铸造，有特殊要求时也可采用低压铸造、离心铸造等工艺。砂型铸造的适应性很广，小件、大件，简单件、复杂件，单件、大批量都可采用。

1 砂型铸造的特点

1.1 可以铸造外形和内腔十分复杂的毛坯

砂型铸造一般来讲，成本低廉，对产品结构，复杂程度，铸件材质，重量等没有什么特别的约束性，是通用性最为广泛的铸造方法，能满足机床配件，机械五金，汽摩配件等等各类铸件的生产，并且能实现机械化，自动化生产模式，能适应各种大中小型铸件，且铸件形状与零件尺寸比较接近，减少切削加工余量。如：各种箱体、床身、机架等。例如，重型汽车，其驱动桥壳承载很重，多采用使用整体式桥壳结构。常见的整体式桥壳制造方式有整体铸造式、钢板冲压焊接式、钢管扩张成形式等。目前，对部份表面有一定光洁度要求的铸件，特别是大中型铸件，如带法兰的给排水铸铁管及管件。带法兰的各种伐的铸件壳体，机床的铸铁座子等。一般都是用砂型铸造出铸件后，再对有光洁度要求的表面部份进行机械加工，以达到使用要求。

1.2 原材料来源广泛，成本低廉

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。砂型铸造所用铸型一般由外砂型和型芯组合而成。为了提高铸件的表面质量，常在砂型和型芯表面刷一层涂料。涂料的主要成分是耐火度高、高温化学稳定性好的粉状材料和粘结剂，另外还加有便于施涂的载体（水或其他溶剂）和各种附加物。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。

1.3 铸件形状与零件尺寸比较接近

铸件适用于形状较复杂的零件毛坯。其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等。较常用的是砂型铸造，当毛坯精度要求低、生产批量较小时，采用木模手工造型法；当毛坯精度要求高、生产批量很大时，采用金属型机器造型法。铸件材料有铸铁、铸钢及铜、铝等有色金属。砂型铸造具有以上的优势，所以，其在铸造产业中应用越来越广泛。未来，其将会在铸造业中扮演着越来越重要的角色。对于切削加工余量较大的毛坯就不能采用普通压力铸造成形，否则将暴露铸件表皮下的孔洞；对于需要切削加工的毛坯尽量避免采用高牌号珠光体球墨铸铁和簿壁灰口铸铁，否则难以切削加工。一些结构复杂，难以采用单种成形方法成形的毛坯，既要考虑各种成形方案结合的可能性，也需考虑些结合是否会影响机械加工的可加工性。

2 砂型铸造工艺优化控制

2.1 铸造工艺基本流程

砂型铸造所用铸型一般由外砂型和型芯组合而成。为了提高铸件的表面质量，常在砂型和型芯表面刷一层涂料。涂料的主要成分是耐火度高、高温化学稳定性好的粉状材料和粘结剂，另外还加有便于施涂的载体（水或其他溶剂）和各种附加物。原料及工艺砂型制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。砂型铸造所包含的范围很广，而砂型是这种铸造工艺的基础，只有把基础搞好，上层建筑才会稳固。砂型铸造的优缺点很多都与砂型的好坏有关。比如，砂型铸造所产生粘砂、表面粗糙度等也与砂型的结构，原砂的选用有关。流程基本组成可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。定义砂型铸造——在砂型中生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。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。

2.2 绘制出铸造工艺图

为了获得健全的合格铸件，减小铸型制造的工作量，降低铸件成本，在砂型铸造的生产准备过程中，必须合理地制订出铸造工艺方案，并绘制出铸造工艺图。工艺流程为制作木模－翻砂造型－熔化－浇注－落砂－去浇冒口清理－检验入库。铸造工艺设计在生产铸件之前，编制出控制该铸件生产工艺的技术文件。铸造工艺设计主要是画铸造工艺图、铸件毛坯图、铸型装配图和编写工艺卡片等，它们是生产的指导性文件，也是生产准备、管理和铸件验收的依据。因此，铸造工艺设计的好坏，对铸件的质量、生产率及成本起着决定性的作用。一般大量生产的定型产品、特殊重要的单件生产的铸件，铸造工艺设计订得细致，内容涉及较多。单件、小批生产的一般性产品，铸造工艺设计内容可以简化。在最简单的情况下，只须绘制一张铸造工艺图即可。