下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
手工造型常用工具如图3-6所示。底板：大多用木材制成，用于放置模样，其大小依砂箱和模样大小而定。舂砂锤：其两端形状不同，尖圆头主要是用于舂实模样周围、靠近内壁砂箱处或狭窄部分的型砂，保证砂型内部紧实；平头板用于砂箱顶部砂的紧实。通气针：用于在砂型上适当位置扎通气孔，以便排出型腔中的气体。起模针：用于从砂型中取出模样。皮老虎（也叫手风箱）：用于吹去模样上的分型砂和散落在砂型表面上的砂粒及其余杂物，使砂型表面干净平整。半圆刀：用于修整圆弧形内壁和型腔内圆角。镘刀（又称砂刀）：用于修整砂型表面或者在砂型表面上挖沟槽。压勺：用于在砂型上修补凹的曲面。砂勾：用于修整砂型底部或侧面，也用于勾出砂型中的散砂或其他杂物。刮板：主要是用于刮去高出砂箱上平面的型砂和修整大平面。
手工造型常用工具还有铁锹、筛子、排笔等。
图3-7为合型后的砂型结构简图。图中的型腔为模样取出后留下的空间，浇注后，型腔中的金属液凝固形成所需的铸件。上砂箱中的砂型称上砂型或上型，上砂型中除上部型腔之外，还有浇口杯、直浇道、横浇道、通气孔、上型芯座等。下砂箱中的砂型称为下砂型或下型，下砂型中除下部型腔之外，还有内浇道、下型芯座等。上、下砂型的分界面称为分型面。上、下砂型的定位可用泥记号（单件、小批生产）或定位销（成批、大量生产）。
图3-7 合型后的砂型
浇注时，金属液经浇口杯（外浇口）、直浇道、横浇道、内浇道进入型腔并将其充满。型腔和型砂中的气体经通气孔排出，上、下型芯座用于型芯的固定和定位。
造型方法可分为手工造型和机器造型两大类。
1）造型工具的准备
型砂配制好后，接着准备底板、砂箱、必要的造型工具。开始造型时，首先应确定模样在砂箱中的位置，壁之间必须留有30～100 mm距离，称为吃砂量。
吃砂量不宜太大，否则需填入更多的型砂，并且耗费时间，加大砂型的重量；若吃砂量过小，则砂型强度不够，在浇注时，金属液容易流出。
2）手工造型基本过程
（1）模样、底板、砂箱按一定空间位置放置好后，填入型砂并舂紧，填砂时，应分批加入。填砂和舂砂时应注意：
①用手把模样周围的型砂压紧。因为这部分型砂形成型腔内壁，要承受金属熔液的冲击，故对它的强度要求较高。
②每加入一次砂，这层砂都应舂紧，然后才能再次加砂，依此类推，直至把砂箱填满紧实。
③舂砂用力大小应适当，用力过大，砂型太紧，型腔内气体出不来；用力过小，砂粒之间粘结不紧，砂型太松易塌箱。此外，应注意同一砂型各处紧实度是不同的，靠近砂箱内壁应舂紧，以防塌箱；靠近型腔部分型砂应较紧，使其具有一定强度；其余部分砂层不宜过紧，以利于透气。
（2）砂型造好后，应在分型面上撒分型砂，然后再造另一个砂型，以便于两个砂型在分型面处分开。应该注意的是模样的分模面上不应有分型砂，如果有，应吹去。撒分型砂时，应均匀散落，在分型面上有均匀的一薄层即可，分型砂应是无粘结剂的干燥的细砂。
（3）上砂型制成后，应在模样的上方用通气针扎通气孔。通气孔分布应均匀，深度不能穿透整个砂型。
（4）用浇口棒做出直浇道，开好浇口杯（外浇口）。
（5）做合型线，合型线是上、下砂箱合型的基准。
（6）起模前，可在模样周围的型砂上用毛笔刷些水，以增加该处型砂的强度，防止起模时损坏砂型。起模时，应先轻轻敲击模样，使其与周围的型砂分开。起模操作要胆大心细，手不能抖动。起模方向应尽量垂直于分型面。
（7）起模后，型腔如有损坏，可用工具修复。
（8）合型时，应找正定位销或对准两砂箱的合型线，防止错型。
1）整模造型
整模造型是最简单的造型方法，它所用的模样是一个整体，型腔全部位于一个砂型中。整模造型由于只有一个模样和一个型腔，故操作简便，不会发生错型，型腔形状和尺寸精度较好。它适用于最大截面靠一端且为平面的铸件，如齿轮坯，轴承座等。
2）分模造型
整模造型仅适用于外形较简单、变化不复杂的铸件。当铸件外形较复杂或有台阶、环状突缘（法兰边）、凸台等情况，如果用整模造型方法，就很难从砂型中取出模样或根本无法取出。这时，可将模样从最大截面处分成两部分，故称为分模造型。
3）活块模造型
活块模造型是采用带有活块的模样造型的方法。模样上可拆卸或能活动的部分叫活块。当模样上有妨碍起模的伸出部分（如小凸台）时，常将该部分做成活块。起模时，先将模样主体取出，再将留在铸型内的活块取出。用钉子连接的活块模造型时，应注意先将活块四周的型砂塞紧，然后拔出钉子。
4）挖砂造型
需对分型面进行挖修才能取出模样的造型方法称为挖砂造型。为了便于起模，下型分型面需要挖到模样最大截面处，分型面坡度尽量小并应修抹得平整光滑。
挖砂造型的特点是模样多为整体的；铸型的分型面是不平分型面；挖砂操作技术要求较高，生产率较低。挖砂造型适用于形状较复杂铸件的单件生产。
5）假箱造型
假箱造型是利用预先制好的半个铸型（此即为假箱）代替底板，省去挖砂的造型方法。假箱只参与造型，不用来组成铸型。以不带浇口的上型当假箱，其上承托模样，造下型，随后造上型、合型等操作同挖砂造型。
6）刮板造型
不用模样而用刮板操作的造型方法称为刮板造型。尺寸大于500 mm的旋转体铸件，如带轮、飞轮、大齿轮等单件生产时可以采用刮板造型。刮板是一块和铸件截面形状相适应的木板。
7）地坑造型
大型铸件单件生产时，为节省下砂箱，降低铸型高度，便于浇注操作，多采用地坑造型。在地平面以下的砂床中或特制的砂床中制造下型的方法称为地坑造型。
1）分型面
砂型铸造时，一般情况下至少有上、下两个砂型，砂型与砂型之间的分界面是分型面。由此可知，两箱造型有一个分型面，三箱造型有两个分型面。分型面是铸造工艺中的一个重要概念，分型面的选择主要应根据铸件的结构特点来确定，并尽量满足浇注位置的要求，同时还要考虑便于造型和起模、合理设置浇注系统和冒口、正确安装型芯、提高劳动生产率和保证铸件质量等各方面的因素。一个铸件确定分型面，有时有几个方案，应该根据实际需要，全面考虑，找出一个最佳方案。
2）浇注位置
铸件的浇注位置是指浇注时铸件在砂型中的空间位置，浇注位置与前面介绍的分型面的确定一般是同时考虑的，这两者选择合理，可大大提高铸件质量和生产率。确定铸件的浇注位置，应尽量保证造型工艺和浇铸工艺的合理性，确保铸件质量符合规定要求，减少铸件清理的工作量。确定铸件浇注位置时，应尽量做到：
（1）铸件上的重要表面和较大的平面应放置于型腔的下方，以保证其性能和表面质量。
（2）应保证金属液能顺利进入型腔并且能充满型腔，避免产生浇不足、冷隔等现象。
（3）应保证型腔中的金属液凝固顺序为自下而上，以便于补缩。
1）浇注系统
为保证铸件质量，金属液需按一定的通道进入型腔，金属液流入型腔的通道称为浇注系统。典型的砂型铸造浇注系统包括：浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道，如图3-8所示。浇注时，金属液的流向是：浇包→浇口杯→直浇道→横浇道→内浇道→型腔。如果浇注系统不合理，可能使铸件产生气孔、砂眼、缩孔、裂纹和浇不足等缺陷。浇注系统应在造型前设计好，在造型过程中做出。
图3-8 浇注系统的组成
注：1—浇口杯 2—直浇道 3—横浇道 4—内浇道
2）冒口
在铸件的生产过程中，进入型腔的金属液在冷却过程中要产生体积收缩，如果没有金属液及时补充这一收缩，则在铸件最后凝固部位会形成空洞，这种空洞称为缩孔。不过，通过工艺方法可以把缩孔移到冒口里面而实现补缩。冒口是砂型中与型腔相通并用来储存金属液的空腔，其中的金属液用于补充铸件冷却凝固引起的收缩，以消除缩孔。铸件形成后，它变成与铸件相连但无用的部分，清理铸件时，须将冒口除去回炉，冒口应设在铸件厚壁处，即最后凝固的部位，且应比铸件凝固得晚，冒口与铸件被补缩部位之间的通道应畅通。冒口应较易于从铸件上除去。冒口除了具有补缩作用外，还有出气和集渣作用。
3）冷铁
冷铁是为了增加铸件局部的冷却速度，而在相应部位的铸型型腔或型芯中安放的用金属制成的激冷物。它可以加快铸件厚壁处的冷却速度，调节铸件的凝固顺序。它与冒口相配合，可扩大冒口的有效补缩距离，因而可减少冒口的数量和尺寸。此外，冷铁还可用于提高铸件局部的硬度和耐磨性。常用的冷铁材料有铸铁、钢、铝合金、铜合金等。根据冷铁在铸件上的位置，常用的冷铁分为：
（1） 外冷铁 外冷铁是在造型过程中埋入砂型中，只和铸件外表面接触，表面涂有涂料，故外冷铁与铸件表面是相互分离的，清理时与型砂一起清出。
（2） 内冷铁 内冷铁放置在型腔内，浇注后被高温金属液包围并熔合而留在铸件中。它的激冷作用大于外冷铁，其材料要与铸件材料相同或相近，并要除去表面油污和氧化皮。