砂型鑄造工藝優化控制研究

隋聯亭

（哈爾濱東安發動機（集團）有限公司 黑龍江哈爾濱 150066）

砂型鑄造工藝優化控制研究

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砂型鑄造是指用型砂緊實成鑄型并用重力澆注的鑄造方法。鋼、鐵和大多數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劑。最常用的鑄造砂是硅質砂。硅砂的高溫性能不能滿足使用要求時則使用鋯英砂、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廉易得，鑄型制造簡便，對鑄件的單件生產、成批生產和大量生產均能適應，長期以來一直是鑄造生產中的基本工藝。

鑄造；砂型；技術；控制

鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進鑄型里，經冷卻凝固、清整處理后得到有預定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過程。砂型一般采用重力鑄造，有特殊要求時也可采用低壓鑄造、離心鑄造等工藝。砂型鑄造的適應性很廣，小件、大件，簡單件、復雜件，單件、大批量都可采用。

1 砂型鑄造的特點

1.1 可以鑄造外形和內腔十分復雜的毛坯

砂型鑄造一般來講，成本低廉，對產品結構，復雜程度，鑄件材質，重量等沒有什么特別的約束性，是通用性最為廣泛的鑄造方法，能滿足機床配件，機械五金，汽摩配件等等各類鑄件的生產，并且能實現機械化，自動化生產模式，能適應各種大中小型鑄件，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、機架等。例如，重型汽車，其驅動橋殼承載很重，多采用使用整體式橋殼結構。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、鋼管擴張成形式等。目前，對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，機床的鑄鐵座子等。一般都是用砂型鑄造出鑄件后，再對有光潔度要求的表面部份進行機械加工，以達到使用要求。

1.2 原材料來源廣泛，成本低廉

制造砂型的基本原材料是鑄造砂和型砂粘結劑。最常用的鑄造砂是硅質砂。硅砂的高溫性能不能滿足使用要求時則使用鋯英砂、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度，在搬運、合型及澆注液態金屬時不致變形或損壞，一般要在鑄造中加入型砂粘結劑，將松散的砂粒粘結起來成為型砂。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、高溫化學穩定性好的粉狀材料和粘結劑，另外還加有便于施涂的載體（水或其他溶劑）和各種附加物。應用最廣的型砂粘結劑是粘土，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，當毛坯精度要求低、生產批量較小時，采用木模手工造型法；當毛坯精度要求高、生產批量很大時，采用金屬型機器造型法。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勢，所以，其在鑄造產業中應用越來越廣泛。未來，其將會在鑄造業中扮演著越來越重要的角色。對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；對于需要切削加工的毛坯盡量避免采用高牌號珠光體球墨鑄鐵和簿壁灰口鑄鐵，否則難以切削加工。一些結構復雜，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合的可能性，也需考慮些結合是否會影響機械加工的可加工性。

2 砂型鑄造工藝優化控制

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、高溫化學穩定性好的粉狀材料和粘結劑，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，只有把基礎搞好，上層建筑才會穩固。砂型鑄造的優缺點很多都與砂型的好壞有關。比如，砂型鑄造所產生粘砂、表面粗糙度等也與砂型的結構，原砂的選用有關。流程基本組成可分為三個基本部分，即鑄造金屬準備、鑄型準備和鑄件處理。鑄造金屬是指鑄造生產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——在砂型中生產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數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廉易得，鑄型制造簡便，對鑄件的單件生產、成批生產和大量生產均能適應，長期以來，一直是鑄造生產中的基本工藝。

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，在砂型鑄造的生產準備過程中，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－檢驗入庫。鑄造工藝設計在生產鑄件之前，編制出控制該鑄件生產工藝的技術文件。鑄造工藝設計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，它們是生產的指導性文件，也是生產準備、管理和鑄件驗收的依據。因此，鑄造工藝設計的好壞，對鑄件的質量、生產率及成本起著決定性的作用。一般大量生產的定型產品、特殊重要的單件生產的鑄件，鑄造工藝設計訂得細致，內容涉及較多。單件、小批生產的一般性產品，鑄造工藝設計內容可以簡化。在最簡單的情況下，只須繪制一張鑄造工藝圖即可。

3 結束語

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間長。隨著鑄造技術的不斷發展，高精度的鑄造模具的使用，使砂型鑄造的精度等級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。

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2016-6-1