砂型鑄造工藝過(guò)程及設(shè)備

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1、砂型鑄造工藝過(guò)程及設(shè)備主講人：王開(kāi) E-Mail: Tel: 159239297782009.7主要內(nèi)容n什么是鑄造及鑄造特征。n鑄造加工過(guò)程及鑄造類(lèi)型。n涉及的砂型鑄造五大工部工藝特征及相應(yīng)的工藝裝備。n將液態(tài)（熔融）的合金澆入到與零件的形狀，尺寸相適應(yīng)的鑄型空腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產(chǎn)方法通常稱(chēng)為鑄造。1.1鑄造的實(shí)質(zhì)1導(dǎo)論1.2鑄造工藝的發(fā)展歷史n公元前3000年，現(xiàn)存最早的鑄造零件銅制武器和崇拜偶像來(lái)自中東和印度。1.2鑄造的發(fā)展歷史n逐漸采用粘砂土，蠟型等制作消失模；n中國(guó)的鑄造體現(xiàn)在精湛的模和范的制造技術(shù)，可以獲得具有優(yōu)良表面質(zhì)量的鑄件(如明永樂(lè)大鐘)；n德國(guó)修道士

2、Thophilus在大約1140年，對(duì)翻砂和鑄造進(jìn)行了透徹的研究；n18世紀(jì)下半葉，新技術(shù)的發(fā)展和鑄件逐步增長(zhǎng)的需求，極大刺激了金屬鑄造行業(yè)的發(fā)展。設(shè)計(jì)優(yōu)雅的鑄鐵件不再只用于制造裝飾品，也被用于機(jī)器零件和日用品的生產(chǎn)。1.2鑄造的發(fā)展歷史n從出現(xiàn)至今，金屬鑄造工藝就一直被用于生產(chǎn)藝術(shù)品。1.3鑄造工藝特征l適用范圍廣，據(jù)統(tǒng)計(jì)：在機(jī)械行業(yè)中鑄件占機(jī)器總質(zhì)量的50%以上；l可以制造各種合金鑄件；l鑄件尺寸精度高（與一般焊接件、鍛件比較）；l成本低廉；l可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜的零件。現(xiàn)代各種類(lèi)型的機(jī)器設(shè)備中鑄件所占的比重很大。機(jī)床，內(nèi)燃機(jī) 7080。農(nóng)業(yè)機(jī)械 4070。農(nóng)業(yè)機(jī)械1 1。適用范圍廣。適用范圍

3、廣大型內(nèi)燃機(jī)組1 1。適用范圍廣。適用范圍廣各類(lèi)機(jī)床柴油機(jī)缸體200kg,灰鑄鐵鑲寶“戒指樹(shù)”變速箱變速箱輪轂輪轂軋鋼機(jī)機(jī)架（鑄鋼，400噸）大直徑管道大直徑管道適用材料范圍廣泛（鋼、鐵、鋁、銅、鋅)虎牛祭案(春秋晚期）青銅1.3鑄造工藝特征（缺點(diǎn)）鑄造生產(chǎn)過(guò)程比較復(fù)雜；鑄造生產(chǎn)過(guò)程比較復(fù)雜；影響鑄件質(zhì)量的因素多；影響鑄件質(zhì)量的因素多；廢品率一般較高；廢品率一般較高；鑄件容易出現(xiàn)各種缺陷。（澆不足，縮鑄件容易出現(xiàn)各種缺陷。（澆不足，縮孔，氣孔，裂紋等）孔，氣孔，裂紋等）壓力鑄造熔模精鑄 金屬型鑄造反重力鑄造鑄造成形砂型鑄造特種鑄造自硬砂型粘土砂型樹(shù)脂砂、水玻璃砂、CP法多觸頭高壓、氣沖、靜壓造

4、型消失模鑄造離心鑄造 陶瓷型鑄造石膏型鑄造半固態(tài)鑄造1.4鑄造方法分類(lèi)1.5鑄造工藝過(guò)程n鑄型（使液態(tài)金屬成為固態(tài)鑄件的容器）準(zhǔn)備。鑄型準(zhǔn)備的優(yōu)劣是影響鑄件質(zhì)量的主要因素；n鑄造金屬的熔化與澆注。鑄造金屬（鑄造合金）主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金；n鑄件處理和檢驗(yàn)。鑄件處理包括清除型芯和鑄件表面異物、切除澆冒口、鏟磨毛刺和披縫等凸出物以及熱處理、整形、防銹處理和粗加工等。1.6獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的基本要求n合理的合金熔煉工藝方法；n模具型腔具有理想的形狀，且具有足夠的強(qiáng)度以保證熔體填充，不能妨礙合金的凝固，模具的設(shè)計(jì)也必須避免內(nèi)部氣孔和裂紋；n模具必須正確布置，以保證合金進(jìn)入型腔時(shí)氣體可以排除，避免

5、與氣體相關(guān)的缺陷；n鑄件內(nèi)腔中的任何模具材料（砂芯）必須便于取出，最終必須除去鑄件上多余材料。1.7國(guó)內(nèi)外鑄造生產(chǎn)技術(shù)水平比較項(xiàng)目項(xiàng)目國(guó)外國(guó)外國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)尺寸精度氣缸體和氣缸蓋：一般為CT8-CT9氣缸體和氣缸蓋：一般為CT10表面粗糙度Ra氣缸體和氣缸蓋：50m使用壽命氣缸套為：6000-10000h氣缸套為：3000-6000h鑄件廢品率美、英、法、日約為2%8%-9%耗能/噸鑄件360-370kg標(biāo)準(zhǔn)煤（合格鑄件）3650kg標(biāo)準(zhǔn)煤勞動(dòng)生產(chǎn)率t/(人年)658熔煉技術(shù)富氧送風(fēng)，鐵液溫度1500富氧送風(fēng)，鐵液溫度為1400項(xiàng)目國(guó)外國(guó)內(nèi)造型工藝廣泛采用流水線，采用高壓造型、射壓造型和氣沖造型除汽

6、車(chē)等行業(yè)中少數(shù)廠采用半自動(dòng)、流水線外，很多廠普遍采用20世紀(jì)40年代造型技術(shù)鑄造工藝裝備造型機(jī)精度和精度保持能力很高；造型線精度可保持1-2年；設(shè)備綜合開(kāi)工率80%；裝備全部標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、商品化精度低；精度保持能力差(小于半年)；設(shè)備綜合開(kāi)工率50%;裝備標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、商品化程度低鑄造用工藝材料質(zhì)量很高，如日本硅砂都經(jīng)過(guò)水洗，喊泥量小于0.2%質(zhì)量很差，砂只作篩分，含泥量在2%以上。1.7國(guó)內(nèi)外鑄造生產(chǎn)技術(shù)水平比較1.8砂型鑄造工藝過(guò)程n砂型鑄造基本工藝過(guò)程：造型、混砂、制芯、熔煉、清理等五大工部。n鑄造車(chē)間布置、設(shè)備也相應(yīng)分為五個(gè)工部。1.8砂型鑄造工藝過(guò)程2造型工藝及裝備砂型鑄造模具型

7、腔結(jié)構(gòu)2.1造型工藝過(guò)程n砂型的制造是整個(gè)鑄造生產(chǎn)的核心，通常需要首先確定造型工部的工藝和設(shè)備。n首先需要通過(guò)分析所生產(chǎn)的鑄件材質(zhì)、重量、尺寸大小、結(jié)構(gòu)形狀、表面質(zhì)量和其他工藝要求，以及生產(chǎn)規(guī)模（批量）等因素，從而確定將要采用的造型工藝和流程，選擇與之相適應(yīng)的造型方式和設(shè)備、模板布置、砂箱尺寸，進(jìn)而確定設(shè)備的型號(hào)規(guī)格，并為熔煉、砂處理、熔化和清理工部的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。1）砂型鑄造造型過(guò)程2.2造型方法分類(lèi)造型是砂型鑄造的重要工序，造型方法有手工造型和機(jī)器造型兩類(lèi)。l手工造型：即緊砂與起模是由人來(lái)完成的。手工造型操作靈活，工裝簡(jiǎn)單，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低，常用于單件和小批生產(chǎn)。l 機(jī)器造型能夠滿足

8、大批量、高精度的生產(chǎn)，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。2.3機(jī)器造型分類(lèi)n按照緊實(shí)形成機(jī)理不同機(jī)器造型包括震實(shí)造型機(jī)、震壓造型機(jī)、壓實(shí)造型機(jī)、射壓造型機(jī)和氣流緊實(shí)造型機(jī)五大類(lèi)。n根據(jù)其緊實(shí)原理造型機(jī)可分為震擊/震壓造型機(jī)、高壓造型機(jī)、射壓造型機(jī)、靜壓造型機(jī)、氣沖造型機(jī)等。n根據(jù)是否使用砂箱又可分為有箱造型機(jī)和無(wú)箱/脫箱造型機(jī)。1）震實(shí)造型機(jī)n型砂裝填于模板上的砂箱內(nèi)，型砂、砂箱和模樣受到反復(fù)震擊，型砂靠重力和慣性作用在模板表面得到緊實(shí)而成形。震擊緊實(shí)工作原理震擊緊實(shí)工作原理震擊緊實(shí)時(shí)的緊實(shí)度分布2)震壓造型機(jī)n型砂裝填于模板上的砂箱內(nèi)，震實(shí)緊實(shí)后在砂型背面再用擠壓方法使型砂緊實(shí)得到進(jìn)一步提高，整個(gè)砂型

9、的硬度分布也更加均勻。震壓造型的工作示意圖Z145型震壓造型機(jī) 1機(jī)身2按壓閥3起模同步架4震壓氣缸5起模導(dǎo)向桿6起模頂桿7起模液壓缸8震動(dòng)器9轉(zhuǎn)臂動(dòng)力缸10裝臂中心軸11墊塊12壓板機(jī)構(gòu)13工作臺(tái)14起模架3)壓實(shí)/高壓造型機(jī)(1)(1)平板壓實(shí)緊實(shí)原理平板壓實(shí)緊實(shí)原理 壓實(shí)緊實(shí)圖 不同型砂的壓實(shí)緊實(shí)曲線借助壓力將輔助框內(nèi)的型砂壓入砂箱內(nèi)而使型砂得到緊實(shí)。多觸頭高壓造型工藝過(guò)程a)準(zhǔn)備加砂b)加沙c)壓實(shí)d)脫模e)推出鑄型1-砂斗2-多觸頭3-填砂框（輔加框）4-砂箱5-模板6-掛砂板(2) (2) 多觸頭壓實(shí)多觸頭壓實(shí)圖2-38 多觸頭壓頭 （a）壓實(shí)前 （b）壓實(shí)后 1-小液壓缸 2-

10、多觸頭 3-輔助框 4-模樣 5-砂箱圖平壓板壓實(shí)后砂型內(nèi)緊實(shí)度分布情況 1砂型中心部分 2靠近箱壁或落箱角處(3)典型的多觸頭高壓微震造型機(jī)的結(jié)構(gòu) 圖 高壓微震造型機(jī)的結(jié)構(gòu) 1-壓實(shí)缸 2-壓實(shí)活塞 3-立柱 4-模板穿梭機(jī)構(gòu) 5-震動(dòng)器 6-工作臺(tái) 7-模板框 8-加砂斗 9-壓頭移動(dòng)缸 10-橫梁 11-導(dǎo)軌 12-緩沖器13-多觸頭壓頭 14-輔助框 15-邊輥道 16-模板夾緊器 17-氣動(dòng)微震缸 18-機(jī)座n多觸頭壓頭n多觸頭壓頭是由許多小的壓頭組裝成為一個(gè)壓頭體。n一個(gè)壓頭體上觸頭的數(shù)目，在20l20個(gè)之間，甚至更多。n觸頭一般呈矩形，單個(gè)觸頭邊長(zhǎng)100200mm，相鄰兩觸頭之間

11、的間隙為610mm。邊觸頭外緣與砂箱內(nèi)壁之間應(yīng)有1015mm的間隙。n多觸頭大都用油壓缸推動(dòng)，其作用方式可以分成主動(dòng)式及浮動(dòng)式兩種。n主動(dòng)式多觸頭n主動(dòng)式多觸頭指在其工作過(guò)程中觸頭由獨(dú)立的油壓推動(dòng)主動(dòng)加壓的結(jié)構(gòu)。n浮動(dòng)式多觸頭n其工作的特點(diǎn)是：在壓砂過(guò)程中，多觸頭本身并不采用液壓驅(qū)動(dòng)，而是由向上運(yùn)動(dòng)的砂型接觸多觸頭時(shí)，產(chǎn)生壓力，實(shí)現(xiàn)壓實(shí)。n浮動(dòng)式多觸頭壓頭有彈簧復(fù)位和補(bǔ)償液壓缸復(fù)位等幾種n提高邊觸頭壓砂力的方法n1)把位于四周的邊觸頭做成帶凸棱的；n2)使邊觸頭的截面積小一些；n3)對(duì)于主動(dòng)式多觸頭、可將邊觸頭后面的油缸另接一條較高的油壓回路。4）射壓造型機(jī)（1 1）射砂緊實(shí)方法）射砂緊實(shí)方法

12、圖圖 射砂機(jī)構(gòu)示意圖射砂機(jī)構(gòu)示意圖 1射砂筒 2射腔 3射砂孔 4排氣塞 5砂斗 6加砂閘板 7射砂閥 8貯氣包 9射砂頭 10射砂板 11芯盒 12工作臺(tái)n首先用低壓射砂，然后再用高壓壓實(shí)。采用該法生產(chǎn)的砂型緊實(shí)度高，均勻性好，生產(chǎn)率高。n適用于中小鑄件的大批量生產(chǎn)。如果所生產(chǎn)的鑄件無(wú)砂芯或少砂芯，則設(shè)備的高生產(chǎn)率特點(diǎn)可以得到充分發(fā)揮。a.工作流程b. 垂直分型無(wú)箱射壓造型機(jī)結(jié)構(gòu)垂直分型無(wú)箱射壓造型機(jī) 1射砂筒 2加砂口 3射砂閥 4貯氣包 5主液壓缸 6導(dǎo)桿 7機(jī)座 8正壓板 9造型室5)氣流緊實(shí)造型機(jī)n氣流緊實(shí)造型機(jī)分為氣流沖擊造型機(jī)和靜壓造型機(jī)兩種。n靜壓造型機(jī)加砂后先用壓縮空氣進(jìn)行預(yù)

13、緊實(shí)，然后再用壓頭壓實(shí)成型。此種造型機(jī)生產(chǎn)的砂型緊實(shí)度高，均勻性好，鑄件工藝出品率高，噪聲低，適合生產(chǎn)復(fù)雜鑄件，可組成自動(dòng)線進(jìn)行大批量生產(chǎn)。n氣流沖擊造型機(jī)加砂后利用壓縮空氣快速釋放產(chǎn)生的強(qiáng)烈沖擊波使型砂得到緊實(shí)。該種造型機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能好少，生產(chǎn)率高，砂型透氣性好。適用于中小型鑄件的大批量生產(chǎn)，并可組成自動(dòng)化生產(chǎn)線。(1) 靜壓造型機(jī) 氣流滲透實(shí)砂法氣流滲透實(shí)砂法的工作原理a.氣流滲透緊實(shí)方法，是用快開(kāi)閥將貯氣罐中的壓縮空氣引至砂箱的砂粒上面，使氣流在較短的時(shí)間內(nèi)透過(guò)型砂，經(jīng)模板上的排氣孔排出。b.靜壓造型機(jī)的工作過(guò)程靜壓造型機(jī)的工作原理c. 靜壓緊實(shí)的鑄型強(qiáng)度分布靜壓緊實(shí)的鑄型強(qiáng)度分布靜壓緊

14、實(shí)的鑄型強(qiáng)度分布(2) 氣沖造型機(jī) a.氣流沖擊緊實(shí)是先將型砂填入砂箱內(nèi)，然后壓縮空氣在很短的時(shí)間內(nèi)（1020ms）以很高的升壓速度（dp/dt=4.522.5MPa/s）作用于砂型頂部，高速氣流沖擊將型砂緊實(shí)，其工作原理如圖所示。氣流沖擊緊實(shí)過(guò)程示意圖b.氣沖緊實(shí)的工作原理氣沖緊實(shí)的工作原理氣沖緊實(shí)的砂型強(qiáng)度分布c.氣沖裝置（關(guān)鍵部件）BMD液控柵格式氣沖裝置結(jié)構(gòu)圖 BMD液控柵格式氣沖裝置結(jié)構(gòu)圖 1-貯氣室 2-氣動(dòng)鎖緊凸輪 3-控制閥盤(pán)啟閉的液壓缸 4-活塞 5-控制閥盤(pán)啟閉的氣缸 6-活塞桿 7-動(dòng)閥板 8-定閥板 9-預(yù)填框 10-砂箱 11-模板 柵格式氣沖造型機(jī)的結(jié)構(gòu) 1- 底座

15、 2-液壓舉升缸 3-機(jī)座 4-支柱 5-輔助框輥道及驅(qū)動(dòng)電機(jī) 6-氣沖閥 7-氣動(dòng)安全鎖緊缸 8-膠膽閥 9-阻流板 10-輔助框 11-砂箱 12-模樣及模板框 13-工作臺(tái) 14-模板輥道n起模機(jī)構(gòu)大多數(shù)采用液壓或氣壓油傳動(dòng)，以取得起模平穩(wěn)，而且起模的速度可以調(diào)節(jié)。n起模的方式有頂箱起模及翻轉(zhuǎn)起模兩種。n(1)頂箱起模就是在造型完畢后，砂型不經(jīng)翻轉(zhuǎn)，將模樣自砂型中起出?？梢杂许敆U和托箱二種方法。2.4造型機(jī)起模機(jī)構(gòu)和起模方式n頂桿起模模板不動(dòng)，砂箱向上運(yùn)動(dòng)n托箱法：回程起?；蚵┠７╪砂箱不動(dòng)，模板向下運(yùn)動(dòng)(2)翻轉(zhuǎn)起模對(duì)于有大的砂胎的砂型，常用翻轉(zhuǎn)起模法。翻轉(zhuǎn)法起模按結(jié)構(gòu)還可以分為轉(zhuǎn)臺(tái)法

16、及翻臺(tái)法2.5造型生產(chǎn)線 造型生產(chǎn)線是根據(jù)生產(chǎn)鑄件的工藝要求，將造型機(jī)和輔助機(jī)械（如翻箱機(jī)、合型機(jī)、壓鐵機(jī)、捅箱機(jī)、落砂機(jī)等）按照工藝流程用運(yùn)輸機(jī)械（鑄型輸送機(jī)、輥道等）連接起來(lái)，并采用一定的控制方法組成的機(jī)械化或自動(dòng)化造型生產(chǎn)體系。 （1 1）造型生產(chǎn)線的輔機(jī)）造型生產(chǎn)線的輔機(jī) 在造型生產(chǎn)線上，為完成整個(gè)工藝過(guò)程須設(shè)置必要的輔助機(jī)械，如翻箱機(jī)、扎氣孔機(jī)、合型機(jī)、捅箱機(jī)等。（2 2）鑄型輸送機(jī)）鑄型輸送機(jī) 鑄型輸送機(jī)是造型生產(chǎn)線各工序之間的主要運(yùn)輸連接設(shè)備，常見(jiàn)的鑄型輸送機(jī)有水平連續(xù)式水平連續(xù)式、脈動(dòng)式脈動(dòng)式和間歇式鑄型間歇式鑄型輸送機(jī)。1）封閉式多觸頭高壓造型自動(dòng)線1-落砂機(jī)2-壓鐵機(jī)3-砂

17、型傳送啉板帶4-砂型推送裝置5-移箱捅箱機(jī)6-分箱機(jī)7-上主機(jī)8-下箱提升機(jī)9下主機(jī)10-小車(chē)清掃機(jī)11-下箱落箱機(jī)12-下箱翻轉(zhuǎn)機(jī)器13-合箱機(jī)14-鑄工輸送帶15-上箱翻轉(zhuǎn)機(jī)16-通風(fēng)冷卻除塵罩2）開(kāi)放式機(jī)械化造型線1-造型機(jī)2-單軌吊3-回箱軌道4-分箱機(jī)5-落砂裝置6-落砂機(jī)7-過(guò)度小車(chē)8-砂型輸送帶9-單梁天車(chē)單主機(jī)布置的靜壓造型線1-搬運(yùn)小車(chē)2-落砂篩3-捅箱機(jī)4-分箱機(jī)5-刷箱機(jī)6-造型機(jī)7-砂型輸送帶8-鑄工小車(chē)臺(tái)面清掃機(jī)9-造型滾道10-翻轉(zhuǎn)機(jī)11-下箱移箱機(jī)12-上箱移箱機(jī)13-銑澆口機(jī)14-鉆通氣孔機(jī)15-上箱滾道16-下芯機(jī)17-合箱機(jī)18-冷卻帶19-澆注段3造型材料

18、及砂處理設(shè)備n概論n砂處理工藝流程n砂處理設(shè)備3.1概論3.1.1型、芯砂構(gòu)成型型 砂砂稀釋劑稀釋劑原原 砂砂粘結(jié)劑粘結(jié)劑鉻鐵礦砂鉻鐵礦砂水溶劑水溶劑粘土粘土水玻璃水玻璃樹(shù)脂樹(shù)脂石英砂石英砂鋯英砂鋯英砂型砂結(jié)構(gòu)示意圖1-耐火材料沙粒2-微孔3-附加物4-粘結(jié)劑3.1.2鑄型工作條件及其與金屬的相互作用1-背砂層2-砂型接觸區(qū)3-金屬氧化層4-合金凝固層5-合金液3.1.2鑄型與金屬的相互作用n熱作用。高溫液態(tài)金屬澆入鑄型后，由于金屬與鑄型間存在很大的溫差而發(fā)生強(qiáng)烈的熱交換。若鑄型接觸區(qū)與內(nèi)層分離或出現(xiàn)表面掉砂，則有可能導(dǎo)致表面產(chǎn)生夾砂或表面縮沉等缺陷。n機(jī)械作用。在澆注過(guò)程中，液態(tài)金屬會(huì)對(duì)鑄型

19、型壁產(chǎn)生沖擊和沖刷作用，鑄型還將承受液態(tài)金屬的靜壓力。鑄件凝固收縮時(shí)也將受到鑄型和砂芯的機(jī)械阻礙作用。這些力的作用有可能造成鑄件砂眼、裂紋、變形及尺寸超差等缺陷。n化學(xué)作用。液態(tài)金屬對(duì)鑄型的熱作用將使鑄型在高溫下析出氣體，引起鑄型中各種附加物、有機(jī)物的燃燒、分解和升華，可能使鑄件產(chǎn)生氣孔。1)型砂、芯砂應(yīng)具有一定的強(qiáng)度具有一定的強(qiáng)度(濕態(tài)抗拉強(qiáng)度或干態(tài)抗拉強(qiáng)度等)，保證在造型、合型、搬運(yùn)和澆注過(guò)程中不變形，不損壞。2)良好的透氣性良好的透氣性。這樣可以保證在液態(tài)金屬作用下，鑄型和型芯中產(chǎn)生的氣體能夠通過(guò)砂粒間的空隙順序排除型(芯)外，以消除或減少鑄件中的氣孔缺陷。3)對(duì)鑄件收縮的可退讓性（或容

20、讓性）可退讓性（或容讓性）。這是由于鑄件在凝固和隨后的冷卻過(guò)程中將伴隨有體積和尺寸的收縮。為了不使鑄件出現(xiàn)裂紋和殘余變形，要求鑄型在高溫下可以喪失部分強(qiáng)度。4）一定的耐火度和化學(xué)穩(wěn)定性一定的耐火度和化學(xué)穩(wěn)定性。保證在高溫液態(tài)金屬作用下，造型材料不軟化；不與液態(tài)金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；不產(chǎn)生或少產(chǎn)生反應(yīng)性氣體。5）良好的工藝性能良好的工藝性能，即在造型、制芯時(shí)不粘模，具有好的型(芯)砂流動(dòng)性和可塑性；在鑄件落砂和清理時(shí)具有良好的出砂性。6）對(duì)于鋁、鎂合金生產(chǎn)條件下，還要求造型材料具有保護(hù)性還要求造型材料具有保護(hù)性，以防止合金在澆注和凝固過(guò)程中氧化、燃燒。3.1.3造型材料性能的基本要求3.2 型砂制備

21、工藝流程圖型砂制備工藝流程圖3.3 砂處理裝備砂處理裝備概述砂處理裝備概述砂處理裝備，一般包括舊砂的回用（或再生）處理裝備回用（或再生）處理裝備、混砂裝備混砂裝備、搬運(yùn)及搬運(yùn)及輔助裝備輔助裝備等。舊砂回用裝備舊砂回用裝備的主要功能是：去除舊砂中的金屬屑、雜質(zhì)灰塵、降溫冷卻及貯藏等。再生裝備再生裝備主要用于：化學(xué)粘結(jié)劑砂（樹(shù)脂砂和水玻璃砂等），其作用是去除包覆在砂粒表面的殘留粘結(jié)劑膜?；焐把b備混砂裝備則是：完成砂、粘結(jié)劑及附加物等的稱(chēng)量和混制，獲得滿足造型要求的高質(zhì)量型砂。1)舊砂破碎設(shè)備粘土砂濕型舊砂塊破碎設(shè)備主要有雙輪破碎機(jī)和片擊破碎機(jī)兩種。S35系列雙輪松砂破碎機(jī)S35系列雙輪破碎機(jī)結(jié)構(gòu)圖

22、1-電動(dòng)機(jī)2-除塵口3-鏈條4-后導(dǎo)料板5-松散輪6-前導(dǎo)料板S37系列片擊式破碎機(jī)單轉(zhuǎn)子片擊式破碎機(jī)1-機(jī)座2-電動(dòng)機(jī)3-抽風(fēng)口4-進(jìn)料口5-錘子 對(duì)于混雜在舊砂中的斷裂澆冒口、飛邊、鐵豆等鐵磁性物質(zhì)可用磁分離磁分離的方法去除。 對(duì)于沒(méi)有磁性的金屬、砂芯芯頭等則可用篩分篩分的方法去除。 常用的磁分離設(shè)備有：磁分離滾筒、磁分離帶輪和帶式磁分離機(jī)三種； 常用的篩分裝置有：滾筒篩砂機(jī)、擺動(dòng)篩砂機(jī)、振動(dòng)篩砂機(jī)等。2）夾雜物分離設(shè)備(1) 常用的磁分離設(shè)備：(2)常用篩分設(shè)備n滾筒篩砂機(jī)S41系列雙層多角滾筒篩砂機(jī)S41系列滾筒篩砂機(jī)1-電動(dòng)機(jī)2-減速器3-除塵口4-進(jìn)料口5-底座6-滾筒n振動(dòng)篩砂機(jī)

23、ZS系列直線振動(dòng)篩ZS系列直線振動(dòng)篩外形圖1-振動(dòng)電動(dòng)機(jī)2-篩箱3-活動(dòng)蓋板4-木楔5-吸塵口6-進(jìn)料口7-篩網(wǎng)8-減震彈簧3）舊砂冷卻裝備熱舊砂增濕攪拌器砂冷卻器抽風(fēng)除塵系統(tǒng)鼓風(fēng)系統(tǒng)濕熱舊砂冷舊砂自動(dòng)化造型生產(chǎn)線的型砂使用頻率很高，澆注后型砂溫度升高，必須對(duì)舊砂進(jìn)行冷卻。加水冷卻的實(shí)質(zhì)是利用砂中水分蒸發(fā)時(shí)吸收熱量的原理使砂子降溫。舊砂冷卻系統(tǒng)組成示意圖GLQ21落砂冷卻滾筒回轉(zhuǎn)冷卻滾筒冷卻滾筒（1）雙盤(pán)冷卻器S8340雙盤(pán)冷卻器1-下圍圈2-下圍圈3-風(fēng)帶4-卸砂門(mén)5-左減速器6-潤(rùn)滑系統(tǒng)7-右減速器8-攪拌裝置9-加水系統(tǒng)振動(dòng)沸騰冷卻：SKA系列振動(dòng)沸騰冷卻裝置結(jié)構(gòu)圖1-料斗2-料位計(jì)3-

24、帶式給料機(jī)4-鼓風(fēng)機(jī)5-振動(dòng)沸騰床6-帶式輸送機(jī)7-砂流量計(jì)8-溫度傳感器9-除塵管10-加水噴頭11-溫度傳感器4) 混砂裝備（1 1）粘土砂混砂機(jī)）粘土砂混砂機(jī) 粘土砂混砂機(jī)，按混砂裝置可分為：碾輪式、轉(zhuǎn)子式、擺輪式、葉片式、逆流式等?；焐皺C(jī)對(duì)混制粘土砂的要求是:將各種成分混合均勻，使水分均勻濕潤(rùn)所有物料；使粘結(jié)劑膜均勻地包覆在砂粒表面；將混砂過(guò)程中產(chǎn)生的粘土團(tuán)破碎，使型砂松散?；焐把b備是自動(dòng)化砂處理系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，應(yīng)根據(jù)鑄件大小、造型方法、型砂類(lèi)型、粘結(jié)劑等來(lái)選擇合適的混砂裝備?；焐把b備種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)各異。碾輪式混砂機(jī)碾輪式混砂機(jī): :是目前使用最廣泛的混砂裝備是目前使用最廣泛的混砂

25、裝備之一之一 轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)（S1420A）n轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)是根據(jù)強(qiáng)烈攪拌原理設(shè)計(jì)的，主要混砂機(jī)構(gòu)是高速轉(zhuǎn)動(dòng)的混砂轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子上的葉片迎著砂的流動(dòng)方向，對(duì)型砂施以沖擊力，使砂粒間彼此碰撞、混和，使粘土團(tuán)破碎、分散；旋轉(zhuǎn)的葉片同時(shí)對(duì)松散的砂層施以剪切力，使砂層間產(chǎn)生速度差，砂粒間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，互相摩擦，將各種成分快速地混合均勻，在砂粒表面包覆上粘土膜。（2 2）化學(xué)粘結(jié)劑砂混砂機(jī)）化學(xué)粘結(jié)劑砂混砂機(jī) 用于化學(xué)粘結(jié)劑如樹(shù)脂、水玻璃砂的混砂機(jī)有雙螺旋連續(xù)式混砂機(jī)和球形混砂機(jī),只要求充分?jǐn)嚢琛?球形混砂機(jī)球形混砂機(jī)1 1轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 2 2球型外殼球型外殼 3 3攪拌葉片攪拌葉片 4 4反射葉片反射葉片 5 5卸料

26、門(mén)卸料門(mén)6）松砂設(shè)備S32葉片松砂機(jī)S3212葉片式松砂機(jī)1-電動(dòng)機(jī)2-進(jìn)料口3-葉片4-鐵鏈5-底座7) 7) 一個(gè)組成簡(jiǎn)單（典型）的粘土舊砂處理系統(tǒng)一個(gè)組成簡(jiǎn)單（典型）的粘土舊砂處理系統(tǒng) 8) 舊砂回用系統(tǒng)的自動(dòng)化重點(diǎn)是: 舊砂冷卻,即即 n為提高舊砂的冷卻效率，普遍的方法是采用增濕冷卻增濕冷卻方法；n因此，在自動(dòng)化的舊砂回用系統(tǒng)中須設(shè)置型砂溫度傳感器、水分傳感器、加水裝置、攪拌裝置、除塵裝置等。n而型砂混制系統(tǒng)的自動(dòng)化重點(diǎn)則是型砂性能的控制，其主要控制對(duì)象是以型砂緊實(shí)率為中心的型砂性能在線檢測(cè)裝置、水分檢測(cè)裝置、加水裝置等。LIPPKE公司型砂性能在線監(jiān)測(cè)儀及砂處理系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng)

27、a砂型性能監(jiān)測(cè)儀b砂處理計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng)4合金熔煉工藝與設(shè)備n合金熔煉任務(wù)；n合金熔煉與澆注；n合金熔煉設(shè)備。4.1合金熔煉的任務(wù)n鑄造生產(chǎn)中很少采用純金屬，而是采用各種合金。其中有鑄鐵、鑄鋼、鑄銅合金、鑄鋁合金等，鑄鐵和鑄鋼是最重要的品種。n熔化熔化是金屬液態(tài)成形的首要環(huán)節(jié)，其任務(wù)是其任務(wù)是提供提供高質(zhì)量的金屬液體。高質(zhì)量的金屬液體。合格、高質(zhì)量液態(tài)金屬的三要求：具有所需要的溫度;雜質(zhì)含量低;具有所要求的化學(xué)成分.4.2合金澆注n澆注把液態(tài)金屬澆入鑄型的過(guò)程稱(chēng)為澆注。澆注時(shí)必須注意以下問(wèn)題：控制澆注溫度；控制充型速度；澆注時(shí)，不允許斷流，故金屬液量不夠時(shí)不應(yīng)澆注；應(yīng)注意擋渣；及時(shí)點(diǎn)燃從砂型

28、中逸出的氣體，以防CO等有害氣體污染空氣及形成氣孔。 鑄鐵的熔煉及澆注，應(yīng)保證在規(guī)定的化學(xué)成分和合適的溫度下進(jìn)行。（以沖天爐熔煉鑄鐵為例） 熔煉爐料生鐵錠、回爐鐵、廢鋼等金屬料。配以硅鐵、錳鐵等調(diào)整其比例可得到一定含碳量和化學(xué)成分的鑄鐵。鑄鐵合金的熔煉及澆注 燃料常用燃料為焦炭。 熔劑常用熔劑有石灰石（CaCO3）或瑩石（CaF2），其目的為造渣。 澆注溫度在一定的溫度范圍內(nèi)，澆注溫度越高，合金液體的流動(dòng)性越好。但當(dāng)超過(guò)一定界限后由于合金液體吸氣多，氧化嚴(yán)重，流動(dòng)性反而降低。澆注溫度一般控制在液相線以上，約有150的過(guò)熱度。 共晶鑄鐵：1150 1300 鑄 鋼：1520 16204.3合金熔

29、化裝備n根據(jù)合金材料可選擇不同的金屬熔化方法：不同的金屬熔化方法：鑄鐵合金廣泛采用沖天爐沖天爐熔化鑄鋼常用電弧爐或感應(yīng)電爐電弧爐或感應(yīng)電爐熔煉鋁合金常用電阻爐電阻爐或油氣爐油氣爐熔化等n金屬的熔化裝備一般應(yīng)包括三大部分：三大部分：熔化爐、輔助裝備（如配料加料裝備等）、澆注裝備。5制芯工藝與設(shè)備n砂芯通常用于形成鑄件內(nèi)腔或空洞，而砂型則形成鑄件外形。n砂芯一般單獨(dú)制度，然后用手工或下芯機(jī)放置到造好的鑄型中。n澆注后砂芯除芯頭部分外，其余部分都被液態(tài)金屬所包圍，因此砂芯需要比鑄型有更高的常溫干強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度。5.1制芯工藝過(guò)程芯砂成形砂芯脫模修補(bǔ)加熱固化芯砂成形砂芯固化脫模修補(bǔ)組芯涂料烘干烘干涂料

30、烘烤檢驗(yàn)下芯5.2制芯設(shè)備的類(lèi)型(按砂芯硬化方式分類(lèi))n殼芯機(jī)；芯盒加熱到230-290，砂芯僅外表面受熱硬化；n熱芯盒制芯機(jī)。芯盒必須加熱到200-250；n溫芯盒制芯機(jī)。芯盒加熱溫度低于175；n冷芯盒制芯機(jī)。砂芯無(wú)需加熱，在常溫下整體硬化；n多功能制芯機(jī)?？捎脙煞N或兩種以上的不同硬化方式制芯。1)殼芯成型工藝特征與設(shè)備（1）翻斗式殼法造型原理a) 在熱模樣上噴脫模劑b)模樣翻轉(zhuǎn)到翻斗上夾緊c)結(jié)殼d)結(jié)殼后復(fù)位e)殼型仍附在模樣上并移到烘干爐硬化f)脫殼、頂出取走殼型K8系列殼型機(jī) 殼芯機(jī)基本上是利用吹砂原理制成的。其過(guò)程如圖所示，依此經(jīng)過(guò)芯盒合攏、翻轉(zhuǎn)吹砂、加熱結(jié)殼、回轉(zhuǎn)倒出余砂、芯盒

31、分開(kāi)取芯等工序。圖 殼芯機(jī)工作原理示意圖 a）起始位置 b） 芯盒合攏吹砂斗上升 c）翻轉(zhuǎn)吹砂加熱結(jié)殼 d）轉(zhuǎn)回?fù)u擺倒出余砂 e）芯盒分開(kāi)頂芯取芯（2）吹砂法Z95系列殼芯機(jī)2）熱芯盒射芯熱芯盒執(zhí)行工藝過(guò)程示意圖a)關(guān)閉芯盒b)工作臺(tái)上升，射砂c)工作臺(tái)下降，砂芯固化d)開(kāi)盒，取芯1-射砂筒及射頭2芯盒3)夾緊缸4-工作臺(tái)5-砂芯6-加熱板2）熱芯盒射芯熱芯盒射芯機(jī)1振動(dòng)電機(jī)2閘板3射砂筒4射砂頭5排氣塞6氣動(dòng)托板7工作臺(tái)及其升降氣缸8底座9立柱10閘板氣缸11閘板密封圈12砂斗13減震器14排氣閥15加熱板16夾緊器17夾緊氣缸18工作臺(tái)19開(kāi)關(guān)控制器20取芯桿21砂芯22薄膜閥23芯盒2Z

32、Z86系列二工位制芯機(jī)3）冷芯盒制芯機(jī)工藝特征及設(shè)備（1）氣硬冷芯盒法使用較多的是三乙胺法，硬化速度快，硬透性好，生產(chǎn)效率高，芯盒不需加熱，芯盒成本低。原材料主要由硅砂、樹(shù)脂（酚醛樹(shù)脂和聚異氰酸酯）和催化劑（液態(tài)三乙胺）等組成。射芯機(jī)結(jié)構(gòu)與熱芯盒射芯機(jī)類(lèi)似，但增加了吹氣機(jī)構(gòu)和尾氣凈化系統(tǒng)，混砂機(jī)系統(tǒng)中原砂要求有砂溫調(diào)節(jié)器、兩種組分樹(shù)脂的加熱器，氣體發(fā)生器、壓縮空氣除濕系統(tǒng)等。z84系列冷芯盒射芯機(jī)三乙胺法制芯工藝過(guò)程a)吹砂b)吹氣硬化冷芯法制芯系統(tǒng)組成1芯砂氣力輸送裝置2、11-冷芯盒射芯機(jī)3-芯砂配送系統(tǒng)4、10-氣體發(fā)生器5、9-電氣控制系統(tǒng)6-廢砂斗7-廢砂溜槽8-混砂系統(tǒng)12-尾氣凈

33、化系統(tǒng)（2）自硬冷芯盒法將砂子、液態(tài)樹(shù)脂及液態(tài)催化劑混合均勻后，填充到芯盒（或砂箱）中，稍加緊實(shí)，即于室溫下在芯盒（或砂箱）內(nèi)硬化成型。樹(shù)脂砂可在常溫下自行硬化成形，型、芯砂有一定可使用時(shí)間，其硬化速度與強(qiáng)度受室溫、環(huán)境濕度的影響很大，生產(chǎn)效率不高，比較適合單件、小批量、多品種的中、大型鑄件型、芯生產(chǎn)。6.3西班牙Loramendi公司制芯中心Key-core系統(tǒng)工作程序（圖中數(shù)字為砂芯編號(hào)）4缸發(fā)動(dòng)機(jī)制芯中心平面布置示意圖1-冷芯盒射芯機(jī)2-芯盒自動(dòng)快換系統(tǒng)3-主機(jī)工裝檢測(cè)和服務(wù)裝置4-四套修芯板5-1號(hào)機(jī)械手6-雙層全自動(dòng)儲(chǔ)芯庫(kù)7-機(jī)械手夾具自動(dòng)更換庫(kù)8-Key-core鎖芯夾具庫(kù)9-2號(hào)

34、機(jī)械手10-key-core鎖芯機(jī)11-機(jī)械手夾具清理槽12-浸涂機(jī)13烘干爐6 鑄件落砂與清理n清理是鑄造生產(chǎn)中后處理工序，是鑄件落砂與冷卻后，清除掉本體以外的多余部分，并打磨精整鑄件內(nèi)外表面的過(guò)程。n鑄件清理方法有機(jī)械方法、物理方法和化學(xué)方法三類(lèi)?；诣T鐵清理工藝流程圖n為了優(yōu)質(zhì)高效的清理鑄件，應(yīng)從兩個(gè)方面做工作：1)采用先進(jìn)的清理工藝，并研制和使用高效的清理設(shè)備；2)精化鑄件，使生產(chǎn)出來(lái)的鑄件具有最少的清理工作量。6.1落砂n振動(dòng)落砂法，是由周期振動(dòng)的落砂柵床將鑄型拋起，然后鑄型自由下落與柵床相碰撞。如此不斷撞擊，而使砂型破壞，鑄件及型砂從砂箱中脫出，達(dá)到落砂的目的。n（1）偏心振動(dòng)落砂機(jī)

35、n（2）慣性振動(dòng)落砂機(jī)n（3）慣性撞擊式落砂機(jī)6.2鑄件清理設(shè)備(1)除芯及表面清砂設(shè)備n表面處理的目的是要去除鑄件表面的粘砂、氧化皮等雜質(zhì)，使鑄件表面露出金屬本色，并提高噴漆質(zhì)量。n所使用的干法表面清理工藝主要采用振動(dòng)清砂除芯及噴拋丸清理工藝。n鑄件由濕法向干法轉(zhuǎn)變；(1)振動(dòng)清砂除芯設(shè)備n振動(dòng)除芯，以振動(dòng)頭振擊鑄件使其內(nèi)腔的粘砂或砂芯剝離脫落出來(lái)。n對(duì)狹小的內(nèi)腔鑄件清理效果好；清砂徹底；噪聲大，粉塵多，表面質(zhì)量差。n用于帶復(fù)雜內(nèi)腔鑄件的清砂除芯和拋丸前的預(yù)清理。n振動(dòng)除芯技術(shù)經(jīng)歷了由振動(dòng)臺(tái)式到單氣動(dòng)振子整體擊振式和多振子高頻擊振式的轉(zhuǎn)變。L145型振動(dòng)除芯機(jī)1-尾架2-后夾頭3-前撞擊頭4

36、-振動(dòng)器5-啟動(dòng)推桿(2)噴、拋丸工藝設(shè)備噴拋丸表面處理工藝的原理是利用具有一定動(dòng)能的金屬或非金屬丸粒與工件相互撞擊，一部分動(dòng)能用于剝離鑄件的粘砂、氧化皮等雜質(zhì)，是鑄件呈現(xiàn)金屬本色；另一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殍T件表面的變形能，使鑄件表面具有適宜的粗糙度，增加比表面積，延長(zhǎng)涂漆壽命。在鑄件表面變形的同時(shí)，還能消除鑄件表面殘余應(yīng)力，提高疲勞強(qiáng)度，達(dá)到拋丸強(qiáng)化的目的。拋丸清理是：拋丸清理是：利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將彈丸拋向鑄件，靠彈丸的沖擊打掉鑄件表面粘砂和氧化皮。該清理方法效果好，生產(chǎn)率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，自動(dòng)化程度高，在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。其缺點(diǎn)是拋射方向不能任意改變，靈活性差。 噴丸清理是：噴丸清理是：利用壓縮空

37、氣將彈丸噴射到鑄件表面來(lái)實(shí)現(xiàn)的。噴槍的操作靈活，可清理復(fù)雜內(nèi)腔和深孔的鑄件；但生產(chǎn)效率低，工作環(huán)境惡劣，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，一般用于清理復(fù)雜鑄件或作為拋丸清理的補(bǔ)充手段。常用清理裝備的型式及其特點(diǎn)常用清理裝備的型式及其特點(diǎn) 6.3澆冒口及飛邊毛刺清理設(shè)備n澆冒口清理氣沖錘。手持式氣沖錘；機(jī)械手氣沖錘。n澆冒口液壓分離器。n氣割法去除澆冒口。n飛邊毛刺清理設(shè)備。6.4 6.4 除塵裝備除塵裝備 粉塵的危害及其最高容許濃度粉塵的危害及其最高容許濃度 （1 1）粉塵通常是指小于）粉塵通常是指小于40m的顆粒，它是污染空氣的主要因素的顆粒，它是污染空氣的主要因素之一。之一。 （2 2）人長(zhǎng)期吸入某些礦物質(zhì)

38、粉塵會(huì)導(dǎo)致塵肺（如矽肺等）。）人長(zhǎng)期吸入某些礦物質(zhì)粉塵會(huì)導(dǎo)致塵肺（如矽肺等）。 （3 3）除塵設(shè)備系統(tǒng)的作用是捕集氣流中的塵粒、凈化空氣，它主）除塵設(shè)備系統(tǒng)的作用是捕集氣流中的塵粒、凈化空氣，它主要由局部吸風(fēng)罩、風(fēng)管、除塵器、風(fēng)機(jī)等組成，其中，除塵器是系要由局部吸風(fēng)罩、風(fēng)管、除塵器、風(fēng)機(jī)等組成，其中，除塵器是系統(tǒng)中是主要設(shè)備。統(tǒng)中是主要設(shè)備。 （4 4）除塵器的結(jié)構(gòu)形式很多，可分為干式和濕式除塵器兩大類(lèi)。）除塵器的結(jié)構(gòu)形式很多，可分為干式和濕式除塵器兩大類(lèi)。常見(jiàn)的干式除塵器有旋風(fēng)除塵器和袋式除塵器兩種。常見(jiàn)的干式除塵器有旋風(fēng)除塵器和袋式除塵器兩種。 旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器 旋風(fēng)除塵器原理圖旋風(fēng)除塵器原理圖袋式除塵器袋式除塵器思考n思考如何運(yùn)用現(xiàn)代管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)鑄造生產(chǎn)的高效率生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)？n圍繞鑄件產(chǎn)品生產(chǎn)思考如何優(yōu)化鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)？