砂型铸造培训课件

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砂型铸造概述

定义与原理

砂型铸造是一种利用砂模来制造金属铸件的工艺，广泛应用于机械制造领域。熔融金属的浇注过程将熔融的金属倒入砂模中，待冷却凝固后，通过振动或敲击砂模来获取铸件。

冷却与凝固原理：金属在砂模内冷却凝固，形成铸件的形状，冷却速度对铸件质量有重要影响。

发展历程

砂型铸造技术起源于古代，最早可追溯至公元前的中国，用于制作铜器和铁器。

• 古代砂型铸造的起源：砂型铸造技术最早可追溯至公元前的中国，用于制作铜器和铁器。
• 工业革命与技术革新：18世纪工业革命期间，砂型铸造技术得到快速发展，机械化生产提高了铸造效率。
• 现代砂型铸造技术：20世纪中叶，随着计算机辅助设计（CAD）和快速原型制造技术的应用，砂型铸造进入高精度时代。

应用领域

砂型铸造广泛应用于汽车零件的生产，如发动机缸体、缸盖等关键部件。

• 汽车工业：砂型铸造技术在航空航天领域也占有一席之地，用于制造飞机和航天器的结构部件。
• 航空航天：在机械制造领域，砂型铸造用于生产各种复杂的机械零件，如齿轮、泵体等。
• 机械制造：砂型铸造技术在航空航天领域也占有一席之地，用于制造飞机和航天器的结构部件。

砂型铸造材料

砂料种类

• 石英砂：因其高耐火性和良好的流动性，是砂型铸造中最常用的砂料之一。
• 粘土砂：含有粘土成分，能提供足够的强度和稳定性，用于制作复杂的铸件模型。
• 合成砂：是由多种材料混合而成，具有更好的热稳定性和铸造性能，适用于精密铸造。

粘结剂选择

• 粘土粘结剂：传统砂型铸造中常用的粘结剂，它能提供良好的型砂强度和透气性。
• 合成树脂粘结剂：如酚醛树脂，能提供更高的强度和更好的表面光洁度，适用于复杂铸件。
• 无机粘结剂：如硅酸钠，具有良好的耐热性和化学稳定性，适用于高温铸造环境。

辅助材料介绍

• 粘结剂：如膨润土用于砂粒间的粘结，确保铸型的强度和稳定性。
• 涂料：用于砂型内表面，防止金属液与砂粒直接接触，减少铸件表面缺陷，提高铸件质量。
• 起模剂：如石蜡或油类物质涂于模具表面，便于铸型和模型的分离，保护铸型不被破坏。

砂型铸造工艺

制模过程

• 选择合适的模型材料：根据铸件的复杂度和尺寸，选择木材、塑料或金属等材料制作模型。
• 涂覆涂料：在模型表面涂上多层耐火涂料，形成坚固的外层，以承受熔融金属的压力。
• 制作模型：使用所选材料精确制作出铸件的形状和尺寸，确保模型的细节准确无误。
• 制备砂芯：根据铸件内部结构，制作砂芯，确保其强度和稳定性，防止在浇注过程中变形。

浇注技术

• 熔融金属的准备：在浇注前，需将金属材料加热至适当温度，确保其流动性，以便顺利填充模具。
• 浇注温度控制：控制浇注温度是关键，温度过高会导致铸件缺陷，过低则可能造成浇不足。
• 浇注速度与顺序：需精确控制，以避免产生气孔、冷隔等铸造缺陷。
• 浇注系统的布局：设计合理的浇注系统，包括浇口、冒口和溢流口，以确保金属液均匀填充模具。

冷却与清理

• 冷却过程：铸件在模具中冷却至一定温度后才能进行清理，以确保铸件的结构稳定。
• 去除浇口和冒口：铸件冷却后，首先需要去除浇口和冒口，这些是铸造过程中用于引入和排出金属液的通道。
• 砂型清理：使用振动、压缩空气或手工工具去除铸件表面的砂粒，确保铸件表面光滑无缺陷。
• 铸件打磨：对铸件表面进行打磨，去除表面的毛刺、飞边等铸造缺陷，提高铸件的外观和使用性能。

砂型铸造设备

主要设备介绍

• 造型机：砂型铸造的关键设备，用于快速准确地制作出砂型的形状，提高生产效率。
• 熔炼炉：用于将金属材料加热至熔融状态，是铸造过程中不可或缺的设备，确保金属质量。
• 砂处理系统：负责制备和循环使用铸造用砂，包括混砂机、砂再生设备等，保证砂型质量。
• 浇注设备：用于将熔融金属倒入砂型中，包括浇包、浇注台等，对铸件质量有直接影响。

设备操作要点

• 温度控制技巧：精确控制砂型铸造过程中的温度是关键，操作者需掌握温度调节方法，以确保铸件质量。
• 设备日常维护：定期对砂型铸造设备进行清洁和润滑，检查易损件，以保证设备的稳定运行和延长使用寿命。
• 安全操作规程：在砂型铸造过程中，操作人员必须遵守安全规程，穿戴防护装备，确保生产安全。

维护与保养

• 清洁工作：保持铸造设备的清洁，定期清理积尘和残留物，避免影响设备精度和生产效率。
• 定期检查设备：砂型铸造设备需要定期进行全面检查，确保所有部件正常运作，预防故障。
• 润滑系统保养：对设备的润滑系统进行定期保养，更换润滑油，以减少磨损，延长设备使用寿命。

砂型铸造质量控制

质量检测标准

• 尺寸精度检测：采用卡尺、三坐标测量机等工具对铸件的尺寸进行精确测量，确保符合设计规格。
• 表面质量评估：通过视觉检查、磁粉检测等方法评估铸件表面是否存在裂纹、气孔等缺陷。
• 力学性能测试：对铸件进行拉伸、弯曲、冲击等力学性能测试，以验证其强度和韧性是否达标。

常见缺陷分析

• 气孔和砂眼：在砂型铸造过程中，由于气体未能及时排出，常会导致铸件内部或表面出现气孔和砂眼缺陷。
• 缩孔和缩松：铸件冷却过程中，金属收缩不均匀会产生缩孔和缩松，影响铸件的机械性能和外观。
• 夹砂和冲砂：铸造时砂型的强度不足或金属液冲击力过大，可能会导致铸件表面出现夹砂或冲砂现象。
• 裂纹和断裂：铸件在冷却或热处理过程中，由于应力集中或材料不均匀，可能会产生裂纹甚至断裂。

质量改进措施

• 优化砂型材料配比：通过精确控制砂、粘土和水的比例，提高砂型的强度和透气性，减少铸造缺陷。
• 改进造型和制芯技术：采用先进的造型机和制芯技术，确保砂型的尺寸精度和表面光洁度，提升铸件质量。
• 实施严格的过程监控：实时监控铸造过程中的温度、压力等关键参数，及时调整以保证铸件质量稳定。
• 加强员工培训和技能提升：定期对铸造工人进行技能培训，提高他们对质量控制的认识和操作技能，减少人为错误。

砂型铸造安全与环保

安全操作规程

• 穿戴个人防护装备：在砂型铸造过程中，操作人员必须穿戴防护服、安全帽、防护眼镜和防尘口罩，以防止飞溅的金属和粉尘伤害。
• 遵守紧急应对措施：制定并熟悉紧急应对措施，包括火灾、烫伤和化学物质泄漏等情况的处理程序，确保快速有效的应急响应。
• 正确使用工具和设备：确保所有工具和设备处于良好状态，操作人员应接受专业培训，正确使用砂型铸造机械和手动工具。

环保要求与措施

• 粉尘排放控制：砂型铸造过程中产生的粉尘需通过布袋除尘器等设备进行有效控制，以减少空气污染。
• 废水处理系统：铸造车间产生的废水应通过沉淀池、过滤系统等进行净化处理，确保排放符合环保标准。
• 废砂处理与回收：铸造废砂应进行分类处理，通过热法再生或化学处理等方法回收利用，减少资源浪费。
• 噪声污染管理：采取隔音、消声等措施，对铸造设备进行降噪处理，以降低对周围环境的影响。

废弃物处理方法

砂型铸造后产生的废砂可经过筛选、净化后重新使用。