砂型鑄造工藝過程及設(shè)備.ppt

砂型鑄造工藝過程及設(shè)備,主講人：王開 E-Mail: Tel: 15923929778 2009.7,主要內(nèi)容,什么是鑄造及鑄造特征。 鑄造加工過程及鑄造類型。 涉及的砂型鑄造五大工部工藝特征及相應(yīng)的工藝裝備。,將液態(tài)（熔融）的合金澆入到與零件的形狀，尺寸相適應(yīng)的鑄型空腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產(chǎn)方法通常稱為鑄造。,1.1 鑄造的實(shí)質(zhì),1 導(dǎo)論,1.2 鑄造工藝的發(fā)展歷史,公元前3000年，現(xiàn)存最早的鑄造零件銅制武器和崇拜偶像來自中東和印度。,1.2 鑄造的發(fā)展歷史,逐漸采用粘砂土，蠟型等制作消失模； 中國的鑄造體現(xiàn)在精湛的模和范的制造技術(shù)，可以獲得具有優(yōu)良表面質(zhì)量的鑄件(如明永樂大鐘)； 德國修道士Thophilus在大約1140年，對翻砂和鑄造進(jìn)行了透徹的研究； 18世紀(jì)下半葉，新技術(shù)的發(fā)展和鑄件逐步增長的需求，極大刺激了金屬鑄造行業(yè)的發(fā)展。設(shè)計優(yōu)雅的鑄鐵件不再只用于制造裝飾品，也被用于機(jī)器零件和日用品的生產(chǎn)。,1.2 鑄造的發(fā)展歷史,從出現(xiàn)至今，金屬鑄造工藝就一直被用于生產(chǎn)藝術(shù)品。,1.3 鑄造工藝特征,適用范圍廣，據(jù)統(tǒng)計：在機(jī)械行業(yè)中鑄件占機(jī)器總質(zhì)量的50%以上； 可以制造各種合金鑄件； 鑄件尺寸精度高（與一般焊接件、鍛件比較）； 成本低廉； 可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜的零件。,現(xiàn)代各種類型的機(jī)器設(shè)備中鑄件所占的比重很大。 機(jī)床，內(nèi)燃機(jī) 7080。 農(nóng)業(yè)機(jī)械 4070。,農(nóng)業(yè)機(jī)械,1。適用范圍廣,大型內(nèi)燃機(jī)組,1。適用范圍廣,各類機(jī)床,柴油機(jī)缸體,200kg,灰鑄鐵,鑲寶“戒指樹”,變速箱,輪轂,軋鋼機(jī)機(jī)架（鑄鋼，400噸）,大直徑管道,適用材料范圍廣泛 （鋼、鐵、鋁、銅、鋅),虎牛祭案 (春秋晚期） 青銅,1.3 鑄造工藝特征（缺點(diǎn)）,鑄造生產(chǎn)過程比較復(fù)雜； 影響鑄件質(zhì)量的因素多； 廢品率一般較高； 鑄件容易出現(xiàn)各種缺陷。（澆不足，縮孔，氣孔，裂紋等）,1.4 鑄造方法分類,1.5 鑄造工藝過程,鑄型（使液態(tài)金屬成為固態(tài)鑄件的容器）準(zhǔn)備。鑄型準(zhǔn)備的優(yōu)劣是影響鑄件質(zhì)量的主要因素； 鑄造金屬的熔化與澆注。鑄造金屬（鑄造合金）主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金； 鑄件處理和檢驗(yàn)。鑄件處理包括清除型芯和鑄件表面異物、切除澆冒口、鏟磨毛刺和披縫等凸出物以及熱處理、整形、防銹處理和粗加工等。,1.6 獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的基本要求,合理的合金熔煉工藝方法； 模具型腔具有理想的形狀，且具有足夠的強(qiáng)度以保證熔體填充，不能妨礙合金的凝固，模具的設(shè)計也必須避免內(nèi)部氣孔和裂紋； 模具必須正確布置，以保證合金進(jìn)入型腔時氣體可以排除，避免與氣體相關(guān)的缺陷； 鑄件內(nèi)腔中的任何模具材料（砂芯）必須便于取出，最終必須除去鑄件上多余材料。,1.7 國內(nèi)外鑄造生產(chǎn)技術(shù)水平比較,1.7 國內(nèi)外鑄造生產(chǎn)技術(shù)水平比較,1.8 砂型鑄造工藝過程,砂型鑄造基本工藝過程：造型、混砂、制芯、熔煉、清理等五大工部。 鑄造車間布置、設(shè)備也相應(yīng)分為五個工部。,1.8 砂型鑄造工藝過程,2 造型工藝及裝備,砂型鑄造模具型腔結(jié)構(gòu),2.1 造型工藝過程,砂型的制造是整個鑄造生產(chǎn)的核心，通常需要首先確定造型工部的工藝和設(shè)備。 首先需要通過分析所生產(chǎn)的鑄件材質(zhì)、重量、尺寸大小、結(jié)構(gòu)形狀、表面質(zhì)量和其他工藝要求，以及生產(chǎn)規(guī)模（批量）等因素，從而確定將要采用的造型工藝和流程，選擇與之相適應(yīng)的造型方式和設(shè)備、模板布置、砂箱尺寸，進(jìn)而確定設(shè)備的型號規(guī)格，并為熔煉、砂處理、熔化和清理工部的設(shè)計提供依據(jù)。,1）砂型鑄造造型過程,2.2 造型方法分類,造型是砂型鑄造的重要工序，造型方法有手工造型和機(jī)器造型兩類。,手工造型：即緊砂與起模是由人來完成的。手工造型操作靈活，工裝簡單，但勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低，常用于單件和小批生產(chǎn)。 機(jī)器造型能夠滿足大批量、高精度的生產(chǎn)，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化。,2.3 機(jī)器造型分類,按照緊實(shí)形成機(jī)理不同機(jī)器造型包括震實(shí)造型機(jī)、震壓造型機(jī)、壓實(shí)造型機(jī)、射壓造型機(jī)和氣流緊實(shí)造型機(jī)五大類。 根據(jù)其緊實(shí)原理造型機(jī)可分為震擊/震壓造型機(jī)、高壓造型機(jī)、射壓造型機(jī)、靜壓造型機(jī)、氣沖造型機(jī)等。 根據(jù)是否使用砂箱又可分為有箱造型機(jī)和無箱/脫箱造型機(jī)。,1）震實(shí)造型機(jī),型砂裝填于模板上的砂箱內(nèi)，型砂、砂箱和模樣受到反復(fù)震擊，型砂靠重力和慣性作用在模板表面得到緊實(shí)而成形。,震擊緊實(shí)工作原理,震擊緊實(shí)時的緊實(shí)度分布,2) 震壓造型機(jī),型砂裝填于模板上的砂箱內(nèi)，震實(shí)緊實(shí)后在砂型背面再用擠壓方法使型砂緊實(shí)得到進(jìn)一步提高，整個砂型的硬度分布也更加均勻。,震壓造型的工作示意圖,Z145型震壓造型機(jī),1機(jī)身 2按壓閥 3起模同步架 4震壓氣缸 5起模導(dǎo)向桿 6起模頂桿 7起模液壓缸 8震動器 9轉(zhuǎn)臂動力缸 10裝臂中心軸 11墊塊 12壓板機(jī)構(gòu) 13工作臺 14起模架,3) 壓實(shí)/高壓造型機(jī)(1)平板壓實(shí)緊實(shí)原理,壓實(shí)緊實(shí),圖 不同型砂的壓實(shí)緊實(shí)曲線,借助壓力將輔助框內(nèi)的型砂壓入砂箱內(nèi)而使型砂得到緊實(shí)。,多觸頭高壓造型工藝過程 a) 準(zhǔn)備加砂 b) 加沙 c)壓實(shí) d)脫模 e) 推出鑄型 1-砂斗 2-多觸頭 3-填砂框（輔加框） 4-砂箱 5-模板 6-掛砂板,(2) 多觸頭壓實(shí),圖平壓板壓實(shí)后砂型內(nèi)緊實(shí)度分布情況 1砂型中心部分 2靠近箱壁或落箱角處,(3)典型的多觸頭高壓微震造型機(jī)的結(jié)構(gòu),圖 高壓微震造型機(jī)的結(jié)構(gòu) 1-壓實(shí)缸 2-壓實(shí)活塞 3-立柱 4-模板穿梭機(jī)構(gòu) 5-震動器 6-工作臺 7-模板框 8-加砂斗 9-壓頭移動缸 10-橫梁 11-導(dǎo)軌 12-緩沖器,13-多觸頭壓頭 14-輔助框 15-邊輥道 16-模板夾緊器 17-氣動微震缸 18-機(jī)座,多觸頭壓頭 多觸頭壓頭是由許多小的壓頭組裝成為一個壓頭體。 一個壓頭體上觸頭的數(shù)目，在20l20個之間，甚至更多。 觸頭一般呈矩形，單個觸頭邊長100200mm，相鄰兩觸頭之間的間隙為610mm。邊觸頭外緣與砂箱內(nèi)壁之間應(yīng)有1015mm的間隙。 多觸頭大都用油壓缸推動，其作用方式可以分成主動式及浮動式兩種。,主動式多觸頭 主動式多觸頭指在其工作過程中觸頭由獨(dú)立的油壓推動主動加壓的結(jié)構(gòu)。,浮動式多觸頭 其工作的特點(diǎn)是：在壓砂過程中，多觸頭本身并不采用液壓驅(qū)動，而是由向上運(yùn)動的砂型接觸多觸頭時，產(chǎn)生壓力，實(shí)現(xiàn)壓實(shí)。 浮動式多觸頭壓頭有彈簧復(fù)位和補(bǔ)償液壓缸復(fù)位等幾種,提高邊觸頭壓砂力的方法 1)把位于四周的邊觸頭做成帶凸棱的； 2)使邊觸頭的截面積小一些； 3)對于主動式多觸頭、可將邊觸頭后面的油缸另接一條較高的油壓回路。,4）射壓造型機(jī),（1）射砂緊實(shí)方法,圖 射砂機(jī)構(gòu)示意圖 1射砂筒 2射腔 3射砂孔 4排氣塞 5砂斗 6加砂閘板 7射砂閥 8貯氣包 9射砂頭 10射砂板 11芯盒 12工作臺,首先用低壓射砂，然后再用高壓壓實(shí)。采用該法生產(chǎn)的砂型緊實(shí)度高，均勻性好，生產(chǎn)率高。 適用于中小鑄件的大批量生產(chǎn)。如果所生產(chǎn)的鑄件無砂芯或少砂芯，則設(shè)備的高生產(chǎn)率特點(diǎn)可以得到充分發(fā)揮。,(2）垂直分型無箱射壓造型機(jī),a.工作流程,b. 垂直分型無箱射壓造型機(jī)結(jié)構(gòu),垂直分型無箱射壓造型機(jī) 1射砂筒 2加砂口 3射砂閥 4貯氣包 5主液壓缸 6導(dǎo)桿 7機(jī)座 8正壓板 9造型室,5) 氣流緊實(shí)造型機(jī),氣流緊實(shí)造型機(jī)分為氣流沖擊造型機(jī)和靜壓造型機(jī)兩種。 靜壓造型機(jī) 加砂后先用壓縮空氣進(jìn)行預(yù)緊實(shí)，然后再用壓頭壓實(shí)成型。此種造型機(jī)生產(chǎn)的砂型緊實(shí)度高，均勻性好，鑄件工藝出品率高，噪聲低，適合生產(chǎn)復(fù)雜鑄件，可組成自動線進(jìn)行大批量生產(chǎn)。 氣流沖擊造型機(jī) 加砂后利用壓縮空氣快速釋放產(chǎn)生的強(qiáng)烈沖擊波使型砂得到緊實(shí)。該種造型機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，能好少，生產(chǎn)率高，砂型透氣性好。適用于中小型鑄件的大批量生產(chǎn)，并可組成自動化生產(chǎn)線。,(1) 靜壓造型機(jī),氣流滲透實(shí)砂法的工作原理,a. 氣流滲透緊實(shí)方法，是用快開閥將貯氣罐中的壓縮空氣引至砂箱的砂粒上面，使氣流在較短的時間內(nèi)透過型砂，經(jīng)模板上的排氣孔排出。,b. 靜壓造型機(jī)的工作過程,靜壓造型機(jī)的工作原理,c. 靜壓緊實(shí)的鑄型強(qiáng)度分布,靜壓緊實(shí)的鑄型強(qiáng)度分布,(2) 氣沖造型機(jī),a.氣流沖擊緊實(shí)是先將型砂填入砂箱內(nèi)，然后壓縮空氣在很短的時間內(nèi)（1020ms）以很高的升壓速度（dp/dt=4.522.5MPa/s）作用于砂型頂部，高速氣流沖擊將型砂緊實(shí)，其工作原理如圖所示。,氣流沖擊緊實(shí)過程示意圖,b.氣沖緊實(shí)的工作原理,氣沖緊實(shí)的工作原理,氣沖緊實(shí)的砂型強(qiáng)度分布,c.氣沖裝置（關(guān)鍵部件）BMD液控柵格式氣沖裝置結(jié)構(gòu)圖,BMD液控柵格式氣沖裝置結(jié)構(gòu)圖 1-貯氣室 2-氣動鎖緊凸輪 3-控制閥盤啟閉的液壓缸 4-活塞 5-控制閥盤啟閉的氣缸 6-活塞桿 7-動閥板 8-定閥板 9-預(yù)填框 10-砂箱 11-模板,柵格式氣沖造型機(jī)的結(jié)構(gòu) 1- 底座 2-液壓舉升缸 3-機(jī)座 4-支柱 5-輔助框輥道及驅(qū)動電機(jī) 6-氣沖閥 7-氣動安全鎖緊缸 8-膠膽閥 9-阻流板 10-輔助框 11-砂箱 12-模樣及模板框 13-工作臺 14-模板輥道,起模機(jī)構(gòu)大多數(shù)采用液壓或氣壓油傳動，以取得起模平穩(wěn)，而且起模的速度可以調(diào)節(jié)。 起模的方式有頂箱起模及翻轉(zhuǎn)起模兩種。 (1)頂箱起模 就是在造型完畢后，砂型不經(jīng)翻轉(zhuǎn)，將模樣自砂型中起出?？梢杂许敆U和托箱二種方法。,2.4 造型機(jī)起模機(jī)構(gòu)和起模方式,頂桿起模模板不動，砂箱向上運(yùn)動,托箱法：回程起模或漏模法 砂箱不動，模板向下運(yùn)動,(2)翻轉(zhuǎn)起模 對于有大的砂胎的砂型，常用翻轉(zhuǎn)起模法。 翻轉(zhuǎn)法起模按結(jié)構(gòu)還可以分為轉(zhuǎn)臺法及翻臺法,2.5 造型生產(chǎn)線,造型生產(chǎn)線是根據(jù)生產(chǎn)鑄件的工藝要求，將造型機(jī)和輔助機(jī)械（如翻箱機(jī)、合型機(jī)、壓鐵機(jī)、捅箱機(jī)、落砂機(jī)等）按照工藝流程用運(yùn)輸機(jī)械（鑄型輸送機(jī)、輥道等）連接起來，并采用一定的控制方法組成的機(jī)械化或自動化造型生產(chǎn)體系。 （1）造型生產(chǎn)線的輔機(jī) 在造型生產(chǎn)線上，為完成整個工藝過程須設(shè)置必要的輔助機(jī)械，如翻箱機(jī)、扎氣孔機(jī)、合型機(jī)、捅箱機(jī)等。 （2）鑄型輸送機(jī) 鑄型輸送機(jī)是造型生產(chǎn)線各工序之間的主要運(yùn)輸連接設(shè)備，常見的鑄型輸送機(jī)有水平連續(xù)式、脈動式和間歇式鑄型輸送機(jī)。,1）封閉式多觸頭高壓造型自動線,1-落砂機(jī) 2-壓鐵機(jī) 3-砂型傳送啉板帶 4-砂型推送裝置 5-移箱捅箱機(jī) 6-分箱機(jī) 7-上主機(jī) 8-下箱提升機(jī) 9 下主機(jī) 10-小車清掃機(jī) 11-下箱落箱機(jī) 12-下箱翻轉(zhuǎn)機(jī)器 13-合箱機(jī) 14-鑄工輸送帶 15-上箱翻轉(zhuǎn)機(jī) 16-通風(fēng)冷卻除塵罩,2）開放式機(jī)械化造型線,1-造型機(jī) 2-單軌吊 3-回箱軌道 4-分箱機(jī) 5-落砂裝置 6-落砂機(jī) 7-過度小車 8-砂型輸送帶 9-單梁天車,單主機(jī)布置的靜壓造型線,1-搬運(yùn)小車 2-落砂篩 3-捅箱機(jī) 4-分箱機(jī) 5-刷箱機(jī) 6-造型機(jī) 7-砂型輸送帶 8-鑄工小車臺面清掃機(jī) 9-造型滾道 10-翻轉(zhuǎn)機(jī) 11-下箱移箱機(jī) 12-上箱移箱機(jī) 13-銑澆口機(jī) 14-鉆通氣孔機(jī) 15-上箱滾道 16-下芯機(jī) 17-合箱機(jī) 18-冷卻帶 19-澆注段,樹脂砂造型生產(chǎn)線,3 造型材料及砂處理設(shè)備,概論 砂處理工藝流程 砂處理設(shè)備,3.1 概論3.1.1 型、芯砂構(gòu)成,型砂結(jié)構(gòu)示意圖,1-耐火材料沙粒 2-微孔 3-附加物 4-粘結(jié)劑,3. 1.2 鑄型工作條件及其與金屬的相互作用,1-背砂層 2-砂型接觸區(qū) 3-金屬氧化層 4-合金凝固層 5-合金液,3.1.2 鑄型與金屬的相互作用,熱作用。高溫液態(tài)金屬澆入鑄型后，由于金屬與鑄型間存在很大的溫差而發(fā)生強(qiáng)烈的熱交換。若鑄型接觸區(qū)與內(nèi)層分離或出現(xiàn)表面掉砂，則有可能導(dǎo)致表面產(chǎn)生夾砂或表面縮沉等缺陷。 機(jī)械作用。在澆注過程中，液態(tài)金屬會對鑄型型壁產(chǎn)生沖擊和沖刷作用，鑄型還將承受液態(tài)金屬的靜壓力。鑄件凝固收縮時也將受到鑄型和砂芯的機(jī)械阻礙作用。這些力的作用有可能造成鑄件砂眼、裂紋、變形及尺寸超差等缺陷。 化學(xué)作用。液態(tài)金屬對鑄型的熱作用將使鑄型在高溫下析出氣體，引起鑄型中各種附加物、有機(jī)物的燃燒、分解和升華，可能使鑄件產(chǎn)生氣孔。,1) 型砂、芯砂應(yīng)具有一定的強(qiáng)度(濕態(tài)抗拉強(qiáng)度或干態(tài)抗拉強(qiáng)度等)，保證在造型、合型、搬運(yùn)和澆注過程中不變形，不損壞。 2) 良好的透氣性。這樣可以保證在液態(tài)金屬作用下，鑄型和型芯中產(chǎn)生的氣體能夠通過砂粒間的空隙順序排除型(芯)外，以消除或減少鑄件中的氣孔缺陷。 3) 對鑄件收縮的可退讓性（或容讓性）。這是由于鑄件在凝固和隨后的冷卻過程中將伴隨有體積和尺寸的收縮。 為了不使鑄件出現(xiàn)裂紋和殘余變形，要求鑄型在高溫下可以喪失部分強(qiáng)度。 4） 一定的耐火度和化學(xué)穩(wěn)定性。保證在高溫液態(tài)金屬作用下，造型材料不軟化；不與液態(tài)金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；不產(chǎn)生或少產(chǎn)生反應(yīng)性氣體。 5） 良好的工藝性能，即在造型、制芯時不粘模，具有好的型(芯)砂流動性和可塑性；在鑄件落砂和清理時具有良好的出砂性。 6）對于鋁、鎂合金生產(chǎn)條件下，還要求造型材料具有保護(hù)性，以防止合金在澆注和凝固過程中氧化、燃燒。,3.1.3 造型材料性能的基本要求,3.2 型砂制備工藝流程圖,原材料運(yùn)入,烘干,破碎,磨粉,吸送,烘干,破碎,磨粉,吸送,破碎,烘干,過篩,吸送,煤粉斗,粘土斗,新砂斗,舊砂斗,松砂,混 砂 機(jī),造型,澆注,落砂,破碎,冷卻,增濕,過篩,磁選,造芯,舊砂再生 （干法或濕法）,廢砂斗,廢砂運(yùn)出,原材料處理工段,型砂制備工段,舊砂處理工段,舊砂再生工段,帶式輸送,帶式輸送,3.3 砂處理裝備,砂處理裝備概述 砂處理裝備，一般包括舊砂的回用（或再生）處理裝備、混砂裝備、搬運(yùn)及輔助裝備等。 舊砂回用裝備的主要功能是：去除舊砂中的金屬屑、雜質(zhì)灰塵、降溫冷卻及貯藏等。 再生裝備主要用于：化學(xué)粘結(jié)劑砂（樹脂砂和水玻璃砂等），其作用是去除包覆在砂粒表面的殘留粘結(jié)劑膜。 混砂裝備則是：完成砂、粘結(jié)劑及附加物等的稱量和混制，獲得滿足造型要求的高質(zhì)量型砂。,1) 舊砂破碎設(shè)備,粘土砂濕型舊砂塊破碎設(shè)備主要有雙輪破碎機(jī)和片擊破碎機(jī)兩種。,S35系列雙輪松砂破碎機(jī),S35系列雙輪破碎機(jī)結(jié)構(gòu)圖 1-電動機(jī) 2-除塵口 3-鏈條 4-后導(dǎo)料板 5-松散輪 6-前導(dǎo)料板,S37系列片擊式破碎機(jī),單轉(zhuǎn)子片擊式破碎機(jī) 1-機(jī)座 2-電動機(jī) 3-抽風(fēng)口 4-進(jìn)料口 5-錘子,對于混雜在舊砂中的斷裂澆冒口、飛邊、鐵豆等鐵磁性物質(zhì)可用磁分離的方法去除。 對于沒有磁性的金屬、砂芯芯頭等則可用篩分的方法去除。 常用的磁分離設(shè)備有：磁分離滾筒、磁分離帶輪和帶式磁分離機(jī)三種； 常用的篩分裝置有：滾筒篩砂機(jī)、擺動篩砂機(jī)、振動篩砂機(jī)等。,2） 夾雜物分離設(shè)備,(1) 常用的磁分離設(shè)備：,(2) 常用篩分設(shè)備,滾筒篩砂機(jī),S41系列雙層多角滾筒篩砂機(jī),S41系列滾筒篩砂機(jī) 1-電動機(jī) 2-減速器 3-除塵口 4-進(jìn)料口 5-底座 6-滾筒,振動篩砂機(jī),ZS系列直線振動篩,ZS系列直線振動篩外形圖 1-振動電動機(jī) 2-篩箱 3-活動蓋板 4-木楔 5-吸塵口 6-進(jìn)料口 7-篩網(wǎng) 8-減震彈簧,3） 舊砂冷卻裝備,自動化造型生產(chǎn)線的型砂使用頻率很高，澆注后型砂溫度升高，必須對舊砂進(jìn)行冷卻。加水冷卻的實(shí)質(zhì)是利用砂中水分蒸發(fā)時吸收熱量的原理使砂子降溫。,舊砂冷卻系統(tǒng)組成示意圖,GLQ21落砂冷卻滾筒回轉(zhuǎn)冷卻滾筒,冷卻滾筒,（1）雙盤冷卻器,S8340雙盤冷卻器 1-下圍圈 2-下圍圈 3-風(fēng)帶 4-卸砂門 5-左減速器 6-潤滑系統(tǒng) 7-右減速器 8-攪拌裝置 9-加水系統(tǒng),振動沸騰冷卻：,SKA系列振動沸騰冷卻裝置結(jié)構(gòu)圖 1-料斗 2-料位計 3-帶式給料機(jī) 4-鼓風(fēng)機(jī) 5-振動沸騰床 6-帶式輸送機(jī) 7-砂流量計 8-溫度傳感器 9-除塵管 10-加水噴頭 11-溫度傳感器,4) 混砂裝備,（1）粘土砂混砂機(jī) 粘土砂混砂機(jī)，按混砂裝置可分為：碾輪式、轉(zhuǎn)子式、擺輪式、葉片式、逆流式等 。 混砂機(jī)對混制粘土砂的要求是:將各種成分混合均勻，使水分均勻濕潤所有物料；使粘結(jié)劑膜均勻地包覆在砂粒表面；將混砂過程中產(chǎn)生的粘土團(tuán)破碎，使型砂松散。,混砂裝備是自動化砂處理系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，應(yīng)根據(jù)鑄件大小、造型方法、型砂類型、粘結(jié)劑等來選擇合適的混砂裝備。 混砂裝備種類繁多，結(jié)構(gòu)各異。,碾輪式混砂機(jī):是目前使用最廣泛的混砂裝備之一,轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)（S1420A）,轉(zhuǎn)子式混砂機(jī)是根據(jù)強(qiáng)烈攪拌原理設(shè)計的，主要混砂機(jī)構(gòu)是高速轉(zhuǎn)動的混砂轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子上的葉片迎著砂的流動方向，對型砂施以沖擊力，使砂粒間彼此碰撞、混和，使粘土團(tuán)破碎、分散；旋轉(zhuǎn)的葉片同時對松散的砂層施以剪切力，使砂層間產(chǎn)生速度差，砂粒間相對運(yùn)動，互相摩擦，將各種成分快速地混合均勻，在砂粒表面包覆上粘土膜。,（2）化學(xué)粘結(jié)劑砂混砂機(jī) 用于化學(xué)粘結(jié)劑如樹脂、水玻璃砂的混砂機(jī)有雙螺旋連續(xù)式混砂機(jī)和球形混砂機(jī),只要求充分?jǐn)嚢琛?球形混砂機(jī),1轉(zhuǎn)軸 2球型外殼 3攪拌葉片 4反射葉片 5卸料門,6） 松砂設(shè)備,S32葉片松砂機(jī),S3212葉片式松砂機(jī) 1-電動機(jī) 2-進(jìn)料口 3-葉片 4-鐵鏈 5-底座,7) 一個組成簡單（典型）的粘土舊砂處理系統(tǒng),8) 舊砂回用系統(tǒng)的自動化重點(diǎn)是: 舊砂冷卻,即舊砂溫度的檢測與控制,為提高舊砂的冷卻效率，普遍的方法是采用增濕冷卻方法； 因此，在自動化的舊砂回用系統(tǒng)中須設(shè)置型砂溫度傳感器、水分傳感器、加水裝置、攪拌裝置、除塵裝置等。 而型砂混制系統(tǒng)的自動化重點(diǎn)則是型砂性能的控制，其主要控制對象是以型砂緊實(shí)率為中心的型砂性能在線檢測裝置、水分檢測裝置、加水裝置等。,LIPPKE公司型砂性能在線監(jiān)測儀及砂處理系統(tǒng)計算機(jī)集成控制系統(tǒng),a 砂型性能監(jiān)測儀 b 砂處理計算機(jī)集成控制系統(tǒng),4 合金熔煉工藝與設(shè)備,合金熔煉任務(wù)； 合金熔煉與澆注； 合金熔煉設(shè)備。,4.1 合金熔煉的任務(wù),鑄造生產(chǎn)中很少采用純金屬，而是采用各種合金。其中有鑄鐵、鑄鋼、鑄銅合金、鑄鋁合金等，鑄鐵和鑄鋼是最重要的品種。 熔化是金屬液態(tài)成形的首要環(huán)節(jié)，其任務(wù)是提供高質(zhì)量的金屬液體。合格、高質(zhì)量液態(tài)金屬的三要求： 具有所需要的溫度; 雜質(zhì)含量低; 具有所要求的化學(xué)成分.,4.2 合金澆注,澆注 把液態(tài)金屬澆入鑄型的過程稱為澆注。澆注時必須注意以下問題： 控制澆注溫度； 控制充型速度； 澆注時，不允許斷流，故金屬液量不夠時不應(yīng)澆注； 應(yīng)注意擋渣； 及時點(diǎn)燃從砂型中逸出的氣體，以防CO等有害氣體污染空氣及形成氣孔。,鑄鐵的熔煉及澆注，應(yīng)保證在規(guī)定的化學(xué)成分和合適的溫度下進(jìn)行。（以沖天爐熔煉鑄鐵為例）, 熔煉爐料生鐵錠、回爐鐵、廢鋼等金屬料。配以硅鐵、錳鐵等調(diào)整其比例可得到一定含碳量和化學(xué)成分的鑄鐵。,鑄鐵合金的熔煉及澆注, 燃料常用燃料為焦炭。, 熔劑常用熔劑有石灰石（CaCO3）或瑩石（CaF2），其目的為造渣。, 澆注溫度在一定的溫度范圍內(nèi)，澆注溫度越高，合金液體的流動性越好。但當(dāng)超過一定界限后由于合金液體吸氣多，氧化嚴(yán)重，流動性反而降低。澆注溫度一般控制在液相線以上，約有150的過熱度。 共晶鑄鐵：11501300 鑄 鋼：15201620,4.3 合金熔化裝備,根據(jù)合金材料可選擇不同的金屬熔化方法： 鑄鐵合金廣泛采用沖天爐熔化 鑄鋼常用電弧爐或感應(yīng)電爐熔煉 鋁合金常用電阻爐或油氣爐熔化等 金屬的熔化裝備一般應(yīng)包括三大部分：熔化爐、輔助裝備（如配料加料裝備等）、澆注裝備。,5 制芯工藝與設(shè)備,砂芯通常用于形成鑄件內(nèi)腔或空洞，而砂型則形成鑄件外形。 砂芯一般單獨(dú)制度，然后用手工或下芯機(jī)放置到造好的鑄型中。 澆注后砂芯除芯頭部分外，其余部分都被液態(tài)金屬所包圍，因此砂芯需要比鑄型有更高的常溫干強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度。,5.1 制芯工藝過程,芯砂,成形砂芯,脫模,修補(bǔ),加熱固化,芯砂,成形砂芯,固化脫模,修補(bǔ),組芯,涂料,烘干,烘干,涂料,烘烤,檢驗(yàn),下芯,5.2 制芯設(shè)備的類型(按砂芯硬化方式分類),殼芯機(jī)；芯盒加熱到230-290 ，砂芯僅外表面受熱硬化； 熱芯盒制芯機(jī)。芯盒必須加熱到200-250 ； 溫芯盒制芯機(jī)。芯盒加熱溫度低于175； 冷芯盒制芯機(jī)。砂芯無需加熱，在常溫下整體硬化； 多功能制芯機(jī)。可用兩種或兩種以上的不同硬化方式制芯。,1) 殼芯成型工藝特征與設(shè)備,（1） 翻斗式殼法造型原理,在熱模樣上噴脫模劑 b)模樣翻轉(zhuǎn)到翻斗上夾緊 c)結(jié)殼 d)結(jié)殼后復(fù)位 e)殼型仍附在模樣上并移到烘干爐硬化 f)脫殼、頂出取走殼型,K8系列殼型機(jī),殼芯機(jī)基本上是利用吹砂原理制成的。其過程如圖所示，依此經(jīng)過芯盒合攏、翻轉(zhuǎn)吹砂、加熱結(jié)殼、回轉(zhuǎn)倒出余砂、芯盒分開取芯等工序。,圖 殼芯機(jī)工作原理示意圖 a）起始位置 b） 芯盒合攏吹砂斗上升 c）翻轉(zhuǎn)吹砂加熱結(jié)殼 d）轉(zhuǎn)回?fù)u擺倒出余砂 e）芯盒分開頂芯取芯,（2）吹砂法,Z95系列殼芯機(jī),2）熱芯盒射芯,熱芯盒執(zhí)行工藝過程示意圖 a) 關(guān)閉芯盒 b)工作臺上升，射砂 c)工作臺下降，砂芯固化 d)開盒，取芯 1-射砂筒及射頭 2 芯盒 3)夾緊缸 4-工作臺 5-砂芯 6-加熱板,2）熱芯盒射芯,熱芯盒射芯機(jī) 1振動電機(jī) 2閘板 3射砂筒 4射砂頭 5排氣塞 6氣動托板7工作臺及其升降氣缸 8底座 9立柱 10閘板氣缸 11閘板密封圈12砂斗 13減震器 14排氣閥 15加熱板 16夾緊器 17夾緊氣缸18工作臺 19開關(guān)控制器 20取芯桿 21砂芯 22薄膜閥23芯盒,2ZZ86系列二工位制芯機(jī),3）冷芯盒制芯機(jī)工藝特征及設(shè)備,（1）氣硬冷芯盒法 使用較多的是三乙胺法，硬化速度快，硬透性好，生產(chǎn)效率高，芯盒不需加熱，芯盒成本低。 原材料主要由硅砂、樹脂（酚醛樹脂和聚異氰酸酯）和催化劑（液態(tài)三乙胺）等組成。 射芯機(jī)結(jié)構(gòu)與熱芯盒射芯機(jī)類似，但增加了吹氣機(jī)構(gòu)和尾氣凈化系統(tǒng)，混砂機(jī)系統(tǒng)中原砂要求有砂溫調(diào)節(jié)器、兩種組分樹脂的加熱器，氣體發(fā)生器、壓縮空氣除濕系統(tǒng)等。,z84系列冷芯盒射芯機(jī),三乙胺法制芯工藝過程 a)吹砂 b)吹氣硬化,冷芯法制芯系統(tǒng)組成,1 芯砂氣力輸送裝置 2、11-冷芯盒射芯機(jī) 3-芯砂配送系統(tǒng) 4、10-氣體發(fā)生器 5、9-電氣控制系統(tǒng) 6-廢砂斗 7-廢砂溜槽 8-混砂系統(tǒng) 12-尾氣凈化系統(tǒng),（2）自硬冷芯盒法,將砂子、液態(tài)樹脂及液態(tài)催化劑混合均勻后，填充到芯盒（或砂箱）中，稍加緊實(shí)，即于室溫下在芯盒（或砂箱）內(nèi)硬化成型。 樹脂砂可在常溫下自行硬化成形，型、芯砂有一定可使用時間，其硬化速度與強(qiáng)度受室溫、環(huán)境濕度的影響很大，生產(chǎn)效率不高，比較適合單件、小批量、多品種的中、大型鑄件型、芯生產(chǎn)。,6.3 西班牙Loramendi 公司制芯中心,Key-core系統(tǒng)工作程序（圖中數(shù)字為砂芯編號）,4缸發(fā)動機(jī)制芯中心平面布置示意圖,1-冷芯盒射芯機(jī) 2-芯盒自動快換系統(tǒng) 3-主機(jī)工裝檢測和服務(wù)裝置 4-四套修芯板 5-1號機(jī)械手 6-雙層全自動儲芯庫 7-機(jī)械手夾具自動更換庫 8-Key-core鎖芯夾具庫 9-2號機(jī)械手 10-key-core鎖芯機(jī) 11-機(jī)械手夾具清理槽 12-浸涂機(jī) 13 烘干爐,6 鑄件落砂與清理,清理是鑄造生產(chǎn)中后處理工序，是鑄件落砂與冷卻后，清除掉本體以外的多余部分，并打磨精整鑄件內(nèi)外表面的過程。 鑄件清理方法有機(jī)械方法、物理方法和化學(xué)方法三類。,灰鑄鐵清理工藝流程圖,為了優(yōu)質(zhì)高效的清理鑄件，應(yīng)從兩個方面做工作： 采用先進(jìn)的清理工藝，并研制和使用高效的清理設(shè)備； 精化鑄件，使生產(chǎn)出來的鑄件具有最少的清理工作量。,6.1 落砂,振動落砂法，是由周期振動的落砂柵床將鑄型拋起，然后鑄型自由下落與柵床相碰撞。如此不斷撞擊，而使砂型破壞，鑄件及型砂從砂箱中脫出，達(dá)到落砂的目的。,（1）偏心振動落砂機(jī),（2）慣性振動落砂機(jī),（3）慣性撞擊式落砂機(jī),6.2 鑄件清理設(shè)備,(1) 除芯及表面清砂設(shè)備 表面處理的目的是要去除鑄件表面的粘砂、氧化皮等雜質(zhì)，使鑄件表面露出金屬本色，并提高噴漆質(zhì)量。 所使用的干法表面清理工藝主要采用振動清砂除芯及噴拋丸清理工藝。 鑄件由濕法向干法轉(zhuǎn)變；,(1) 振動清砂除芯設(shè)備,振動除芯，以振動頭振擊鑄件使其內(nèi)腔的粘砂或砂芯剝離脫落出來。 對狹小的內(nèi)腔鑄件清理效果好；清砂徹底；噪聲大，粉塵多，表面質(zhì)量差。 用于帶復(fù)雜內(nèi)腔鑄件的清砂除芯和拋丸前的預(yù)清理。 振動除芯技術(shù)經(jīng)歷了由振動臺式到單氣動振子整體擊振式和多振子高頻擊振式的轉(zhuǎn)變。,L145 型振動除芯機(jī),1-尾架 2-后夾頭 3-前撞擊頭 4-振動器 5-啟動推桿,(2) 噴、拋丸工藝設(shè)備,噴拋丸表面處理工藝的原理是利用具有一定動能的金屬或非金屬丸粒與工件相互撞擊，一部分動能用于剝離鑄件的粘砂、氧化皮等雜質(zhì)，是鑄件呈現(xiàn)金屬本色；另一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殍T件表面的變形能，使鑄件表面具有適宜的粗糙度，增加比表面積，延長涂漆壽命。在鑄件表面變形的同時，還能消除鑄件表面殘余應(yīng)力，提高疲勞強(qiáng)度，達(dá)到拋丸強(qiáng)化的目的。 拋丸清理是：利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將彈丸拋向鑄件，靠彈丸的沖擊打掉鑄件表面粘砂和氧化皮。該清理方法效果好，生產(chǎn)率高，勞動強(qiáng)度低，自動化程度高，在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。其缺點(diǎn)是拋射方向不能任意改變，靈活性差。 噴丸清理是：利用壓縮空氣將彈丸噴射到鑄件表面來實(shí)現(xiàn)的。噴槍的操作靈活，可清理復(fù)雜內(nèi)腔和深孔的鑄件；但生產(chǎn)效率低，工作環(huán)境惡劣，不易實(shí)現(xiàn)自動化，一般用于清理復(fù)雜鑄件或作為拋丸清理的補(bǔ)充手段。,常用清理裝備的型式及其特點(diǎn),6.3 澆冒口及飛邊毛刺清理設(shè)備,澆冒口清理氣沖錘。手持式氣沖錘；機(jī)械手氣沖錘。 澆冒口液壓分離器。 氣割法去除澆冒口。 飛邊毛刺清理設(shè)備。,6.4 除塵裝備,粉塵的危害及其最高容許濃度 （1）粉塵通常是指小于40m的顆粒，它是污染空氣的主要因素之一。 （2）人長期吸入某些礦物質(zhì)粉塵會導(dǎo)致塵肺（如矽肺等）。 （3）除塵設(shè)備系統(tǒng)的作用是捕集氣流中的塵粒、凈化空氣，它主要由局部吸風(fēng)罩、風(fēng)管、除塵器、風(fēng)機(jī)等組成，其中，除塵器是系統(tǒng)中是主要設(shè)備。 （4）除塵器的結(jié)構(gòu)形式很多，可分為干式和濕式除塵器兩大類。常見的干式除塵器有旋風(fēng)除塵器和袋式除塵器兩種。,旋風(fēng)除塵器,旋風(fēng)除塵器原理圖,袋式除塵器,思考,思考如何運(yùn)用現(xiàn)代管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)鑄造生產(chǎn)的高效率生產(chǎn)運(yùn)營？ 圍繞鑄件產(chǎn)品生產(chǎn)思考如何優(yōu)化鑄造工藝裝備設(shè)計？,謝謝大家！,