什么是砂型铸造?

如何用砂型形成复杂铸件

浇注砂型

砂铸造 是否使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:任何在海滩上做过城堡的人都知道,沙子可以用来制作详细的形状. 但是在铸造厂, 处理熔化金属的热的, 成功必须考虑许多因素. 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,以创造具有良好的外部细节,内芯和其他形状的铸件. 几乎任何金属合金都可以砂铸.  空心是在湿润的沙子中制成的,里面填满了熔化的金属,然后让它冷却. 

什么是型砂?

与其他模具材料相比,型砂有三个重要的优点:

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

砂型铸造是为数不多的高熔点金属(如钢)的可用工艺之一, 镍, 和钛. 因为它的灵活性, 耐热性, 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倒入模具型腔来生产的. 要想选角成功, 模具型腔必须保持其形状,直到金属冷却并完全凝固. 纯沙易碎, 但型砂含有黏结物质,可以增强其耐热和保持形状的能力.

湿砂 (沙的集合物, 煤粉, 膨润土, 和水)传统上用于砂型铸造, 然而现代 化学粘合成型系统 越来越受欢迎. 最广泛使用的铸造砂是二氧化硅(SiO)2).

型砂性能

强度

砂型在机械应力条件下保持其几何形状的能力.

磁导率

在铸造过程中,砂型允许气体和蒸汽逸出的能力.

水分含量

水分含量影响模具的强度和渗透性:水分过少的模具可能会破裂, 而一个有太多水分的模具会导致蒸汽气泡被困在铸件中.

流动性

沙子在图案中填充小空洞的能力. 高流动性创造了一个更精确的模具,因此是有用的详细铸造.

晶粒尺寸

每粒沙子的大小.

粒形

这个属性根据沙粒的圆度来评估它们的形状. 铸造砂一般采用三种颗粒类:

  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 因为联锁有更大的结合强度, 但流动性和渗透性较圆粒砂差.
  3. Sub-angular谷物 是中间道路. 与圆形颗粒相比,它们具有更好的强度和更低的渗透性, 但强度较低,透气性较好.

崩散性

砂粒混合物在外力作用下坍缩的能力. 更大的模具折叠性允许金属铸件在凝固时自由收缩, 没有热撕裂或开裂的风险.

耐火材料强度

当熔化的金属倒入模具时,模具不能熔化、燃烧或破裂. 耐火强度衡量的是型砂承受极端高温的能力.

可重用性

在随后的制造操作中,型砂再利用(砂处理后)以生产其他型砂铸件的能力.

模盒填充
模具箱里装满了铸造砂.

型砂的许多性能取决于砂粒的粒度和分布:粒度越小,模具强度越高, 但粒径越大透水性越好. 细粒砂为铸件提供良好的表面光洁度, 但渗透率低, 而细粒砂的作用正好相反.

特殊添加剂或 绑定 可添加到基本集料的沙子,粘土,和水,以增加凝聚力. 这些粘合剂可以是有机的,也可以是无机的. 常见的活页夹包括谷物, 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, 和专有材料.

找到完美的组合并不容易. 砂粒骨料的某些特性是相互矛盾的:溃散性越大的型砂强度越小, 强度越大,可折叠性越小. 为了达到为特定零件和铸造应用程序提供适当属性的妥协,通常需要进行权衡. 型砂性能的精确控制是如此的重要,以至于型砂实验室已经成为现代铸造厂的一个常见的附加设备.

砂型铸造的零件

从模具盒中取出的盖板
模子从模盒中取出.

一件金属铸件是由用来生产它的模具塑造的——一个好的模具是一个好的铸件的先决条件. 模具有多个部分共同作用,影响最终bwin体育.

模具型腔是由 模式,是在砂型中形成印痕的零件的全尺寸模型. 一些内部表面不包括在图案中, 并将由单独的核心创建.

核心 是否在模具中插入砂型以成型铸件内部, 包括孔洞或通道等特征. 芯通常由型砂制成,因此可以从铸件中摇出. A 核心打印 是否将区域添加到模式、核心或模具中以定位和支持模具中的核心.

进一步的核心支持由 念珠 -固定在芯和腔表面之间的小金属件. 为了保持这种支持, 小片必须由熔化温度与铸造金属相同或更高的金属组成. 凝固后,小薄片将被封装在铸件内部.

砂芯的生产可以使用许多相同的方法与砂型:因为模具是由图案形成的, 砂芯是由a 芯盒; they are similar to a die and can be made of wood, plastic, or metal. 磁芯盒也可以包含多个空腔,以产生多个相同的磁芯.

立管 模具内是否有额外的空隙用来容纳多余的金属. 它通过向凝固收缩的型腔中注入熔融金属来防止主铸件中形成收缩空洞.

整个砂型装在一个叫做 . 在一个两部分的模具, 哪种是典型的砂型铸件, 上半部分(包含图案的上半部分), 瓶, 和核心)被称为 应对. 下半部分叫做 . 的 分型线 是线或面分开的应付和阻力.

如何制作砂型铸件

砂型铸造包括四个基本步骤:组装砂模, 将液态金属倒入模具中, 让金属冷却, 然后去掉沙子,取出铸件. 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沙子部分填充阻力. 图案、芯印、芯和浇注系统放置在分型线附近. 然后装配到拖曳器上. 额外的沙子倒在处理的一半,直到图案, 核心, 和浇注系统覆盖, 然后通过振动或机械手段将沙子压实. 多余的砂子用刮除棒去除.

现在模具成型了, 从拖曳器中除去盖板,以便从模具中提取图案.

小心地进行图案提取,以避免破坏或扭曲新形成的型腔. 这可以通过设计一个 草案:垂直于分型线的垂直锥度. 牵伸锥度通常至少为1°. 图案的表面越粗糙,提供的牵伸力就越大.

才能装上液态金属, 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,如应对绳索添加,以帮助防止跑出, 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,这样液态金属就不会通过分型线泄漏. 浇筑无瓶模具前,浇筑木材或金属 夹克 通常被放置在模具周围和重量设置在顶部,以防止应对的上升.

熔化的金属通过通气孔进入型腔 浇注系统:熔化的金属被注入模具通过 倒杯,继续向下 浇口 (浇注系统的垂直部分),然后通过浇道(水平部分). 积聚的气体和排出的空气通过 通风口. 金属从浇道进入型腔的多点称为浇道 盖茨.

铸件冷却后,从砂型中取出. 从铸件中除去砂粒的过程称为 落砂. 铸件可以手动或自动机械拆卸. 搅拌台和旋转杯是常用的.

砂型
完成了一个工程部分的处理和拖动.

根据模式的不同,这个基本过程也有不同的形式, 瓶型, 和机械化水平:

  • 台成型 适合做小的工作. 整个操作是在一个高度方便的工作台上进行的.
  • 地板成型 用于中型和大型的工作. 顾名思义,模具是在浇筑之前放在地板上的.
  • 机成型 是否用于大规模生产. 机器成型节省劳力,提供优越的精度和均匀性, 使它能够以快速的速度将公差保持在狭窄的限度内. 成型机的主要操作是对成型砂进行夯实, 把模具翻过来, 形式门, 说唱的模式和它的退出.

型砂回收

当砂粒从铸件上完全抖掉后,就会冷却并压碎砂块. 所有的颗粒和金属颗粒通常在磁场的帮助下被去除. 所有的砂和成分都用振动筛、旋转筛或振动筛进行筛分. 清洗后的砂可以重新引入型砂生产周期的开始.

成型砂在研磨机中制备,将砂、粘合剂和水混合在一起. 同时使用曝气机使砂子变松,使其更易于成型.

准备好的砂被送到成型地板, 通常用铲运车或带式输送机, where it is formed into molds; the molds may be placed on the floor or delivered by conveyors to a pouring station. 浇注后,铸件在落砂站从附着的砂中取出. 用过的沙子,反过来,通过带式输送机或其他方式返回到储存库.

铸造砂通常通过许多生产周期进行回收和再利用. 根据行业估计, 每年大约有1亿吨的沙子被用于生产. 在这个数字中, 只有四七百万吨被丢弃, 甚至这些沙子也经常被其他行业回收.

砂型成型工艺和方法

关闭模具
准备浇注的封闭砂型.

绿砂型

典型的绿砂混合物包含89%的沙子,4%的水和7%的粘土. 绿砂因其低廉的成本和稳固的整体性能而受到业界的青睐. 绿砂中的“绿”指的是浇筑过程中混合物中的水分含量.

绿砂型具有足够的强度,适用于大多数砂型铸造应用. 它们还提供良好的折叠性、渗透性和可重用性. 主要的困难在于含水量. 水分过多会造成铸件缺陷, 耐湿性取决于铸造的金属.

冷凝结过程

有时在工业砂型铸造中使用非传统粘结剂. 传统的铸造粘合剂需要加热固化, 而这些替代粘合剂与沙子混合时,在室温下化学结合-因此术语冷凝结过程. 技术先进,这些相对较新的砂型铸造工艺越来越受欢迎. 冷定型工艺比绿砂型更昂贵, 但他们生产的铸件具有非凡的尺寸精度.

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. 成型材料是干的混合物, 细硅砂,粘土含量最低,3- 8%热固性树脂(酚醛或硅脂). 当成型混合物滴到加热的模板上时, 形成了厚度约6毫米的硬壳. 为了彻底治愈外壳, 它必须加热到440至650°F(230至350吨)几分钟.

定制铸造服务

信实铸造与客户合作,为每个定制铸件设计模式和成型方法. 请求报价 了解bwin体育的选角服务如何满足您的项目要求.

相关文章

图片致谢

  • 模盒填充:OKFoundry, CC BY 2.0, via Flickr
  • 从模盒中取出的Cope: OKFoundry, CC BY 2.0, via Flickr
  • 开砂模:OKFoundry, CC BY 2.0, via Flickr
  • 闭模:OKFoundry, CC BY 2.0, via Flickr