砂铸造|金属铸造

砂模铸造:

砂型铸造，也称为砂型铸造，是一种基于铸造的制造方法，利用砂型来制造最终产品。各种金属制品及各种成分尺寸和形状是使用这个过程生产的。从其广泛使用的背景来看，数据显示，超过一半的金属铸件是用砂型铸造制造的，约占所有金属铸件的60%。在接下来的部分中，您将了解更多关于砂铸造的六个主要阶段。

什么是砂型铸造?

砂型铸造是一种凝固过程。在铸造过程中，用沙子建造一个模具，然后将液态金属倒入模具中形成一个部件。因此，微观结构可以精细调整，如晶粒结构，相变和析出。

然而，缺陷如收缩孔隙度裂纹和偏析也与凝固密切相关。这些缺陷会导致降低机械性能．随后的热处理通常需要减少残余应力和优化机械性能．

砂型铸造使用天然或合成砂(湖砂)，其中大部分是一种称为二氧化硅(SiO2)的耐火材料。沙粒必须足够小，以便能够密集地填充;然而，颗粒必须足够大，以允许在金属浇注过程中形成的气体通过孔隙逸出。较大尺寸的模具使用绿沙(沙子，粘土和一些水的混合物)。沙子可以重复使用，多余的金属倾倒切断和重复使用也。

这个过程相当简单:你先做一个你想要铸造的图案，然后用这个图案制作一个砂型，然后把熔化的金属倒入模具中。金属凝固之后你就能得到你想要的那块了。

绿砂成型所用的砂子为至关重要的并决定铸造的有利或不利结果。在生产过程中控制公差、表面光洁度和重复性。记住，砂型铸件的公差通常比其他铸造方法宽。

齿轮，滑轮，曲轴，连杆，螺旋桨，重型机床底座等。

最常见的金属有铁、钢、青铜、黄铜和铝。该工艺是制造中到大型部件，如阀体，机车部件和工程机械。同样小部分的扣，把手，旋钮，和铰链。

砂型铸造这个过程涉及到火炉的使用、金属、花纹、砂型。金属在熔炉中熔化，然后用勺子倒入由图案形成的砂型型腔中。砂型沿分型线分离，凝固的铸件可以拆卸。

砂型铸造具有一定的特点。

• 市场上70%以上的金属铸件都是用砂型铸造法制造的。
• 砂型铸造可用于制造各种各样的物体，从小型雕塑到重量超过100吨的部分。使用这种方法，即使是最复杂的零件也可以快速完整地制造出来。
• 尺寸精度差。
• 表面光洁度差
• 它非常灵活，有潜力用于大规模制造业。

砂型铸造有着悠久而自豪的历史

砂型铸造是已知最早的铸造方法，其历史可以追溯到公元前1000多年，是已知最古老的铸造工艺。当然，工艺控制、材料替代、公差能力、制造复杂部件的能力以及各种尺寸范围都取得了重大进展。另一方面，金属行业的基本面基本保持不变。在你想要制作的组件的形式中创建一个空心，然后将熔融的金属倒入其中，完成构造。

由于几十年的发展，砂型铸造已经成为最通用的，因此，使用最广泛的金属铸造工艺今天可用的。

砂型铸造材料

砂型铸造由于其通用性，几乎可以与任何合金一起使用。铸造高熔点材料的能力，如钢、镍和钛，是砂型铸造的一个显著优势。这里列出了砂型铸造中最常用的四种材料的熔化温度，以及材料本身的熔化温度。

材料	熔化温度
铝合金	660°C
铜合金	1082°C
铸铁	1088 - 1260°C
铸钢	1371°C

砂型铸造工艺的步骤

A.制造模式-首选的最终结果

该过程使用可重用模式，该模式具有与所需最终产品相同的细节。热收缩，通常称为收缩，在设计中被容纳。

B.闸口和立管:金属输送系统

它还包括金属通道，将饲料所需的铸件产品设计带闸门和立管。因此，它将不可避免的热收缩引导到合适的地方(可能与实际预期的成品不同)，调节金属流量，以及提供必要的气体排放。

用于创建图案的材料包括木材、金属、合成材料、可膨胀聚苯乙烯(EPS)和其他材料，这些材料是根据项目的体积和公差要求选择的。

C.创建模具

在设计的周围产生了一圈耐火材料(在这种情况下，沙子)，以确保它在高温下保持稳定。被铸造后，材料必须足够坚固，以支撑液态金属的重量虽然保持抵抗与金属的相互作用，但它也必须足够脆弱，以便在铸件冷却后容易从凝固的金属中分离。

模具可以由一系列的沙子材料制成，这取决于它们的成分。沙子通常与粘土或化学物质等其他元素混合黏合剂使它更坚固，这样它就能承受压力浇注过程。

或者，模具可以由将必要的型腔直接切割成砂块，然后铸造出成品．在产品开发，这种方法通常被使用，因为设计修改可以快速地管理和执行，或者用于不经常使用的组件，以避免存储和维护物理模式。它也广泛应用于制造业。

模具通常由两部分组成:上半部分，称为“cope”，下半部分，称为“drag”。一旦沙子变硬(使用传统的/非机械的程序)，将碎片分开，并将图案从表面刮下来。耐火涂层应用于模具，以提高表面质量，并保护其免受铸造过程中浇注金属所产生的湍流．这些碎片以图案设计所创建的图案形式的空心重新组合。

模芯也可以包括在模具中，这是一种在成品中创建特定需要的内部路径的技术。

D.将金属倒入模具中

静态模具中充满了直接倒入其中的熔融金属。它填充了定义最终部分以及成品部分两侧的立管的空腔。立管提供持续的水供应液态金属去选角。由于它们的目的是最后冷却和凝固，收缩和可能的空隙集中在冒口，而不是在所需的组件。

“倾斜浇注”是一个术语，指的是许多不同的技术。为了减少铸件中的湍流，这一程序是为了使金属在铸造过程中更平稳地流入模具。减少湍流有助于防止氧化物的形成和铸造缺陷的形成。

这种方法几乎可以生产任何合金。当处理对氧极具反应性的材料时，应使用a在熔炼过程中，可采用氩气屏蔽等方法使空气远离熔融金属．

大肠洗牌

这发生在铸件变硬和冷却时，包括目标部分和完成项目所需的任何额外金属。在落砂过程中，沙子被分解并移动。这是有可能的回收大部分的沙子是在模具制造过程中使用的

F.最终操作。

浇口、流道和冒口从铸件上切割下来，如果需要，进一步的后处理步骤，如喷砂、磨削和其他程序，以完成铸件的尺寸和结构。砂型铸件有时至少需要一些进一步的加工，以达到所需的最终尺寸或公差。

热处理可用于提高零件的尺寸稳定性和机械质量。此外，还可以进行无损检测。这可能涉及使用荧光渗透剂、磁性颗粒、射线图像或其他技术进行检查。在运输之前，进行最终尺寸检查，合金测试结果和无损检测(NDT)。

砂型铸造用哪些砂?

湿砂

绿沙是指用湿沙制成的砂型，在某些圈子里也被称为粘土。由于正在将金属倒入模具中，砂型仍处于未固化状态。因为绿色砂子可重复使用，砂子铸造使用绿色砂是一种快速而经济的铸造方法。

用沙子做模具的缺点是它是软的在铸造过程中可能坍塌或移动的材料，导致演员阵容不尽如人意。另一方面，这项技术是足够可靠的，它已经持续了几个世纪，直到今天仍在使用。

硅酸钠或水玻璃

模具铸造也可以使用硅酸钠，这是一种化合物。当二氧化碳通过硅酸钠时，它可以迅速地从一个液体变成固体状态。水玻璃变成了脱水因此。当铸件内部需要一个空腔时，这个过程是非常有益的。

尽管硅酸钠可以用来形成铸件的固体芯，但它必须与其他材料结合，以便在铸件完成后将芯除去。如果结合不完美，芯可能会被困在铸件内部，使铸件无效。

树脂砂

树脂砂经过混合和加热后，固化并在模具上形成平整的表面。固体模具生产的缺陷铸件较少，但缺点是它更昂贵，生产铸件的速度更慢。而绿色砂模具树脂砂模具可以在很短的时间内制作，但需要更长的时间来制作，因为每个模具都必须结合在一起，然后燃烧才能生产正确的模具。

树脂砂的成本要高得多，即使树脂可以重复使用，也必须持续更换。结果，手术变得更加昂贵。

砂型铸造中的工装

用于形成型腔的模具是砂型铸造模具中最重要的零件。该模式是全量程模式用于创建的组件的模型砂型上的印痕。因此，某些内部表面可能被排除在图案之外，因为它们将由不同的核心组成，因此不会包括在图案中。

由于铸件在冷却和凝固时会在模腔内收缩，因此会产生比实际组件稍大一点的图案。此外，各种类似的图案可用于在砂型中产生几个压痕，从而产生多个孔，这些孔将在单个铸件中产生与用于制造的相同图案一样多的组件．

的设计的制作可以使用各种各样的材料，如木材、塑料和金属来完成。虽然经常使用木材，因为它价格便宜，形状简单，但如果暴露在极端高温或潮湿的环境中，木材可能会翘曲和弯曲。由于沙子的作用，木材也会更快地变质。虽然比金属更贵塑料，它会持续更长的时间和更大的容忍度。

该模板可重复使用，为同一组件的多个模具构造型腔，节省时间和金钱。因此，具有较长生命周期的模式将导致较低的工具成本。为了为一个零件创建一个模式，有很多可用的选项，它们分为以下几类:

坚实的模式

实体图案是一个模型被构造的组件从一块材料中。虽然它是最简单的构造，但在创建模具时可能会带来一些挑战。有必要确定分割线和流线独立的系统．当谈到几何的时候生产的基本物品在少数情况下，经常采用固定模式。

分裂模式

分隔模式表示组件作为两个不同的部分它们在模具的分型线上聚集在一起，形成一个单一的零件。当使用两部分时，可在模腔和拖腔中独立创建模腔，并可在模具组装前选择分离线。split的用法模式通常是保留给几何上有难度的零件，制造数量少到中等。

配板图案

当使用火柴盘图案时，它非常类似于分开的图案，不同的是它被贴在一个盘子的两个相对的两侧，而不是两个分开的盘子上。盘子通常由木头或金属制成。这种模式设计保证了模具孔在cope和拖动正确对齐，和流道系统可集成如果需要，可以放在火柴盘上。如果你需要生产大数字不限，配盘设计都是不错的选择。他们也是对于自动化流程很流行．

应付和拖曳模式

模具一半形成独立的另一个在应付和拖动模式，这是相同的一个匹配板设计除了图案的每一半被贴在一个不同的板和模具的一半被制成彼此分开的。这是类似于一个匹配板模式，在板是用来确保准确的对准模腔在cope和拖动，他们也可以纳入流道系统的设计。

对于较大的铸件，常要求采用凸模和拖模当时，火柴盘的设计过于笨重而不实用。此外，他们经常被雇用当加工过程机械化，生产规模更大数字。

核心盒是用于砂型铸造工艺．这种盒子，这是类似于一个模具，是用来产生砂芯，如果铸造需要他们。它可以由木材、塑料或金属制成，它的使用方式与创建核心的模式相同。芯盒也可以有许多空腔，允许同时生产许多相同的芯。

砂型铸造模具有各种形状和尺寸。

这一基本程序的变化基于模式，烧瓶类型和自动化使用的数量。例如,

台造型

长凳造型是适度工作的选择方法。整个过程是在一个工作高度合适的工作台上进行的。

地板造型

地板成型主要用于大中型建筑工程。顾名思义，模具是在浇筑混凝土之前放在地板上的。

机械造型

的机器成型过程用于大批量生产。由于机器成型减少了时间和劳动，同时还提供了改进的精度和一致性，在生产时保持严格的公差是可行的零件快速的步伐。造型机进行的基本工序是成型砂的夯实、压实翻转模具、形式门的形成、图案的敲击、图案的退出。

砂型铸造中可能出现的缺陷

缺陷	原因
未填写的部分	材料不足
	浇筑温度相当低
孔隙度	熔化温度很高
	冷却的速度并不统一
	砂的渗透性较低
热泪	冷却的速度并不均匀
表面投影	砂型内表面的侵蚀
	一个砂型裂缝，
	把模具移成两半

砂型铸造的优点:

1.模具成本低材料及设备

2.可以获得较大的铸件尺寸

3.各种各样的金属和合金(黑色和有色)可以铸造

砂型铸造的缺点:

1.粗糙表面

2.尺寸精度差

3.高加工公差

4.粗粒结构

5.有限的壁厚(2.5 - 5mm)

结论

砂型铸造法是一种灵活的、易于理解的制造技术。砂型铸造已成为铸造工艺的首选广泛应用于先进制造业随着时间的推移，工业的进程不断进步。

和其他材料与设计选择，咨询金属专家可以帮助做出最佳的金属选择。这一对话应在可行的情况下尽早进行设计过程为了最大限度地提高可制造性。然而，即使是长期以来一直以同样的方式使用金属组件的应用程序可能会对时间进行审查，以确定转换为新方法是否具有更好的性能或更具成本效益如砂型铸造，可以通过改变制造工艺来实现。

参考:

1. 重力压铸
2. 金属铸造