砂型鑄造原理和過程

使用最廣泛的鑄造工藝的砂型鑄造使用消耗性砂模來形成可由幾乎任何合金制成的復(fù)合金屬部件。由于砂模必須被破壞才能將部件稱為鑄件，因此砂型鑄造通常具有較低的生產(chǎn)率。砂鑄造過程涉及使用爐，金屬，圖案和砂模。金屬在爐中熔化，然后將其倒入模具形成的模具的空腔中。砂模沿著分型線分離，并且可以去除固化的鑄件。下一節(jié)將對(duì)此過程中的步驟進(jìn)行更詳細(xì)的描述。

砂型鑄造用于生產(chǎn)具有復(fù)雜幾何形狀的各種金屬部件。這些部件的尺寸和重量差異很大，從幾盎司到數(shù)噸不等。一些較小的砂鑄件包括作為齒輪，滑輪，曲軸，連桿和螺旋槳的部件。更大的應(yīng)用包括大型設(shè)備和重型機(jī)器基座的外殼。砂型鑄造在生產(chǎn)汽車部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，發(fā)動(dòng)機(jī)歧管，氣缸蓋和變速箱中也很常見。 砂鑄工藝循環(huán)由六個(gè)主要階段組成，如下所述。

砂型鑄造過程周期：

造模：砂型鑄造工藝的第一步是為鑄造創(chuàng)造模具。在消耗性模具工藝中，必須對(duì)每個(gè)鑄件執(zhí)行此步驟。砂模通過將砂包裝在模具的每一半中而形成。沙子包裹在圖案周圍，這是鑄件外形的復(fù)制品。當(dāng)圖案被去除時(shí)，將形成將形成鑄件的空腔。不能由圖案形成的鑄件的任何內(nèi)部特征由在形成模具之前由砂制成的分離的芯形成。關(guān)于模具制造的更多細(xì)節(jié)將在下一節(jié)中描述。模具制造時(shí)間包括定位圖案，包裝沙子，以及去除圖案。模具制造時(shí)間受零件尺寸，芯數(shù)以及砂模類型的影響。如果模具類型需要加熱或烘烤時(shí)間，則模具制造時(shí)間顯著增加。此外，通常將潤(rùn)滑劑施加到模腔的表面以便于移除鑄件。潤(rùn)滑劑的使用也改善了金屬的流動(dòng)并且可以改善鑄件的表面光潔度。使用的潤(rùn)滑劑是基于砂和熔融金屬溫度來選擇的。

夾緊：一旦模具制作完成，必須準(zhǔn)備澆注熔融金屬。首先對(duì)模腔的表面進(jìn)行潤(rùn)滑以便于移除鑄件。然后，芯部定位，半模封閉并牢固地夾在一起。必須使半模保持牢固地關(guān)閉，以防止任何材料的損失。 澆注 - 熔融金屬在爐中保持在設(shè)定溫度。在模具被夾緊之后，熔融金屬可以從其在爐中的保持容器中裝入并倒入模具中。可以手動(dòng)或通過自動(dòng)化機(jī)器進(jìn)行澆注。必須澆注足夠的熔融金屬以填充模具中的整個(gè)空腔和所有通道。填充時(shí)間非常短，以防止任何一部分金屬的早期凝固。

冷卻：注入模具中的熔融金屬一旦進(jìn)入空腔就開始冷卻并固化。當(dāng)整個(gè)空腔被填充并且熔融金屬固化時(shí)，形成鑄件的最終形狀。在冷卻時(shí)間過去之前，模具不能打開?？梢曰阼T件的壁厚和金屬的溫度來估計(jì)所需的冷卻時(shí)間?？赡馨l(fā)生的大多數(shù)可能的缺陷是固化過程的結(jié)果。如果一些熔融金屬冷卻太快，則部件可能會(huì)出現(xiàn)收縮，裂紋或不完整的部分。在設(shè)計(jì)零件和模具時(shí)可以采取預(yù)防措施，并在后面的章節(jié)中進(jìn)行探討。

去除：經(jīng)過預(yù)定的凝固時(shí)間后，砂模可以簡(jiǎn)單地破碎，鑄件被去除。這個(gè)步驟，有時(shí)稱為搖擺，通常由振動(dòng)機(jī)進(jìn)行，該機(jī)振動(dòng)沙子并從燒瓶中流出。一旦去除，鑄件將可能會(huì)有一些沙子和氧化物層粘附在表面上。噴丸有時(shí)用于去除任何殘留的砂，特別是內(nèi)表面，并減少表面粗糙度。

修整：在冷卻過程中，模具中通道的材料凝固，附著在零件上。 這種多余的材料必須通過切割或鋸切手工或使用修邊機(jī)從鑄件中修剪。 修剪多余材料所需的時(shí)間可以根據(jù)鑄件的外殼尺寸來估算。 較大的鑄件將需要更長(zhǎng)的修整時(shí)間。 這種修整產(chǎn)生的廢料在拋砂過程中被丟棄或重復(fù)使用。 然而，廢料可能需要重新調(diào)整至適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)成分，才能與非再循環(huán)金屬組合并重新使用。

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