砂型铸造,又称砂模铸造,是已知古老的铸造工艺,其历史可以追溯到公元前1000年。几个世纪发展的结果是砂型铸造是通用的,也许也是使用广泛的金属铸造方法。
湿型砂铸造不仅产品尺寸通用,而且可以生产异常复杂或精细的铸件,并且可以用来铸造几乎金属合金。
在砂型铸造铸造厂中,铁、钢、青铜、黄铜、铝、镁和其他有色合金等熔融金属通常被浇注到两件式模具中。模具是通过在终产品的图案或模型周围压实沙子(通常与粘土作为粘合剂混合并用水润湿)来制成的。分离模具并去除图案。将模具的两半放在一起,并用熔融金属填充空隙。一旦金属充分冷却,打开砂型铸造模具,取出砂子,然后取出零件。
可以同时铸造几个相同的零件,或者一系列不同的零件可以共用湿砂铸造模具。由于必须拆除砂型才能取出铸件,因此砂型铸件的生产率普遍较低。但新型树脂砂铸造模具易于制造,砂型铸造砂往往可以多次回收再利用。
砂型铸造用于生产各种具有复杂几何形状的金属零件。这些零件的尺寸和重量可能相差很大,从几盎司到几吨不等。一些较小的砂铸零件包括齿轮、滑轮、曲轴、连杆和螺旋桨。更大的应用包括大型设备和重型机器底座的外壳。
砂型铸造的先是砂型铸造模具的制作。该图案是铸件外部的复制品,其尺寸是收缩和精加工的余量。如果铸件是空心的,则会在成品中创建一个空腔来放置型芯。该图案通常由木材、塑料、金属或灰泥制成。然而,如果图案需要其他特定性能,也可以使用其他材料。确定选择哪种材料来制作模型有两个主要标准:压力砂型铸造模具制造的铸件数量以及成品铸件所需的规格。
为了在铸件内产生型腔,我们通常使用干砂型芯,在去除模型后将其插入铸件箱中。它们通常由沙子的混合物制成,与水和称为粘合剂的有机粘合剂混合,然后烘烤形成芯。这使得砂型铸造中的型芯坚固且可折叠,因此可以轻松地从成品铸件中取出它们。由于型芯是在模具中制成的,因此需要称为型芯盒的模型和模具。芯模的制作方式与铸造样式相同,但芯盒由耐用材料制成,例如金属或木材。由于型芯是用砂子制成的,重力砂型铸造模具也不能用砂子制成。
砂型铸造模具通常分为两半,模具的一侧用一种图案制成,另一侧用另一种图案制成。尽管模具可能并不总是分成两半,但这种布置提供了在铸造后进入制造模具和接触部件的简单方法。模具的顶部被称为“顶”,下半部分被称为“拖”,两者都是通过将沙子装入模型周围的容器(“烧瓶”)中制成的。操作员必须将砂子牢固地填充到每个模型中,以确保没有松散的型砂,这可以通过手工或机器来完成。冲压完成后,砂型铸造模型被移除,并将其外部轮廓留在砂中,然后砂型铸造制造商可以在砂型铸造中创建通道和连接(称为浇口/流道),并在上型中形成漏斗(称为“浇口”) ”)。这些浇口/流道和浇口对于铸造是必要的,因为流道和浇口允许金属进入模具的每个部分,而浇口则可以轻松浇注到模具中。
精密砂型铸造模具制成后,必须准备好浇注熔融金属。首先,对型腔表面进行润滑,以利于铸件的取出。润滑剂的类型取决于所使用的沙子和金属材料。然后,放置型芯并关闭半模并将它们牢固地夹在一起以形成完整的模具。在此步骤中,模具必须紧密闭合以防止材料损失。如果需要具有特定内部轮廓的型芯,则应在夹紧步骤之前将其放置在模具中,并检查所有浇口/流道是否对齐。
现在是时候将熔融金属倒入型腔中了。浇注可以手动或通过自动机器进行。将熔融金属小心地倒入/铸造到模具的浇口中,必须注入足够的熔融金属以填充整个砂型铸造型腔和模具中的所有通道,然后等待完全冷却。
“倾斜倾卸”有多种变体。此工艺的目的是使金属更顺畅地流入铸件,从而消除湍流。减少湍流有助于防止氧化物和砂型铸造缺陷。几乎合金都可以使用这种工艺生产,其中包括铁、钢、铝、青铜、镁、锌和锡。对于与氧气特别反应的材料,可以使用氩气屏蔽等程序来保持空气远离熔融金属。
注入精密砂型铸造模具的熔融金属一旦进入型腔,就会开始冷却并凝固。当整个型腔充满熔融金属并凝固时,铸件的终形状就形成了。不同类型的金属需要不同的冷却时间。所需的冷却时间可以根据铸件的壁厚和金属温度来估算。当铸造熔融金属冷却时,它将从液态返回固态。
待冷却时间结束后才能打开砂型铸造模具。大多数可能出现的缺陷是固化过程的结果。如果某些熔融金属冷却得太快,零件可能会收缩、破裂或横截面不完整。设计砂型铸造零件和模具时可以采取预防措施。
在预定的固化时间之后,可以简单地压碎铸造砂型并取出铸件。此步骤有时称为摇动,通常通过摇床操作,摇动沙子并将其从烧瓶中倒出。铸件拆除后,表面可能会粘附一些砂子和氧化层。喷砂可用于去除残留的沙子,特别是内表面的残留沙子,并降低表面粗糙度。
虽然铸造砂型型通常是可重复使用的,但已经生产出来的铸型却不能重复使用,但铸型砂可以回收利用。因此,每当砂型铸造制造公司想要使用砂型铸造来制造新的金属产品或部件时,就必须重新制造新的模具。
在熔融金属冷却期间,铸件可能会粘附到模具中的一些凝固材料上。因此,必须手动或使用切边机从铸件上切掉多余的材料。所需时间可根据铸壳尺寸估算。一般来说,较大的铸件需要较长的修整时间。修整产生的废料被丢弃或在砂型铸造过程中重新使用。然而,在将废料与不可回收的金属混合并重新使用之前,可能需要将它们重新调整到适当的化学成分。
根据终砂型铸造成品的预期用途,可以对铸件进行抛光或精加工。可以采用不同级别的表面光洁度来去除铸件表面上的残余粗糙度。作为专业的砂型铸造制造商,一飞可以提供原始铸件或即用型铸件,也可以添加第二步,例如粉末喷涂和精加工。