砂模鑄造

砂模鑄造是套用廣泛的鑄造形式。 正如名稱所示，就是用砂子製造鑄模。 砂模鑄造需要在砂子中放入成品零件模型或木製模型（模樣），然後在模樣周圍填滿砂子，開箱取出模樣以後砂子形成鑄模。

基本介紹

• 中文名：砂模鑄造
• 外文名：sand casting process
• 分類：鑄造形式
• 解釋：砂子製造鑄模
• 分類： 鐵鑄造、青銅鑄造、黃銅鑄造
• 包含：模砂 砂芯等

簡介

為了在澆鑄金屬之前取出模型，鑄模應做成兩個或更多個部分；在鑄模製作過程中，必須留出向鑄模內澆鑄金屬的孔和排氣孔，合成澆注系統。 鑄模澆注金屬液體以後保持適當時間，一直到金屬凝固。 取出零件後，鑄模被毀，因此必須為每個鑄造件製作新鑄模。 砂模加工廠可以鑄造大型零件。 鐵鑄造、青銅鑄造、黃銅鑄造與鋁鑄造都可以使用砂模。 濕型鑄造是另一種砂模鑄造工藝，它的造價低廉，而且可以生產各種尺寸的零件。

模砂

分類

模砂的品質直接影響到鑄件的好壞，扮演著很重要的角色。

來源不同(如河砂、湖砂等)。

顆粒形狀不同(如圓形、橢圓形、多角形等)

用途不同(如鑄鐵用、鑄銅用、鑄鋁合金用等)。

化學成分不同(如天然模砂、合成模砂、特殊模砂等)加以分類。

性質

1.透氣性(Permeability)

當金屬溶液澆注入砂模後，熔液的高溫會將模砂中的水分蒸發成氣體。若模砂的透氣性良好，能讓這些氣體順利逸出，則可使鑄件避免氣孔等瑕疵的產生。

2.強度(Strength)

當金屬熔液流入砂模時，砂模受熱變為乾燥，此時的砂粒結合強度亦需能抵抗金金屬容易的沖刷及壓力。

3.耐熱性(Refractoriness)

模砂在高溫時需能保有原來之物理和化學性質，不致發生變形或熔融的現象。

4.細密性(Fineness )

為了得到表面光滑度較佳的鑄件，模砂需有適當的細密度以防止金屬熔液滲入模砂之間形成不良的鑄件表面。

5.崩潰性(Collapsibility)

模砂的崩潰性性良好，可使鑄件的清理和模砂的回收再處理上較為容易。

試驗

為了確認模砂合乎所要求的品質，需對他進行下列的試驗：

1.水分含量試驗：

砂模中水分含量太少或過多，會影響砂模的強度和透氣性

取50克模砂加熱至完全乾燥後再量一次重量，計算兩者相差值，即可求得水分含量百分比。

2.黏土含量試驗：

模砂中之黏土含量，同樣關係著模砂的強度和透氣性。 取烘乾後的模砂50克，加入475cc的蒸餾水和25cc的苛性蘇打溶液，以快速拌攪機攪拌5分鐘，在加入足夠的水，待靜止10分鐘後，將水吸出，如此重覆多次後在將砂烘乾秤重，得到與原來50克重量之差額，即為黏土重量，可用此計算其百分比。

3.強度試驗：

砂模結合強度通常以縱向抗壓強度為主要的測試項目。

測試採用彈簧加壓的手動測試，可直接從量表上讀取試件破碎時的壓力強度。

砂芯

為了保證鑄件的質量，砂型鑄造中所用的型芯一般為乾態型芯。根據型芯所用的粘結劑不同，型芯分為粘土砂芯、油砂芯和樹脂砂芯幾種。

粘土砂芯

用粘土砂製造的簡單的型芯。

油砂芯

用幹性油或半幹性油作粘結劑的芯砂所製作的型芯，套用較廣。油類的粘度低，混好的芯砂流動性好，制芯時很易緊實。但剛製成的型芯強度很低，一般都要用仿形的托芯板承接，然後在200～300℃的烘爐內烘數小時，借空氣將油氧化而使其硬化。這種造芯方法的缺點是：型芯在脫模、搬運及烘烤過程中容易變形，導致鑄件尺寸精度降低；烘烤時間長，耗能多。

樹脂砂芯

用樹脂砂製造的各種型芯。型芯在芯盒內硬化後再將其取出，能保證型芯的形狀和尺寸的公差。根據硬化方法不同，樹脂砂芯的製造一般分為熱芯盒制芯、殼芯和冷芯盒制芯三種方法。①熱芯盒法制芯：50年代末期出現。通常以呋喃樹脂為芯砂粘結劑，其中還加入潛硬化劑(如氯化銨)。制芯時，使芯盒保持在200～300℃，芯砂射入芯盒中後，氯化銨在較高的溫度下與樹脂中的游離甲醛反應生成酸，從而使型芯很快硬化。建立脫模強度約需10～100秒鐘。用熱芯盒法制芯,型芯的尺寸精度比較高，但工藝裝置複雜而昂貴，能耗多，排出有刺激性的氣體，工人的勞動條件也很差。②殼芯採用覆模砂熱法制芯，砂芯強度高，質量好；③冷芯盒法制芯：60年代末出現。用尿烷樹脂作為芯砂粘結劑。用此法制芯時,芯盒不加熱,向其中吹入胺蒸汽幾秒鐘就可使型芯硬化。這種方法在能源、環境、生產效率等方面均優於熱芯盒法。70年代中期又出現吹二氧化硫硬化的呋喃樹脂冷芯盒法。其硬化機理完全不同於尿烷冷芯盒法，但工藝方面的特點，如硬化快、型芯強度高等，則與尿烷冷芯盒法大致相同。

水玻璃砂芯

用水玻璃做黏結劑 做的砂芯可分成以下幾種：酯硬化水玻璃自硬法、水玻璃甲酸甲酯冷芯盒法。

工藝流程

製圖

傳統方法是取得鑄造圖紙然後把圖紙送往鑄造廠。這一過程可以在報價中完成。如今，越來越多的客戶及鑄造廠商使用電腦輔助設計以代替。

模具

在砂型鑄造中模具是使用木頭或者其他金屬材料製成。在這個過程中，我們要求我們的工程師，使模具尺寸略大於成品，其中的差額稱為收縮餘量。其中目的是熔化金屬向模具作用以確保熔融金屬凝固和收縮，從而防止在鑄造過程中的空洞。

制芯

制芯只要通過把樹脂砂粒置於模具中，以形成內部表面的鑄件。因此芯與模具之間的空隙最終成為鑄造。

成型

在熔煉成型過程中需要準備模具。成型通常涉及模具的支承構架，拉出模具使其在澆鑄過程中分離，在先前放置的芯在模具中融化然後關閉模具口。

清潔

清潔的目的是去除砂粒, 打磨以及鑄件中過剩的金屬。焊接, 除砂能夠改善鑄件表面外觀
被燒毀的砂土和規模都拆除，以改善表面外觀的鑄造。過量金屬及其他冒口被清除。再近一步焊接打磨等步驟。最後檢查其缺陷及綜合質量。

澆注位置的選擇

（1）鑄件的重要加工面應朝下或位於側面。

（2）鑄件寬大平面應朝下。

（3）面積較大的薄壁部分應置於鑄型下部或垂直，傾斜位置。

(4 )容易產生縮孔的鑄件，應將斷面較厚大的部分置於上部或側面。

（5）應儘量減小型芯的數量，且便於安放,固定和排氣。

鑄型分型面的選擇

1）便於起模，使造型工藝簡化。

（1）分型面的選擇應儘量避免活塊和型芯，以簡化制模，造型，合型工序。

（2）為了便於起模，分型面應選擇在鑄件的最大截面出處。

（3）分型面應儘量平直，且數量較少。

（4）儘量使鑄件只有一個分型面，以便採用造型工藝簡便的兩箱造型。

2）儘量將鑄件重要的加工面或大部分加工面、加工基準面放在同一個砂箱中

3）儘量使型腔和主要型芯位於下箱[1]