什么是砂铸?

如何用砂型形成复杂铸件

浇铸砂型

砂铸造 是否采用不可重复使用的砂型来形成金属铸件. 一方面, 铸造是一种看似简单的制造过程:任何在海滩上堆过城堡的人都知道,沙子可以用来制作细节的形状. 但是在铸造厂, 处理熔融金属的热, 成功需要考虑许多因素. 铸件用于制造各种尺寸的金属部件,从几盎司到几吨不等. 砂型可以形成具有良好外观细节、内芯和其他形状的铸件. 几乎任何金属合金都可以用砂型铸造.  空心是在湿润的沙子里,填入熔化的金属,然后冷却. 

什么是型砂?

型砂与其他模具材料相比有三个重要优点:

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

砂型铸造是少数几种可以用于钢等高熔点金属的工艺之一, 镍, 和钛. 因为它的灵活性, 耐热性, 而且成本相对较低, 砂型铸造是应用最广泛的铸造工艺.

铸件是通过将液态金属浇注到模腔中来生产的. 要想选角成功, 在金属冷却并完全凝固之前,模具型腔必须保持其形状. 纯沙容易破碎, 但是型砂含有粘结材料,可以增加它的耐热性并保持形状.

湿砂 (沙的集合体, 煤粉, 膨润土, 和水)传统上被用于砂型铸造, 然而现代 化学结合成型系统 越来越受欢迎. 使用最广泛的铸造用砂是硅(SiO)2).

型砂性能

强度

砂型在机械应力条件下保持几何形状的能力.

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

湿度会影响模具的强度和透气性:湿度过低的模具可能会破裂, 而水分过多的铸型会导致蒸汽气泡困在铸件中.

流动性

砂子填充图案中小洞的能力. 高流动性创造了一个更精确的模具,因此是有用的详细铸件.

晶粒尺寸

单个沙粒的大小.

粒形

该属性根据单个沙粒的圆度来评估它们的形状. 铸造用砂一般有三种颗粒类型:

  1. 圆形的粮食 砂提供相对较差的结合强度,但良好的流动性和表面光洁度.
  2. 角的谷物 有更大的结合强度,因为联锁, 但流动性和渗透性较圆粒砂差.
  3. Sub-angular谷物 是中间道路吗. 相对于圆形颗粒,它们具有更好的强度和更低的渗透性, 但强度较角粒低,渗透性较好.

崩散性

砂土混合物在外力作用下崩塌的能力. 较大的结晶器溃散性使金属铸件在凝固时可以自由收缩, 没有热撕裂或开裂的风险.

耐火材料强度

当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

在随后的生产操作中,型砂(经过砂处理)被重复使用以生产其他砂铸件的能力.

模框填满
一个模具盒里装满了铸造的砂子.

型砂的许多特性取决于颗粒大小和砂粒的分布:小的颗粒大小可以提高模具的强度, 但粒度大的渗透性更强. 细粒砂为铸件提供良好的表面光洁度, 但具有低渗透性, 而细粒砂则相反.

特殊的添加剂或 绑定 可以添加到砂、粘土和水的基本骨料中以增加黏聚力. 这些粘合剂可以是有机的,也可以是无机的. 常用的粘合剂包括谷物, 地面球场, 海煤, 黑沥青, 燃油, 木粉, 硅粉, 铁的氧化物, 珠光体, 糖蜜, 糊精, 和专有的材料.

找到完美的组合并不容易. 砂集料的一些特性是相互矛盾的:具有较大溃散性的型砂强度较低, 强度越大,可折叠性就越小. 为了为特定的部件和类型转换应用程序提供适当的属性,通常需要进行权衡. 对型砂性能的精确控制是如此重要,以至于型砂实验室已经成为现代铸造厂的常见添加物.

砂型铸造模具的零件

Cope从模具盒中抽出
把手从模具盒中抽出来.

一个金属铸件是由用来生产它的模具塑形的——一个好的模具是一个好的铸件的先决条件. 模具有多个部件,它们共同作用,影响最终bwin体育.

模具型腔由 模式在砂型中形成压印的零件的全尺寸模型. 有些内表面不包括在图案中, 而是由独立的核心创建.

核心 是否在模具中插入砂型来塑造铸件内部, 包括洞或通道等特征的. 芯通常由型砂制成,这样就可以从铸件中摇出来. A 核心打印 是否有一个区域添加到图案,芯,或模具中以定位和支持芯在模具内.

进一步的核心支持由 念珠 -固定在磁芯和空腔表面之间的小金属片. 为了维持这种支持, 这些花冠必须由具有与被铸造金属相同或更高的熔化温度的金属组成. 凝固后,小冠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生产:因为模具是由图案塑形的, 砂芯是由一个 芯盒; they are similar to a die and can be made of wood, plastic, or metal. 芯盒还可以包含多个空腔,以产生多个相同的芯.

立管 模具内是否有多余的空隙用于容纳多余的金属. 它通过在主铸件凝固和收缩时将熔融金属注入模具型腔来防止缩孔的形成.

整个砂型是包含在一个盒子叫做 . 在一个两部分模具, 哪种是典型的砂型铸件, 上半部分(包含模式的上半部分), 瓶, 核)被称为 应对. 下半部分叫做 . 的 分型线 是一条线还是一个面把应对和拖分开.

如何进行砂型铸造

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, 让金属冷却, 然后把沙子弄走,把铸件拿掉. 当然,这个过程比听起来要复杂得多.

模具组装的第一步是用砂子将拖曳部分填满. 花型、芯印、芯和浇注系统放置在分型线附近. 然后把陀螺装到拖曳上. 将额外的沙子倒在底面上,直到形成图案, 核心, 以及浇注系统, 然后通过振动或机械手段将砂压实. 多余的沙子用一根打孔棒去除.

现在模具已经成型, 盖板从拖板上取下,这样图案就可以从模具中提取出来.

要小心地进行抽模,以避免破坏或扭曲新成型的模具型腔. 这是通过设计一个 草案:垂直于分型线的垂直锥度. 牵伸锥度通常至少为1°. 图案表面越粗糙,提供的草稿越多.

才能装满液态金属, the complete mold needs to be prepared; the mold cavity is often lubricated with mold washes to facilitate casting removal. 然后定位核心, 额外的模具材料,如应付绳被添加,以帮助防止跳动, and the mold halves are closed and securely clamped together; the 应对 and 拖 sections maintain proper alignment with the aid of pins and guides.

模具的一半必须保持安全,这样液态金属不会从分型线泄漏. 在浇铸无瓶模具之前,先浇铸木材或金属 夹克 经常放置在模具周围和砝码设置在顶部,以防止起吊.

熔化的金属通过a进入模腔 浇注系统:熔化的金属被倒入模具通过 倒杯,继续沿着 浇口 (浇注系统的垂直部分),然后通过流道(水平部分). 积聚的气体和排出的空气通过 通风口. 金属从流道进入模具型腔的多个点称为流道 盖茨.

铸件冷却后,从砂型中取出. 从铸件中除去砂子的过程称为 落砂. 铸件可以用人工或自动化机械拆除. 常用的搅拌台和旋转搅拌器.

砂型
工程部分的全部处理和拖曳.

根据模式的不同,这个基本过程也会有一些变化, 瓶型, 机械化程度:

  • 台成型 是小工作的首选吗. 整个操作是在一个方便的高度的工作台上进行的.
  • 地板成型 是用于中型和大型的工作. 顾名思义,模具在浇筑之前要放在地板上.
  • 机成型 用于大批量生产. 机器成型节省劳动力,并提供卓越的精度和均匀性, 使其能够以较快的速度在狭窄的范围内维持公差. 成型机所进行的主要操作是将型砂捣固, 滚过模具, 形式门, 敲击模式和它的退出.

回收型砂

在一个完整的铸造过程中,砂子被抖落,然后冷却并粉碎. 通常在磁场的帮助下,所有的颗粒和金属颗粒都被去除. 所有的沙子和成分都是通过振动筛、旋转筛或振动筛进行筛分的. 清洗后的砂可以重新引入型砂生产周期的开始.

型砂是在碾磨机中制备的,碾磨机将砂子、粘结剂和水混合在一起. 加气器配合使用,使砂子松动,使之更易于成型.

准备好的砂子被送到成型车间, 通常是用铲车或带式输送机, where it is formed into molds; the molds may be placed on the floor or delivered by conveyors to a pouring station. 浇铸后,在落砂站将铸件从粘砂中除去. 用过的沙子,依次通过皮带输送机或其他方式返回到仓库.

铸造用砂通常会在许多生产周期中回收和再利用. 根据行业估计, 每年大约有1亿吨沙子用于生产. 这个数字的, 只有400 - 700万吨被丢弃, 甚至那些沙子也经常被其他行业回收利用.

砂型成型工艺与方法

关闭模具
一个封闭的砂型,准备浇注.

湿砂模具

一个典型的绿砂混合物包含89%的沙子,4%的水和7%的粘土. 绿砂是行业的宠儿,因为其低成本和坚实的整体性能. 绿砂中的“绿”是指浇筑时混合物中的水分含量.

对于大多数砂型铸造应用,绿砂型具有足够的强度. 它们还提供良好的折叠性、渗透性和可重用性. 主要的困难出现在含水率上. 水分过多会导致铸件缺陷, 耐湿性取决于被铸造的金属.

寒冷的设置过程

工业砂型铸造有时使用非传统的粘结剂. 传统的铸造粘合剂需要加热固化, 当这些替代粘合剂与沙子混合时,在室温下发生化学结合,因此有了冷固化过程这个术语. 由于技术先进,这些相对较新的砂型铸造工艺越来越受欢迎. 冷凝工艺比绿砂模具更昂贵, 但他们生产的铸件具有极高的尺寸精度.

壳型铸造

Shell mold casting is a relatively recent invention in molding techniques for mass production and smooth finish; it was first used by Germany during the Second World War. 成型材料是一种干燥的混合物, 细硅砂,粘土含量极低,热固性树脂含量为3- 8%(酚醛或硅脂). 当成型混合物滴在加热的样板板上时, 形成一个约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.

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  • 封闭式模具:OKFoundry, CC BY 2.通过Flickr 0,