玉铉 - 铸造技术文档

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砂型铸造详解 ​

概述 ​

砂型铸造是最传统、应用最广泛的铸造方法，约占所有铸件产量的80%以上。它使用砂作为主要造型材料，通过制作砂型来获得铸件。砂型铸造具有成本低、适应性强、工艺灵活等优点。

基本原理 ​

砂型铸造是将熔化的金属液浇入用砂制成的铸型型腔中，待金属凝固后，去除砂型得到铸件的方法。

工艺流程 ​

模样制作 → 造型 → 合箱 → 浇注 → 冷却 → 落砂 → 清理 → 检验

砂型铸造的组成 ​

型砂 ​

型砂是砂型铸造的主要材料，由以下成分组成：

原砂：

  • 石英砂（最常用）
  • 锆砂（高温合金）
  • 铬铁矿砂（特殊要求）

粘结剂：

  • 粘土（膨润土）
  • 水玻璃
  • 树脂

附加物：

  • 煤粉（改善表面质量）
  • 淀粉（提高溃散性）
  • 木屑（增加透气性）

砂型结构 ​

主要部分：

  • 型腔 - 形成铸件外形
  • 浇注系统 - 引导金属液进入型腔
  • 冒口 - 补缩和排气
  • 芯子 - 形成铸件内腔

详细工艺流程 ​

1. 模样制作 ​

模样是制作砂型的工具，其形状与铸件相似。

模样材料：

  • 木模 - 单件小批量
  • 金属模 - 批量生产
  • 塑料模 - 轻便耐用
  • 泡沫模 - 消失模铸造

模样设计要点：

  • 加放收缩余量（1-2%）
  • 加放加工余量（2-10mm）
  • 设计拔模斜度（1-3°）
  • 考虑分型面位置

2. 造型 ​

造型是制作砂型的过程。

手工造型 ​

适用范围：

  • 单件小批量生产
  • 大型铸件
  • 复杂铸件

操作步骤：

  1. 放置模样
  2. 填砂舂实
  3. 刮平砂面
  4. 起模取出模样
  5. 修整型腔

机器造型 ​

类型：

  • 震击式 - 利用震动紧实
  • 压实式 - 机械压力紧实
  • 射压式 - 高压空气射砂
  • 抛砂式 - 抛射紧实

优点：

  • 生产效率高
  • 砂型质量稳定
  • 劳动强度低

3. 制芯 ​

芯子用于形成铸件的内腔和孔洞。

制芯方法：

  • 手工制芯
  • 机器制芯
  • 热芯盒制芯
  • 冷芯盒制芯

芯砂要求：

  • 强度高
  • 溃散性好
  • 发气量小
  • 表面光洁

4. 合箱 ​

将上下砂型合在一起，放入芯子。

注意事项：

  • 对准定位销
  • 检查型腔完整性
  • 清除杂物
  • 加重压铁（防止浮箱）

5. 浇注 ​

将熔化的金属液倒入砂型。

浇注要点：

  • 浇注温度 - 根据合金种类确定
  • 浇注速度 - 快慢适中
  • 浇注时间 - 连续不断
  • 浇注位置 - 对准浇口

常见问题：

  • 浇不足 - 温度低或速度慢
  • 冷隔 - 温度低或充型不良
  • 浇冒 - 速度过快

6. 冷却凝固 ​

金属液在砂型中冷却凝固成铸件。

凝固过程：

  1. 液态冷却
  2. 凝固过程
  3. 固态冷却

影响因素：

  • 铸件壁厚
  • 金属种类
  • 砂型温度
  • 环境条件

7. 落砂清理 ​

去除砂型，清理铸件。

落砂方法：

  • 人工落砂
  • 振动落砂
  • 水力落砂
  • 抛丸清理

清理内容：

  • 去除浇冒口
  • 清除粘砂
  • 打磨毛刺
  • 表面处理

型砂性能要求 ​

主要性能指标 ​

透气性：

  • 允许气体排出
  • 防止气孔缺陷
  • 测试：透气性指数

强度：

  • 湿强度 - 造型时不变形
  • 干强度 - 浇注时不塌陷
  • 测试：抗压强度

耐火度：

  • 抵抗高温作用
  • 防止粘砂
  • 要求：>1600℃

溃散性：

  • 铸件凝固后易于清除
  • 防止铸件开裂
  • 测试：溃散时间

可塑性：

  • 易于紧实成型
  • 表面光洁
  • 测试：可塑性指数

砂型铸造的优缺点 ​

优点 ​

  1. 适应性强

    • 各种金属材料
    • 各种尺寸铸件
    • 单件到批量

  2. 成本低廉

    • 材料便宜
    • 设备简单
    • 投资少

  3. 工艺灵活

    • 易于修改
    • 生产周期短
    • 适合试制

  4. 无尺寸限制

    • 可生产大型铸件
    • 重量从几克到几百吨

缺点 ​

  1. 精度较低

    • 尺寸精度：CT10-CT13
    • 表面粗糙度：Ra50-100μm

  2. 生产效率低

    • 砂型一次性使用
    • 手工操作多
    • 周期较长

  3. 劳动条件差

    • 粉尘污染
    • 高温作业
    • 劳动强度大

  4. 材料消耗大

    • 型砂需要处理
    • 废砂处理成本

常见缺陷及预防 ​

气孔 ​

原因：

  • 型砂透气性差
  • 浇注温度过高
  • 型砂水分过多

预防：

  • 提高透气性
  • 控制浇注温度
  • 控制型砂水分

粘砂 ​

原因：

  • 型砂耐火度低
  • 浇注温度过高
  • 紧实度不够

预防：

  • 使用耐火涂料
  • 降低浇注温度
  • 提高紧实度

砂眼 ​

原因：

  • 型砂强度不足
  • 造型不当
  • 搬运损坏

预防：

  • 提高型砂强度
  • 规范操作
  • 小心搬运

缩孔缩松 ​

原因：

  • 补缩不良
  • 冒口设计不当
  • 凝固顺序不合理

预防：

  • 合理设置冒口
  • 优化浇注系统
  • 控制凝固顺序

砂型铸造的应用 ​

适用铸件 ​

按材料：

  • 铸铁件（最多）
  • 铸钢件
  • 有色金属铸件

按尺寸：

  • 小型：几克到几公斤
  • 中型：几公斤到几吨
  • 大型：几吨到几百吨

按行业：

  • 机械制造
  • 汽车工业
  • 农业机械
  • 建筑机械

典型产品 ​

  • 发动机缸体、缸盖
  • 机床床身
  • 泵体、阀体
  • 管件、法兰
  • 齿轮箱体
  • 农机具

技术发展趋势 ​

机械化自动化 ​

  • 自动造型线
  • 机器人应用
  • 智能控制系统

环保技术 ​

  • 无机粘结剂
  • 废砂再生
  • 粉尘治理

精密化 ​

  • 精密砂型铸造
  • 3D打印砂型
  • 数字化模拟

绿色铸造 ​

  • 节能降耗
  • 清洁生产
  • 循环利用

总结 ​

砂型铸造作为最基本、最重要的铸造方法，在现代工业中仍然占据重要地位。虽然存在一些缺点，但其独特的优势使其在很多领域不可替代。随着技术进步，砂型铸造正向着机械化、自动化、精密化、绿色化方向发展。

玉铉品牌专注于砂型铸造技术的研究和应用，为客户提供高质量的铸造解决方案。

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作者：玉铉技术团队
更新时间：2026-01-30