砂型铸造是一种以砂作为主要造型材料,制作铸型的传统铸造工艺。砂型一般采用重力铸造,有特殊要求时也可采用低压铸造、离心铸造等工艺。砂型铸造的适应性很广,小件、大件,简单件、复杂件,单件、大批量都可采用。砂型铸造用的模具,以前多用木材制作,通称木模。旭东精密铸件厂为改变木模易变形、易损坏等弊病,除单件生产的砂型铸件外,全部改为尺寸精度较高,并且使用寿命较长的铝合金模具或树脂模具。虽然价格有所提高,但仍比金属型铸造用的模具便宜得多,在小批量及大件生产中,价格i优势尤为突出。此外,砂型比金属型耐火度更高,因而如铜合金和黑色金属等熔点较高的材料也多采用这种工艺。但是,砂型铸造也有一些不足之处:因为每个砂质铸型只能浇注一次,获得铸件后铸型即损坏,必须重新造型,所以砂型铸造的生产效率较低;砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同有粘土湿砂型:粘土干砂制造这种砂型用的型砂湿态水分略高于湿型用的型砂。又因为砂的整体性质软而多孔,所以砂型铸造的铸件尺寸精度较低,表面也较粗糙。不过,精密铸件厂集多年的技术积累,已大大改善了砂型铸件的表面状况,其抛丸后的效果可与金属型铸件媲美。
金属型的涂料
在金属型铸造过程中,常需在金属型的工作表面喷刷涂料。涂料的作用是:调节铸件的冷却速度;保护金属型,防止高温金属液对型壁的冲蚀和热击;利用涂料层蓄气排气。
根据不同合金,涂料可能有多种配方,涂料基本由三类物质组成:1.粉状耐火材料(如氧化锌,滑石粉,锆砂粉、硅藻土粉等);2.粘结剂(常用水玻璃,糖浆或纸浆废液等);3.溶剂(水)。具体配方可参考有关手册。
涂料应符合下列技术要求:要有一定粘度,便于喷涂,在金属型表面上能形成均匀的薄层;涂料干后不发生龟裂或脱落,且易于清除;具有高的耐火度;高温时不会产生大量气体;不与合金发生化学反应(特殊要求者除外)等。
熔模铸造又称失蜡铸造,包括压蜡、修蜡、组树、沾浆、熔蜡、浇铸金属液及后处理等工序。失蜡铸造是用蜡制作所要铸成零件的蜡模,然后蜡模上涂以泥浆,这就是泥模。泥模晾干后,再焙烧成陶模。一经焙烧,蜡模全部熔化流失,只剩陶模。一般制泥模时就留下了浇注口,再从浇注口灌入金属熔液,冷却后,所需的零件就制成了。复砂金属型涂料虽然可以降低铸件在金属型中的冷却速度,但采用刷涂料的金属型生产球墨铸铁件(例如曲轴),仍有一定困难,因为铸件的冷速仍然过大,铸件易出现白口。
我国的失蜡法至迟起源于春秋时期。河南淅川下寺2号楚墓出土的春秋时代的铜禁是迄今所知的早的失蜡法铸件。此铜禁四边及侧面均饰透雕云纹,四周有十二个立雕伏兽,体下共有十个立雕状的兽足。透雕纹饰繁复多变,外形华丽而庄重,反映出春秋中期我国的失蜡法已经比较成熟。战国、秦汉以后,失蜡法更为流行,尤其是隋唐至明、清期间,铸造青铜器采用的多是失蜡法。(4)不锈钢铸造铸件内壁和内肋的厚度一般应取相连外壁厚度的0。
制造型壳用的材料可分为两种类型,一种是用来直接形成型壳的,如耐火材料、粘结剂等;另一类是为了获得的型壳,简化操作、改善工艺用的材料,如熔剂、硬化剂、表面活性剂等。
耐火材料
熔模铸造中所用的耐火材料主要为石英和刚玉,以及硅酸铝耐火材料,如耐火粘土、铝钒土、焦宝石等。有时也用锆英石、镁砂(MgO)等。[2]
粘结剂
在熔模铸造中用得普遍的粘结剂是硅酸胶体溶液(简称硅酸溶胶),如硅酸乙酯水解液、水玻璃和硅溶胶等。组成它们的物质主要为硅酸(H2SiO3)和溶剂,有时也有稳定剂,如硅溶胶中的NaOH。
硅酸乙酯水解液是硅酸乙酯经水解后所得的硅酸溶胶模铸造中用得早、普遍的粘结剂;水玻璃壳型易变形、开裂,用它浇注的铸件尺寸精度和表面光洁度都较差。但在我国,当生产精度要求较的碳素钢铸件和熔点较低的有色合金铸件时,水玻璃仍被广泛应用于生产;砂型一般采用重力铸造,有特殊要求时也可采用低压铸造、离心铸造等工艺。硅溶胶的稳定性好,可长期存放,制型壳时不需专门的硬化剂,但硅溶胶对熔模的润湿稍差,型壳硬化过程是一个干燥过程,需时较长。
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