砂型鑄造原理和過(guò)程

使用最廣泛的鑄造工藝的砂型鑄造使用消耗性砂模來(lái)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(chēng)為鑄件，因此砂型鑄造通常具有較低的生產(chǎn)率。砂鑄造過(guò)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(guò)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(chē)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(jiàn)。 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(guò)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(guò)將砂包裝在模具的每一半中而形成。沙子包裹在圖案周?chē)?，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(lèi)型的影響。如果模具類(lèi)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(lái)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?？梢允謩?dòng)或通過(guò)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(kāi)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(guò)去之前，模具不能打開(kāi)?？梢曰阼T件的壁厚和金屬的溫度來(lái)估計(jì)所需的冷卻時(shí)間。可能發(fā)生的大多數(shù)可能的缺陷是固化過(guò)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(guò)預(yù)定的凝固時(shí)間后，砂?？梢院?jiǎn)單地破碎，鑄件被去除。這個(gè)步驟，有時(shí)稱(chēng)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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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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