1.两箱整模造型 两箱整模造型过程如图1所示。两箱整模造型的特点是:模样是整体结构,最大截面在模样一端为平面;分型面多为平面;操作简单。整模造型适用于形状简单的铸件,如盘、轴承、盖类。
图1 盘类两箱整模造型过程
2.两箱分模造型 两箱分模造型的特点是:模样是分开的,模样的分开面(称为分模面)必须是模样的最大截面,以利于起模;分型面与分模面相重合。分模造型过程与整模造型基本相似,不同的是造上型时增加放上模样和取上半模样两个操作。套筒的分模造型过程如图2所示。两箱分模造型主应用于某些没有平整表面,最大截面在模样中部的铸件,如套筒、管子和阀体等以及形状复杂的铸件。
(a)造下型 (b)造上型 (c)开箱、起模 (d)开浇口、下芯 (e)合型 (f)带浇口的铸件
图2 套筒两箱分模造型过程
3.活块模造型 模样上可拆卸或能活动的部分叫活块。当模样上有妨碍起模的侧面伸出部分(如小凸台)时,常将该部分做成活块。起模时,先将模样主体取出,再将留在铸型内的活块单独取出,这种方法称为活块模造型。用钉子连接的活块模造型时,如图3所示,应注意先将活块四周的型砂塞紧,然后拔出钉子。
1-用钉子连接活块 2-用燕尾连接活块
图3 活块造型
活块造型的操作难度较大,生产率低,仅适用于单件生产。当产量较大时,可用外型芯取代活块,从而将活块造型改为整模造型,使造型容易,如图4所示。
a)取模,下芯 b)合型
图4 用外型芯做出活块
nextpage4.挖砂造型和假箱造型 有些铸件如手轮、法兰盘等,最大截面不在端部,而模样又不能分开时,只能做成整模放在一个砂型内,为了起模,需在造好下砂型翻转后,挖掉妨碍起模的型砂至模样最大截面处,其下型分型面被挖成曲面或有高低变化的阶梯形状(称不平分型面),这种方法称为挖砂造型。手轮的挖砂造型,如图5所示。
图5 手轮的挖砂造型过程
a)在假箱上造下型 b)造下型 c)起模、合型
1—下型 2—假箱 3—上型
图6 假箱造型
1—下型 2—最大分型面 3—成型底板
图7 成型底板造型
图8 带轮的三箱造型过程
图9 采用外型芯的两箱整模造型
图10 采用外型芯的两箱分模造型
三箱分模造型的操作程序复杂,必须有与模样高度相适应的中箱,因此难以应用于机器造型。当生产量大时,可采用外型芯(如环形型芯)的办法。将三箱分模造型改为两箱整模造型,如图9所示和两箱分模造型,如图10所示。以适应机器两箱造型。5.刮板造型 用与铸件截面形状相适应的特制木质刮板代替模样进行造型的方法称为刮板造型。尺寸大于500mm的旋转体铸件,如带轮、飞轮、大齿轮等单件生产时,为节省木材、模样加工时间及费用,可以采用刮板造型。刮板是一块和铸件截面形状相适应的木板。造型时将刮板绕着固定的中心轴旋转,在砂型中刮制出所需的型腔,如图11所示
(a)皮带轮铸件 (b)刮板(图中字母表示与铸件的对应部位)
(c)刮制下型 (d)刮制上型 (e)合型
图11 皮带轮铸件的刮板造型过程
6.地坑造型 直接在铸造车间的 砂地上或砂坑内造型的方法称为地坑造型。大型铸件单件生产时,为节省砂箱,降低铸型高度,便于浇注操作,多采用地坑造型。如图12所示,为地坑造型结构,造型时需考虑浇注时能顺利将地坑中的气体引出地面,常以焦炭、炉渣等透气物 料垫底,并用铁管引出气体。
图12 地坑造型结构
二、制芯 为获得铸件的内腔或局部外形,用芯砂或其他材料制成的、安放在型腔内部的铸型组元称型芯。绝大部分型芯是用芯砂制成的。砂芯的质量主要依靠配制合格的芯砂及采用正确的造芯工艺来保证。 浇注时砂芯受高温液体金属的冲击和包围,因此除要求砂芯具有与铸件内腔相应的形状外,还应具有较好的透气性、耐火性、退让性、强度等性能,故要选用杂质少的石英砂和用植物油、树脂、水玻璃等粘结剂来配制芯砂,并在砂芯内放入金属芯骨和扎出通气孔以提高强度和透气性。 nextpage形状简单的大、中型型芯,可用粘土砂来制造。但对形状复杂和性能要求很高的型芯来说,必须采用特殊粘结剂来配制,如采用油砂、合脂砂和树脂砂等。 另外,型芯砂还应具有一些特殊的性能,如吸湿性要低(以防止合箱后型芯返潮);发气要少(金属浇注后,型芯材料受热而产生的气体应尽量少);出砂性要好(以便于清理时取出型芯)。 型芯一般是用芯盒制成的,其开式芯盒制芯是常用的手工制芯方法,适用于圆形截面的较复杂型芯。其制芯过程见图13。芯盒常用的材料有木材、金属和塑料。在单件、小批量生产时广泛采用木质模样和芯盒,在大批量生产时多采用金属或塑料模样、芯盒。金属模样与芯盒的使用寿命长达10万~30万次,塑料的使用寿命最多几万次,而木质的仅1000次左右。
(a)准备芯盒 (b)夹紧芯盒,分次加入芯砂、芯骨,舂砂 (c)刮平、扎通气孔
(d)松开夹子,轻敲芯盒 (e)打开芯盒,取出砂芯,上涂料
图13 对开式芯盒制芯
以压缩空气为动力,在高频率(700~1000次/min)、低振幅(5~l0mm) 微振下,利用型砂的惯性紧实作用,同时或随后加压紧实型砂的方法。常采用两台造型机配对使用,分别在上型和下型。这种造型机噪音较小,型砂紧实度均匀,生产率高。气动微振压实造型机紧砂原理见图14所示。
a)填砂 b)振击紧砂 c)辅助压实 d)起模
图14 气动微振压实造型机的工作原理
多触头高压造型通常也配备气动微振装置,以便增加工作适应能力。
(a)原始位置 (b)压实位置
1-压实活塞 2—砂箱 3—余砂框 4—高压触头 5-多触头箱体
图15 多触头高压造型工作原理
正确地设置浇注系统,对保证铸件质量、降低金属的消耗具有重要的意义。若浇注系统开设的不合理,铸件易产生冲砂、砂眼、渣孔、浇不到、气孔和缩孔等缺陷。典型的浇注系统由外浇口、直浇道、横浇道和内浇道四部分组成,如图16所示。对形状简单的小铸件可以省略横浇道。
图16 典型浇注系统
1) 外浇口 其作用是容纳注入的金属液并缓解液态金属对砂型的冲击。小型铸件通常为漏斗状(称浇口杯),较大型铸件为盆状(称浇口盆)。 nextpage2) 直浇道 它是连接外浇口与横浇道的垂直通道。改变直浇道的高度可以改变金属液的静压力大小和改变金属液的流动速度,从而改变液态金属的充型能力。如果直浇道的高度或直径太小,会使铸件产生浇不足的现象。为便于取出直浇道棒,直浇道一般做成上大下小的圆锥形。 3) 横浇道 它是将直浇道的金属液引入内浇道的水平通道,一般开设在砂型的分型面上,其截面形状一般是高梯形,并位于内浇道的上面。横浇道的主要作用是分配金属液进入内浇道和起挡渣作用。 4) 内浇道 它是直接与型腔相连,并能调节金属液流入型腔的方向和速度、调节铸件各部分的冷却速度。内浇道的截面形状一般是扁梯形和月牙形,也可为三角形。 2. 冒口 常见的缩孔、缩松等缺陷是由于铸件冷却凝固时体积收缩而产生的。为防止缩孔和缩松,往往在铸件的顶部或厚大部位以及最后凝固的部位设置冒口。冒口中的金属液可不断地补充铸件的收缩,从而使铸件避免出现缩孔、缩松。常用的冒口分为明冒口和暗冒口。冒口的上口露在铸型外的称为明冒口,明冒口的优点是有利型内气体排出,便于从冒口中补加热金属液,缺点是明冒口消耗金属液多。位于铸型内的冒口称为暗冒口,浇注时看不到金属液冒出,其优点是散热面积小,补缩效率高,利于减小金属液消耗。冒口是多余部分,清理时要切除掉。冒口除了补缩作用外,还有排气和集渣的作用。 五、造型的基本操作 造型方法很多,但每种造型方法大都包括舂砂、起模、修型、合箱工序。 1. 造型模样 模样是铸造生产中必要的工艺装备。 用木材、金属或其它材料制成的铸件原形统称为模样,它是用来形成铸型的型腔。用木材制作的模样称为木模,用金属或塑料制成的模样称为金属模或塑料模。目前大多数工厂使用的是木模。模样的外形与铸件的外形相似,不同的是铸件上如有孔穴,在模样上不仅实心无孔,而且要在相应位置制作出芯头。 2. 造型前的准备工作 (1)准备造型工具,选择平整的底板和大小适应的砂箱。砂箱选择过大,不仅消耗过多的型砂,而且浪费舂砂工时。砂箱选择过小,则木模周围的型砂舂不紧,在浇注的时候金属液容易从分型面的交界面间流出。通常,木模与砂箱内壁及顶部之间须留有30~100mm的距离,此距离称为吃砂量。吃砂量的具体数值视木模大小而定。 使用如图17所示的造型工具可进行各种手工造型。 (2)擦净木模,以免造型时型砂粘在木模上,造成起模时损坏型腔。(3)安放木模时,应注意木模上的斜度方向,不要把它放错。
a)浇口棒 b)砂冲子 c)通气针 d)起模针 e)墁刀
f)秋叶 g)砂勾 h)皮老虎 i)砂箱 j)底板 k)刮砂板
图17 常用手工造型工具