砂型铸造工艺全解析:从流程到工艺流程图

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砂型铸造是一种传统且广泛应用的铸造方法,在制造业中占据着重要的地位。以下将详细阐述砂型铸造的工艺过程,并结合砂型铸造工艺流程图进行全面解读。

一、造型材料准备
砂型铸造的基础是造型材料,主要是型砂。型砂的质量直接影响铸件的质量。首先要选择合适的原砂,原砂的粒度、形状、纯度等特性都至关重要。例如,较细的原砂适用于铸造表面光洁度要求较高的小型铸件,而粗砂则可能用于大型、对表面要求相对较低的铸件。在选择好原砂后,要添加粘结剂。粘结剂的作用是将砂粒粘结在一起,形成具有一定强度的砂型。常见的粘结剂有粘土、树脂等。对于粘土粘结的型砂,还需要加入适量的水,以达到合适的湿度,便于造型操作。

二、模样与芯盒制作
模样是用来形成铸件外部轮廓的模型,芯盒则是用于制造型芯以形成铸件内部空腔的模具。模样和芯盒的制作精度对铸件尺寸精度有着决定性的影响。在制作模样时,要根据铸件的设计图纸精确地加工,考虑到铸件在凝固过程中的收缩率,模样的尺寸要适当放大。模样的材料可以是木材、金属或者塑料等。木材模样成本低、加工方便,适用于小批量生产;金属模样精度高、耐用,适合大批量生产。芯盒的制作同样要保证精度,并且要考虑型芯的排气问题,以避免在铸造过程中产生气孔等缺陷。

三、造型
造型是砂型铸造的核心步骤之一。首先将混制好的型砂填入砂箱,砂箱通常有上下两个部分。在填砂的过程中,可以采用手工或者机器造型的方式。对于手工造型,造型工使用工具将型砂紧实,围绕模样形成砂型。在紧实型砂时,要保证砂型各处的紧实度均匀,否则可能导致铸件出现疏松或者变形等问题。机器造型则效率更高、紧实度更均匀。在造型完成后,要在砂型上扎出通气孔,以利于浇注时砂型中的气体排出。

四、制芯
制芯过程与造型类似,但针对的是铸件的内部空腔部分。将混制好的芯砂填入芯盒,制成型芯。型芯要具有足够的强度和透气性,并且在放入砂型之前,通常要进行烘干处理,以去除型芯中的水分,防止在浇注时产生水汽,导致铸件出现气孔缺陷。

五、合箱
合箱是将上下砂箱以及型芯组合在一起的过程。在合箱之前,要对砂型和型芯进行清理,去除表面的杂物、浮砂等。合箱时要保证上下砂箱的定位准确,型芯放置正确,否则会导致铸件的壁厚不均匀或者出现错箱等严重缺陷。

六、浇注
浇注是将熔化的金属液注入合好箱的砂型中的过程。在浇注之前,要对金属液进行除渣、脱氧等处理,以保证金属液的纯净度。浇注的速度和温度也需要严格控制。如果浇注速度过快,可能会导致砂型冲毁;浇注速度过慢,则可能出现浇不足的现象。浇注温度过高,会使金属液吸气过多,容易产生气孔;温度过低,则可能出现流动性差,无法充满整个型腔的情况。

七、落砂与清理
浇注完成后,待铸件凝固冷却到一定程度,就要进行落砂操作。落砂就是将铸件从砂型中取出。对于小型铸件,可以采用手工落砂;大型铸件则需要使用落砂机等设备。落砂后的铸件表面会附着有一些砂粒和浇冒口等多余部分,需要进行清理。清理的方法包括机械清理、化学清理等,以得到表面光洁的铸件。

八、检验与修补
对铸件进行检验,检验的内容包括尺寸精度、表面质量、内部缺陷等。对于存在缺陷的铸件,如果缺陷在允许的范围内,可以进行修补;如果缺陷严重,则判定为废品。检验合格的铸件就可以进入后续的加工或者装配工序。

砂型铸造工艺流程图则以直观的图形方式展示了上述各个步骤之间的顺序和相互关系。从造型材料的准备开始,经过模样与芯盒制作、造型、制芯、合箱、浇注、落砂清理、检验修补等一系列环节,形成一个完整的砂型铸造工艺循环。这一流程图为砂型铸造的生产管理、质量控制以及工艺改进提供了清晰的指导,有助于铸造企业高效、稳定地生产出高质量的铸件。