砂型铸造原理和过程

使用最广泛的铸造工艺的砂型铸造使用消耗性砂模来形成可由几乎任何合金制成的复合金属部件。由于砂模必须被破坏才能将部件称为铸件，因此砂型铸造通常具有较低的生产率。砂铸造过程涉及使用炉，金属，图案和砂模。金属在炉中熔化，然后将其倒入模具形成的模具的空腔中。砂模沿着分型线分离，并且可以去除固化的铸件。下一节将对此过程中的步骤进行更详细的描述。

砂型铸造用于生产具有复杂几何形状的各种金属部件。这些部件的尺寸和重量差异很大，从几盎司到数吨不等。一些较小的砂铸件包括作为齿轮，滑轮，曲轴，连杆和螺旋桨的部件。更大的应用包括大型设备和重型机器基座的外壳。砂型铸造在生产汽车部件，如发动机缸体，发动机歧管，气缸盖和变速箱中也很常见。 砂铸工艺循环由六个主要阶段组成，如下所述。

砂型铸造过程周期：

造模：砂型铸造工艺的第一步是为铸造创造模具。在消耗性模具工艺中，必须对每个铸件执行此步骤。砂模通过将砂包装在模具的每一半中而形成。沙子包裹在图案周围，这是铸件外形的复制品。当图案被去除时，将形成将形成铸件的空腔。不能由图案形成的铸件的任何内部特征由在形成模具之前由砂制成的分离的芯形成。关于模具制造的更多细节将在下一节中描述。模具制造时间包括定位图案，包装沙子，以及去除图案。模具制造时间受零件尺寸，芯数以及砂模类型的影响。如果模具类型需要加热或烘烤时间，则模具制造时间显着增加。此外，通常将润滑剂施加到模腔的表面以便于移除铸件。润滑剂的使用也改善了金属的流动并且可以改善铸件的表面光洁度。使用的润滑剂是基于砂和熔融金属温度来选择的。

夹紧：一旦模具制作完成，必须准备浇注熔融金属。首先对模腔的表面进行润滑以便于移除铸件。然后，芯部定位，半模封闭并牢固地夹在一起。必须使半模保持牢固地关闭，以防止任何材料的损失。 浇注 - 熔融金属在炉中保持在设定温度。在模具被夹紧之后，熔融金属可以从其在炉中的保持容器中装入并倒入模具中。可以手动或通过自动化机器进行浇注。必须浇注足够的熔融金属以填充模具中的整个空腔和所有通道。填充时间非常短，以防止任何一部分金属的早期凝固。

冷却：注入模具中的熔融金属一旦进入空腔就开始冷却并固化。当整个空腔被填充并且熔融金属固化时，形成铸件的最终形状。在冷却时间过去之前，模具不能打开。可以基于铸件的壁厚和金属的温度来估计所需的冷却时间。可能发生的大多数可能的缺陷是固化过程的结果。如果一些熔融金属冷却太快，则部件可能会出现收缩，裂纹或不完整的部分。在设计零件和模具时可以采取预防措施，并在后面的章节中进行探讨。

去除：经过预定的凝固时间后，砂模可以简单地破碎，铸件被去除。这个步骤，有时称为摇摆，通常由振动机进行，该机振动沙子并从烧瓶中流出。一旦去除，铸件将可能会有一些沙子和氧化物层粘附在表面上。喷丸有时用于去除任何残留的砂，特别是内表面，并减少表面粗糙度。

修整：在冷却过程中，模具中通道的材料凝固，附着在零件上。 这种多余的材料必须通过切割或锯切手工或使用修边机从铸件中修剪。 修剪多余材料所需的时间可以根据铸件的外壳尺寸来估算。 较大的铸件将需要更长的修整时间。 这种修整产生的废料在抛砂过程中被丢弃或重复使用。 然而，废料可能需要重新调整至适当的化学成分，才能与非再循环金属组合并重新使用。

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