造型工艺知识

第一节　造型工艺知识

造型必须按工艺要求进行，才能获得符合铸件要求的砂型。因此造型工在操作前一定要充分了解有关工艺规程的内容，掌握工艺规程要求，才能采取合理的造型方法达到工艺的各项要求。铸造工艺就是生产的具体规程要求。铸造工艺文件主要是铸造工艺图和铸造工艺卡。

铸造工艺图是造型工人在造型过程中具体的指导文件。铸造工艺图上规定了分型面、分模面、浇注系统位置及形状、大小，工艺余量、砂芯轮廓形状和尺寸、铸肋、冷铁、造型方法及其他有关的技术要求。造型工可按工艺图制作砂型和砂芯。

铸造工艺卡以表格的形式表达有关的工艺内容。铸造工艺卡的具体内容有铸件材质和毛重、砂箱尺寸、造型材料种类、造型和造芯方法、浇注系统、浇注温度和浇注时间、压铁重量等。它分为铸造工艺卡、模样工艺卡、砂芯铸造工艺卡。

一、造型方法的选择

砂型铸造生产铸件分为手工造型和机器造型两大类。手工造型操作灵活，适应性强，工艺装备简单，应用最多。但手工造型和制芯生产率低，劳动强度大，铸件质量的保证主要取决于工人的技术水平，铸件质量不稳定。手工造型方法很多，对于某一个铸件采用什么造型方法好，要根据铸件的质量要求、形状结构复杂程度来确定。

机器造型和制芯的生产率高，质量稳定，劳动强度低。但设备和工艺装备费用高，生产准备时间长。适用于成批、大量生产。所以有条件的工厂应尽量选用机器造型和制芯。

下面举例说明手工造型方法的选择。

1.槽轮铸件造型方法的选择

如图2-1所示的槽轮铸件，其结构特点是两端大、中间小，具有两个最大截面，因此可供选择的造型方法有以下几种：

（1）多箱造型。图2-2是槽轮采用三箱造型示意图。

当生产数量少时，采用此方法，可省去一副芯盒；

图2-1　槽　轮

图2-2　槽轮用三箱造型

（a）舂制中型（b）舂制下型（c）舂制上型（d）合型后的砂型

（2）两箱造型。用砂芯来形成槽轮的外轮廓，就可以采用两箱造型，见图2-3。采用这种方法造型，模样只有一个分型面，铸件精度容易保证，造型方便，劳动生产率提高，因此，当生产数量较多时，应采用砂芯造型方法。

图2-3　槽轮用砂芯造型

图2-4　带　轮

槽轮铸件除选择上述两种造型方法外，还可采用活砂造型、实物造型等方法。

2.带轮铸件造型方法的选择

图2-4是一个带轮铸件，外圈是一个光滑的柱面。根据其特点可选择下面几种造型方法。

（1）分模造型。模样沿最大截面处分开，最大截面以下部分处在下型，以上部分处在上型，当生产数量大时，可采用此方法，便于操作。

图2-5　带轮用挖砂造型

（a）铸件（b）舂实后的下型（c）挖砂后的下型（d）合型后的上、下型

（2）挖砂造型。模样不分开，采用整体模进行挖砂造型，见图2-5。用这种方法造型，模样不易变型，强度和刚度较高，特别是当底平面高度较小、生产数量少时，便可采用此方法。

除此之外，带轮铸件还可采用假箱造型、实物造型等方法。

3.圆筒铸件造型方法的选择

如图2-6所示是一圆筒铸件，由一个大圆柱和一个小圆柱相交构成。可供选择的造型方法有以下几种。

（1）活块造型。模样沿小圆柱处拆活，采用活块造型。少量生产、手工造型可采用此方法，可省去一副芯盒。见图2-7。

图2-6　圆　筒

图2-7　圆筒用活块造型

图2-8　圆筒用砂芯造型

（2）用砂芯形成小圆柱的型线，利于起模，模样不用拆活，见图2-8。用这种方法造型，铸件精度易保证，造型操作方便，适用于大批量机器造型。但多一芯盒。

此外，圆筒铸件还可用分模造型、实物造型等。

以上简要介绍了造型方法的选择原则，实际生产中，铸件的造型方法究竟选择哪种，需要进行分析对比，综合考虑选出最佳方法。

二、造型操作要领

造型是铸造生产中一个重要而又复杂的生产环节，也是技术性很强的操作，不仅要求造型工掌握一定的理论知识，而且要有熟练的操作技巧。下面就造型操作中的填砂、舂砂、起模、修型的操作要领作简要介绍。

1．填　砂

型砂一般分为面砂、背砂。贴近模样表面填面砂，面砂后面是背砂。填砂前要检查大型模样的起模装置是否牢固；填砂时检查冷铁、浇道模样、活块等的埋放情况。填面砂时，需先用手工贴覆，然后放上背砂才开始舂砂。面砂的厚度根据铸件壁厚确定，舂实后20～30mm厚，大型铸件舂实后的面砂厚度可达100mm以上。手工舂砂时每次填砂厚度约100mm，用风动捣固器舂砂时每次填砂厚度200～250mm。

有时，对于小、中型铸件，特别是用机器造型时，采用的是性能与面砂相近的单一砂。例如：煤粉砂。采用单一砂造型，填砂就很容易进行了，生产效率很高。

2．舂　砂

合金的种类不同，砂型的种类不同，舂砂要领也不同。

(1)铸铁与有色合金件舂砂要领。舂砂前将模样、活块、浇冒口模样先用砂固定好位置，不要舂歪或移位。不易舂实的部位或模样凹陷处先用手塞紧或舂实，但不宜过硬，以防在起模时一起带出。活块的临时定位销要及时取出，避免起模时损坏砂型。有突出的砂垛处要放入木条、铁钩、铁棍等加强。对于较大铸件，有较大平面易塌箱处，舂砂前往往在砂箱带上挂上吊钩或吊棍。

舂砂时要注意排气路的设置与贯通，舂头与模样之间的砂层要保持在20mm以上，以防止损坏模样。舂砂的紧实度要均匀适当。箱带处要舂得紧些，防止塌型。下型要比上型舂得紧些，以防胀砂。干型比湿型舂得紧些。

（2）铸钢件舂砂要领。铸钢件常用型（芯）砂有粘土砂、水玻璃砂、树脂砂等，型砂不同，舂砂要领也不同。

1）粘土砂的舂砂要领。铸钢件粘土砂舂砂要领与铸铁的基本相同，但舂砂的紧实度要高得多，面砂层的硬度要求更高，背砂层也要舂得紧些，要硬到用手插钉比较困难的程度。

2）水玻璃砂舂砂要领。水玻璃砂流动性好，只要用木棒或风舂大体舂一遍即可以吹CO₂硬化。但对烘干的粘土水玻璃砂必须认真舂实。值得注意的是，为防止水玻璃砂造型翻箱时掉砂或掉模样，舂砂前在砂箱箱带上必须挂上吊钩或吊棍。模样较重时还需将模样吊在砂箱箱带上。

3）覆砂造型的舂砂要领。覆砂造型是指采用锆砂、铬铁矿砂等昂贵的面砂（厚度在15～40mm）用作大型铸钢件造型的方法。造型时，将面砂层贴覆在模样需要的部位，即砂型（芯）形成铸件的型腔表面。然后放水玻璃砂，舂制到规定的厚度便可扎气孔吹CO₂进行硬化，最后用一般背砂将砂箱填平。

3．起　模

起模时先将模样四周砂型稍作修整，压光浮砂。干型砂要将模样四周的砂型稍微压低一些，以防起模时被带起和合型时被压坏。

起模时还要松模，即让模样与型壁之间产生均匀而足够的间隙。但不能过大。松模后找出模样重心位置，小件的起模针要放在重心位置上，大件的起模吊具的合力要通过重心。起模应垂直向上，边起边敲打模样。起模动作是先缓慢上起，当模样快全部起出砂型时，应快速上升，以防模样摇摆撞坏砂型。

4．修　型

起模时带起的大块型砂，取出后仍要覆盖于原处，在覆盖前将砂型损伤处刷一薄层白泥水，覆盖后插钉加固。凡砂型损坏处，应先刷少量水，但湿型刷水一定要少。刷水后用面砂修补或加铁钉加固。大面积以及浇冒口内的尖角，两面相交的棱角必须倒成圆角。型腔内的凸台、浇口附近，大平面上，损坏修补处，型腔较薄部都要视情况插钉加固。干型型腔和芯头四周分型面上应修出1～2mm的披缝，湿型只压平不留披缝。修型过程从上至下，避免下面修好后修上面时又落下型砂。

砂型修好后要开出浇口，内浇道不要开在横浇道尽头上或上部。各浇道表面要修光滑、正确。最后扎出暗冒口和芯座上的出气孔，在型腔表面和浇冒口表面要均匀地涂刷一定厚度的涂料。芯座内不刷涂料。