[科普中國(guó)]-砂模鑄造

砂模鑄造是應(yīng)用廣泛的鑄造形式。 正如名稱所示，就是用砂子制造鑄模。 砂模鑄造需要在砂子中放入成品零件模型或木制模型（模樣），然后在模樣周末填滿砂子，開箱取出模樣以后砂子形成鑄模。

簡(jiǎn)介砂模鑄造是應(yīng)用廣泛的鑄造形式。 正如名稱所示，就是用砂子制造鑄模。 砂模鑄造需要在砂子中放入成品零件模型或木制模型（模樣），然后在模樣周末填滿砂子，開箱取出模樣以后砂子形成鑄模。為了在澆鑄金屬之前取出模型，鑄模應(yīng)做成兩個(gè)或更多個(gè)部分；在鑄模制作過程中，必須留出向鑄模內(nèi)澆鑄金屬的孔和排氣孔，合成澆注系統(tǒng)。 鑄模澆注金屬液體以后保持適當(dāng)時(shí)間，一直到金屬凝固。 取出零件后，鑄模被毀，因此必須為每個(gè)鑄造件制作新鑄模。 砂模加工廠可以鑄造大型零件。 鐵鑄造、青銅鑄造、黃銅鑄造與鋁鑄造都可以使用砂模。 濕型鑄造是另一種砂模鑄造工藝，它的造價(jià)低廉，而且可以生產(chǎn)各種尺寸的零件。

模砂分類模砂的品質(zhì)直接影響到鑄件的好壞，扮演著很重要的角色。

來(lái)源不同(如河砂、湖砂等)。

顆粒形狀不同(如圓形、橢圓形、多角形等)

用途不同(如鑄鐵用、鑄銅用、鑄鋁合金用等)。

化學(xué)成分不同(如天然模砂、合成模砂、特殊模砂等)加以分類。

性質(zhì)1.透氣性(Permeability)

當(dāng)金屬溶液澆注入砂模后，熔液的高溫會(huì)將模砂中的水分蒸發(fā)成氣體。若模砂的透氣性良好，能讓這些氣體順利逸出，則可使鑄件避免氣孔等瑕疵的產(chǎn)生。

2.強(qiáng)度(Strength)

當(dāng)金屬熔液流入砂模時(shí)，砂模受熱變?yōu)楦稍铮藭r(shí)的砂粒結(jié)合強(qiáng)度亦需能抵抗金金屬容易的沖刷及壓力。

3.耐熱性(Refractoriness)

模砂在高溫時(shí)需能保有原來(lái)之物理和化學(xué)性質(zhì)，不致發(fā)生變形或熔融的現(xiàn)象。

4.細(xì)密性(Fineness )

為了得到表面光滑度較佳的鑄件，模砂需有適當(dāng)?shù)募?xì)密度以防止金屬熔液滲入模砂之間形成不良的鑄件表面。

5.崩潰性(Collapsibility)

模砂的崩潰性性良好，可使鑄件的清理和模砂的回收再處理上較為容易。

試驗(yàn)為了確認(rèn)模砂合乎所要求的品質(zhì)，需對(duì)他進(jìn)行下列的試驗(yàn)：

1.水分含量試驗(yàn)：

砂模中水分含量太少或過多，會(huì)影響砂模的強(qiáng)度和透氣性

取50克模砂加熱至完全干燥后再量一次重量，計(jì)算兩者相差值，即可求得水分含量百分比。

2.黏土含量試驗(yàn)：

模砂中之黏土含量，同樣關(guān)系著模砂的強(qiáng)度和透氣性。 取烘乾後的模砂50克，加入475cc的蒸餾水和25cc的苛性蘇打溶液，以快速拌攪機(jī)攪拌5分鐘，在加入足夠的水，待靜止10分鐘後，將水吸出，如此重覆多次後在將砂烘乾秤重，得到與原來(lái)50克重量之差額，即為黏土重量，可用此計(jì)算其百分比。

3.強(qiáng)度試驗(yàn)：

砂模結(jié)合強(qiáng)度通常以縱向抗壓強(qiáng)度為主要的測(cè)試項(xiàng)目。

測(cè)試采用彈簧加壓的手動(dòng)測(cè)試，可直接從量表上讀取試件破碎時(shí)的壓力強(qiáng)度。

砂芯為了保證鑄件的質(zhì)量，砂型鑄造中所用的型芯一般為干態(tài)型芯。根據(jù)型芯所用的粘結(jié)劑不同，型芯分為粘土砂芯、油砂芯和樹脂砂芯幾種。

粘土砂芯用粘土砂制造的簡(jiǎn)單的型芯。

油砂芯用干性油或半干性油作粘結(jié)劑的芯砂所制作的型芯，應(yīng)用較廣。油類的粘度低，混好的芯砂流動(dòng)性好，制芯時(shí)很易緊實(shí)。但剛制成的型芯強(qiáng)度很低，一般都要用仿形的托芯板承接，然后在200～300℃的烘爐內(nèi)烘數(shù)小時(shí)，借空氣將油氧化而使其硬化。這種造芯方法的缺點(diǎn)是：型芯在脫模、搬運(yùn)及烘烤過程中容易變形，導(dǎo)致鑄件尺寸精度降低；烘烤時(shí)間長(zhǎng)，耗能多。

樹脂砂芯用樹脂砂制造的各種型芯。型芯在芯盒內(nèi)硬化后再將其取出，能保證型芯的形狀和尺寸的公差。根據(jù)硬化方法不同，樹脂砂芯的制造一般分為熱芯盒制芯、殼芯和冷芯盒制芯三種方法。①熱芯盒法制芯：50年代末期出現(xiàn)。通常以呋喃樹脂為芯砂粘結(jié)劑，其中還加入潛硬化劑(如氯化銨)。制芯時(shí)，使芯盒保持在200～300℃，芯砂射入芯盒中后，氯化銨在較高的溫度下與樹脂中的游離甲醛反應(yīng)生成酸，從而使型芯很快硬化。建立脫模強(qiáng)度約需10～100秒鐘。用熱芯盒法制芯,型芯的尺寸精度比較高，但工藝裝置復(fù)雜而昂貴，能耗多，排出有刺激性的氣體，工人的勞動(dòng)條件也很差。②殼芯采用覆模砂熱法制芯，砂芯強(qiáng)度高，質(zhì)量好；③冷芯盒法制芯：60年代末出現(xiàn)。用尿烷樹脂作為芯砂粘結(jié)劑。用此法制芯時(shí),芯盒不加熱,向其中吹入胺蒸汽幾秒鐘就可使型芯硬化。這種方法在能源、環(huán)境、生產(chǎn)效率等方面均優(yōu)于熱芯盒法。70年代中期又出現(xiàn)吹二氧化硫硬化的呋喃樹脂冷芯盒法。其硬化機(jī)理完全不同于尿烷冷芯盒法，但工藝方面的特點(diǎn)，如硬化快、型芯強(qiáng)度高等，則與尿烷冷芯盒法大致相同。

水玻璃砂芯用水玻璃做黏結(jié)劑 做的砂芯可分成以下幾種：酯硬化水玻璃自硬法、水玻璃甲酸甲酯冷芯盒法1。

工藝流程制圖傳統(tǒng)方法是取得鑄造圖紙然后把圖紙送往鑄造廠。這一過程可以在報(bào)價(jià)中完成。如今，越來(lái)越多的客戶及鑄造廠商使用電腦輔助設(shè)計(jì)以代替。

模具在砂型鑄造中模具是使用木頭或者其他金屬材料制成。在這個(gè)過程中，我們要求我們的工程師，使模具尺寸略大于成品，其中的差額稱為收縮余量。其中目的是熔化金屬向模具作用以確保熔融金屬凝固和收縮，從而防止在鑄造過程中的空洞。

制芯制芯只要通過把樹脂砂粒置于模具中，以形成內(nèi)部表面的鑄件。因此芯與模具之間的空隙最終成為鑄造。

成型在熔煉成型過程中需要準(zhǔn)備模具。成型通常涉及模具的支承構(gòu)架，拉出模具使其在澆鑄過程中分離，在先前放置的芯在模具中融化然后關(guān)閉模具口。

清潔清潔的目的是去除砂粒, 打磨以及鑄件中過剩的金屬。焊接, 除砂能夠改善鑄件表面外觀
被燒毀的砂土和規(guī)模都拆除，以改善表面外觀的鑄造。過量金屬及其他冒口被清除。再近一步焊接打磨等步驟。最后檢查其缺陷及綜合質(zhì)量。

澆注位置的選擇

（1）鑄件的重要加工面應(yīng)朝下或位于側(cè)面。

（2）鑄件寬大平面應(yīng)朝下。

（3）面積較大的薄壁部分應(yīng)置于鑄型下部或垂直，傾斜位置。

(4 )容易產(chǎn)生縮孔的鑄件，應(yīng)將斷面較厚大的部分置于上部或側(cè)面。

（5）應(yīng)盡量減小型芯的數(shù)量，且便于安放,固定和排氣。

鑄型分型面的選擇1）便于起模，使造型工藝簡(jiǎn)化。

（1）分型面的選擇應(yīng)盡量避免活塊和型芯，以簡(jiǎn)化制模，造型，合型工序。

（2）為了便于起模，分型面應(yīng)選擇在鑄件的最大截面出處。

（3）分型面應(yīng)盡量平直，且數(shù)量較少。

（4）盡量使鑄件只有一個(gè)分型面，以便采用造型工藝簡(jiǎn)便的兩箱造型。

2）盡量將鑄件重要的加工面或大部分加工面、加工基準(zhǔn)面放在同一個(gè)砂箱中

3）盡量使型腔和主要型芯位于下箱[1]

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所