砂型鑄造工藝優(yōu)化控制研究

隋聯(lián)亭

（哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司 黑龍江哈爾濱 150066）

砂型鑄造工藝優(yōu)化控制研究

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砂型鑄造是指用型砂緊實(shí)成鑄型并用重力澆注的鑄造方法。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。制造砂型的基本原材料是鑄造砂和型砂粘結(jié)劑。最常用的鑄造砂是硅質(zhì)砂。硅砂的高溫性能不能滿足使用要求時(shí)則使用鋯英砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂等特種砂。由于砂型鑄造所用的造型材料價(jià)廉易得，鑄型制造簡(jiǎn)便，對(duì)鑄件的單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應(yīng)，長(zhǎng)期以來(lái)一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。

鑄造；砂型；技術(shù)；控制

鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過(guò)程。砂型一般采用重力鑄造，有特殊要求時(shí)也可采用低壓鑄造、離心鑄造等工藝。砂型鑄造的適應(yīng)性很廣，小件、大件，簡(jiǎn)單件、復(fù)雜件，單件、大批量都可采用。

1 砂型鑄造的特點(diǎn)

1.1 可以鑄造外形和內(nèi)腔十分復(fù)雜的毛坯

砂型鑄造一般來(lái)講，成本低廉，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，復(fù)雜程度，鑄件材質(zhì)，重量等沒(méi)有什么特別的約束性，是通用性最為廣泛的鑄造方法，能滿足機(jī)床配件，機(jī)械五金，汽摩配件等等各類鑄件的生產(chǎn)，并且能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)模式，能適應(yīng)各種大中小型鑄件，且鑄件形狀與零件尺寸比較接近，減少切削加工余量。如：各種箱體、床身、機(jī)架等。例如，重型汽車，其驅(qū)動(dòng)橋殼承載很重，多采用使用整體式橋殼結(jié)構(gòu)。常見的整體式橋殼制造方式有整體鑄造式、鋼板沖壓焊接式、鋼管擴(kuò)張成形式等。目前，對(duì)部份表面有一定光潔度要求的鑄件，特別是大中型鑄件，如帶法蘭的給排水鑄鐵管及管件。帶法蘭的各種伐的鑄件殼體，機(jī)床的鑄鐵座子等。一般都是用砂型鑄造出鑄件后，再對(duì)有光潔度要求的表面部份進(jìn)行機(jī)械加工，以達(dá)到使用要求。

1.2 原材料來(lái)源廣泛，成本低廉

制造砂型的基本原材料是鑄造砂和型砂粘結(jié)劑。最常用的鑄造砂是硅質(zhì)砂。硅砂的高溫性能不能滿足使用要求時(shí)則使用鋯英砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂等特種砂。為使制成的砂型和型芯具有一定的強(qiáng)度，在搬運(yùn)、合型及澆注液態(tài)金屬時(shí)不致變形或損壞，一般要在鑄造中加入型砂粘結(jié)劑，將松散的砂粒粘結(jié)起來(lái)成為型砂。砂型鑄造所用鑄型一般由外砂型和型芯組合而成。為了提高鑄件的表面質(zhì)量，常在砂型和型芯表面刷一層涂料。涂料的主要成分是耐火度高、高溫化學(xué)穩(wěn)定性好的粉狀材料和粘結(jié)劑，另外還加有便于施涂的載體（水或其他溶劑）和各種附加物。應(yīng)用最廣的型砂粘結(jié)劑是粘土，也可采用各種干性油或半干性油、水溶性硅酸鹽或磷酸鹽和各種合成樹脂作型砂粘結(jié)劑。

1.3 鑄件形狀與零件尺寸比較接近

鑄件適用于形狀較復(fù)雜的零件毛坯。其鑄造方法有砂型鑄造、精密鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造等。較常用的是砂型鑄造，當(dāng)毛坯精度要求低、生產(chǎn)批量較小時(shí)，采用木模手工造型法；當(dāng)毛坯精度要求高、生產(chǎn)批量很大時(shí)，采用金屬型機(jī)器造型法。鑄件材料有鑄鐵、鑄鋼及銅、鋁等有色金屬。砂型鑄造具有以上的優(yōu)勢(shì)，所以，其在鑄造產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。未來(lái)，其將會(huì)在鑄造業(yè)中扮演著越來(lái)越重要的角色。對(duì)于切削加工余量較大的毛坯就不能采用普通壓力鑄造成形，否則將暴露鑄件表皮下的孔洞；對(duì)于需要切削加工的毛坯盡量避免采用高牌號(hào)珠光體球墨鑄鐵和簿壁灰口鑄鐵，否則難以切削加工。一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以采用單種成形方法成形的毛坯，既要考慮各種成形方案結(jié)合的可能性，也需考慮些結(jié)合是否會(huì)影響機(jī)械加工的可加工性。

2 砂型鑄造工藝優(yōu)化控制

2.1 鑄造工藝基本流程

砂型鑄造所用鑄型一般由外砂型和型芯組合而成。為了提高鑄件的表面質(zhì)量，常在砂型和型芯表面刷一層涂料。涂料的主要成分是耐火度高、高溫化學(xué)穩(wěn)定性好的粉狀材料和粘結(jié)劑，另外還加有便于施涂的載體（水或其他溶劑）和各種附加物。原料及工藝砂型制造砂型的基本原材料是鑄造砂和型砂粘結(jié)劑。砂型鑄造所包含的范圍很廣，而砂型是這種鑄造工藝的基礎(chǔ)，只有把基礎(chǔ)搞好，上層建筑才會(huì)穩(wěn)固。砂型鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)很多都與砂型的好壞有關(guān)。比如，砂型鑄造所產(chǎn)生粘砂、表面粗糙度等也與砂型的結(jié)構(gòu)，原砂的選用有關(guān)。流程基本組成可分為三個(gè)基本部分，即鑄造金屬準(zhǔn)備、鑄型準(zhǔn)備和鑄件處理。鑄造金屬是指鑄造生產(chǎn)中用于澆注鑄件的金屬材料，它是以一種金屬元素為主要成分，并加入其他金屬或非金屬元素而組成的合金，習(xí)慣上稱為鑄造合金，主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金。定義砂型鑄造——在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。由于砂型鑄造所用的造型材料價(jià)廉易得，鑄型制造簡(jiǎn)便，對(duì)鑄件的單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應(yīng)，長(zhǎng)期以來(lái)，一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。

2.2 繪制出鑄造工藝圖

為了獲得健全的合格鑄件，減小鑄型制造的工作量，降低鑄件成本，在砂型鑄造的生產(chǎn)準(zhǔn)備過(guò)程中，必須合理地制訂出鑄造工藝方案，并繪制出鑄造工藝圖。工藝流程為制作木模－翻砂造型－熔化－澆注－落砂－去澆冒口清理－檢驗(yàn)入庫(kù)。鑄造工藝設(shè)計(jì)在生產(chǎn)鑄件之前，編制出控制該鑄件生產(chǎn)工藝的技術(shù)文件。鑄造工藝設(shè)計(jì)主要是畫鑄造工藝圖、鑄件毛坯圖、鑄型裝配圖和編寫工藝卡片等，它們是生產(chǎn)的指導(dǎo)性文件，也是生產(chǎn)準(zhǔn)備、管理和鑄件驗(yàn)收的依據(jù)。因此，鑄造工藝設(shè)計(jì)的好壞，對(duì)鑄件的質(zhì)量、生產(chǎn)率及成本起著決定性的作用。一般大量生產(chǎn)的定型產(chǎn)品、特殊重要的單件生產(chǎn)的鑄件，鑄造工藝設(shè)計(jì)訂得細(xì)致，內(nèi)容涉及較多。單件、小批生產(chǎn)的一般性產(chǎn)品，鑄造工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容可以簡(jiǎn)化。在最簡(jiǎn)單的情況下，只須繪制一張鑄造工藝圖即可。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，砂型鑄造制造鑄型的周期短、工效高，混好的型砂可使用的時(shí)間長(zhǎng)。隨著鑄造技術(shù)的不斷發(fā)展，高精度的鑄造模具的使用，使砂型鑄造的精度等級(jí)也得到了很大的提高。所以在世界上砂型鑄造還是最為廣泛使用的鑄造方法。

[1]夏鵬，王丞，馬明亮.快速成型技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].九江學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（03）.

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TG249.5

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1004-7344（2016）17-0192-01

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