16 《金工实习》铸造教案 用木材、金属或其它材料制成的铸件原形统称为模样，它是用来形成铸型的型腔。用木材制作的模样称为木模，用金属或塑料制成的模样称为金属模或塑料模。目前大多数工厂使用的是木模。模样的外形与铸件的外形相似，不同的是铸件上如有孔穴，在模样上不仅实心无孔，而且要在相应位置制作出芯头。
２. 造型前的准备工作
① 准备造型工具，选择平整的底板和大小适应的砂箱。砂箱选择过大，不仅消耗过多的型砂，而且浪费舂砂工时。砂箱选择过小，则木模周围的型砂舂不紧，在浇注的时候金属液容易从分型面即交界面间流出。通常，木模与砂箱内壁及顶部之间须留有30～100mm的距离，此距离称为吃砂量。吃砂量的具体数值视木模大小而定。
② 擦净木模，以免造型时型砂粘在木模上，造成起模时损坏型腔。 ③ 安放木模时，应注意木模上的斜度方向，不要把它放错。
3. 舂砂
① 舂砂时必须分次加入型砂。对小砂箱每次加砂厚约50～70mm。加砂过多舂不紧，而加砂过少又费用工时。第一次加砂时须用手将木模周围的型砂按紧，以免木模在砂箱内的位置移动。然后用舂砂锤的尖头分次舂紧，最后改用舂砂锤的平头舂紧型砂的最上层。
② 舂砂应按一定的路线进行。切不可东一下、西一下乱舂，以免各部分松紧不一。
③ 舂砂用力大小应该适当，不要过大或过小。用力过大，砂型太紧，浇注时型腔内的气体跑不出来。用力过小，砂型太松易塌箱。同一砂型各部分的松紧是不同的，靠近砂箱内壁应舂紧，以免塌箱。靠近型腔部分，砂型应稍紧些，以承受液体金属的压力。远离型腔的砂层应适当松些，以利透气。
④ 舂砂时应避免舂砂锤撞击木模。一般舂砂锤与木模相距20～40mm，否则易损坏木模。
4. 撒分型砂
在造上砂型之前，应在分型面上撒一层细粒无粘土的干砂（即分型砂），以防止上、下砂箱粘在一起开不了箱。撒分型砂时，手应距砂箱稍高，一边转圈、一边摆动，使分型砂经指缝缓慢而均匀散落下来，薄薄地复盖在分型面上。最后应将木模上的分型砂吹掉，以免在造上砂型使，分型砂粘到上砂型表面，而在浇注时被液体金属冲下来落入铸件中，使其产生缺陷。
5. 扎通气孔
除了保证型砂有良好的透气性外，还要在已舂紧和刮平的型砂上，用通气针扎出通气孔，以便浇注时气体易于逸出。通气孔要垂直而且均匀分布。
6. 开外浇口
外浇口应挖成60°的锥形，大端直径约60～80mm。浇口面应修光，与直浇
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道连接处应修成圆弧过渡，以引导液体金属平稳流入砂型。若外浇口挖得太浅而成碟形，则浇注液体金属时会四处飞溅伤人。
7. 做合箱线
若上、下砂箱没有定位销，则应在上、下砂型打开之前，在砂箱壁上作出合箱线。最简单的方法是在箱壁上涂上粉笔灰，然后用划针画出细线。需进炉烘烤的砂箱，则用砂泥粘敷在砂箱壁上，用墁刀袜平后，再刻出线条，称为打泥号。合箱线应位于砂箱壁上两直角边最远处，以保证x和y方向均能定位，并可限制砂型转动。两处合箱线的线数应不相等，以免合箱时弄错。做线完毕，即可开箱起模。
8. 起模
① 起模前要用水笔沾些水，刷在木模周围的型砂上，以防止起模时损坏砂型型腔。刷水时应一刷而过，不要使水笔停留在某一处，以免局部水分过多而在浇注时产生大量水蒸汽，使铸件产生气孔缺陷。
② 起模针位置要尽量与木模的重心铅锤线重合。起模前，要用小锤轻轻敲打起模针的下部，使木模松动，便于起模。
③ 起模时，慢慢将木模垂直提起，待木模即将全部起出时，然后快速取出。起模时注意不要偏斜和摆动。
9. 修型
起模后，型腔如有损坏，应根据型腔形状和损坏程度，正确使用各种修型工具进行修补。如果型腔损坏较大，可将木模重新放入型腔进行修补，然后再起出。
10. 合箱
合箱是造型的最后一道工序，它对砂型的质量起着重要的作用。合箱前，应仔细检查砂型有无损坏和散砂，浇口是否修光等。如果要下型芯，应先检查型芯是否烘干，有无破损及通气孔是否堵塞等。型芯在砂型中的位置应该准确稳固，以免影响铸件准确度，并避免浇注时被液体金属冲偏。合箱时应注意使上砂箱保持水平下降，并应对准合箱线，防止错箱。合箱后最好用纸或木片盖住浇口，以免砂子或杂物落入浇口中。
五、合金的浇注
把液体合金浇入铸型的过程称为浇注。浇注是铸造生产中的一个重要环节。浇注工艺是否合理，不仅影响铸件质量，还涉及工人的安全。
1．浇注工具
浇注常用工具有浇包(图4-11)、挡渣钩等。浇注前应根据铸件大小、批量选择合适的浇包，并对浇包和挡渣钩等工具进行烘干，以免降低金属液温度及引起液体金属的飞溅。
2．浇注工艺
(1)浇注温度 浇注温度过高，铁液在铸型中收缩量增大，易产生缩孔、裂纹及粘砂等缺陷；温度过低则铁液流动性差，又容易出现浇不足、冷隔和气孔等缺陷。
18 《金工实习》铸造教案 合适的浇注温度应根据合金种类和铸件的大小、形状及壁厚来确定。对形状复杂的薄壁灰铸铁件，浇注温度为1400℃左右；对形状较简单的厚壁灰铸铁件，浇注温度 为1300℃左右即可；而铝合金的浇注温度一般在700℃左右。
图4-11 浇包
(2)浇注速度
浇注速度太慢，铁液冷却快，易产生浇不足、冷隔以及夹渣等缺陷；浇注速度太快，则会使铸型中的气体来不及排出而产生气孔，同时易造成冲砂、抬箱和跑火等缺陷。铝合金液浇注时勿断流，以防铝液氧化。
(3)浇注的操作
浇注前应估算好每个铸型需要的金属液量，安排好浇注路线，浇注时应注意挡渣。浇注过程中应保持外浇口始终充满，这样可防止熔渣和气体进入铸型。
浇注结束后，应将浇包中剩余的金属液倾倒到指定地点。 (4)浇注时应注意事项
① 浇注是高温操作，必须注意安全，必须穿着白帆布工作服和工作皮鞋； ② 浇注前，必须清理浇注时行起的通道，预防意外跌撞； ③ 必须烘干烘透浇包，检查砂型是否紧固；
④ 浇包中金属液不能盛装太满，吊包液面应低于包口100mm左右，抬包和端包液面应低于包口60mm左右。
六、机器造型
手工造型生产率低，铸件表面质量差，要求工人技术水平高，劳动强度大，因此在批量生产中，一般均采用机器造型。
机器造型是把造型过程中的主要操作----紧砂与起模实现机械化。根据紧砂和起模方式不同，有气动微震压实造型、射压造型、高压造型、抛砂造型。 气动微震压实造型机是采用振击(频率150～500次/分，振幅25—80mm)——压实——微振(频率700～1000次／分，振幅5～l0mm)紧实型砂的。这种造型机噪音较小，型砂紧实度均匀，生产率高。气动微震压实造型机紧砂原理见图4-12。
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图4-11 震实造型机的工作原理 a)填砂 b)震击紧砂 c)辅助压实 d)起模
20 《金工实习》铸造教案 第五节 铸造工艺设计
铸造工艺设计包括选择及确定铸型分型面、砂型结构及铸造工艺参数等内容。 一、分型面
分型面是指上、下砂型的接合面，其表示方法如图5-1所示。短线表示分型面的位置，箭头和“上”、“下”两字表示上型和下型的位置。分型面的确定原则如下： ①分型面应选择在模样的最大截面处，以便于取模，挖砂造型时尤其要注意(图 5-la)。
②应尽量减少分型面数目，成批量生产时应避免采用三箱造型。
③应使铸件中重要的机加工面朝下或垂直于分型面，便于保证铸件的质量。因 为，浇注时液体金属中的渣子、气泡总是浮在上面，铸件的上表面缺陷较多，铸件的下表面和侧面质量较好(图5-1b)。
图5-1 分型面的确定原则示意图
④应使铸件全部或大部分在同一砂型内，以减少错箱、飞边和毛刺，提高铸件